陳建 李春紅 王峰 王建平

摘要：暴雨洪水發(fā)生演化的各個(gè)階段之間存在一定的關(guān)聯(lián)性和規(guī)律性。以長(zhǎng)江上游流域?yàn)檠芯繉?duì)象，將暴雨洪水指標(biāo)分為降雨、洪水、時(shí)間、雨洪關(guān)系、水庫(kù)、形狀和初始指標(biāo)7大類，共67個(gè)指標(biāo)。通過(guò)整理暴雨歷史洪水資料，摘錄暴雨洪水過(guò)程和計(jì)算暴雨洪水特征值，結(jié)合洪量相似度、洪峰相似度、形狀相似度和灰色關(guān)聯(lián)度4種相似性評(píng)價(jià)方法，優(yōu)選出降水量、降水歷時(shí)、起漲流量和洪水漲率4個(gè)指標(biāo)作為相似洪水判別指標(biāo)。以113場(chǎng)三峽入庫(kù)洪水為樣本進(jìn)行相似性檢驗(yàn)，基于幾場(chǎng)典型洪水特征值尋找的歷史相似洪水之間的相似度較高，確定性系數(shù)都達(dá)到了0.9以上。結(jié)果表明，降水量、降水歷時(shí)、起漲流量和洪水漲率4個(gè)指標(biāo)作為相似洪水判別指標(biāo)，對(duì)指導(dǎo)實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)具有較高的參考價(jià)值。研究成果在三峽水庫(kù)以上長(zhǎng)江上游流域進(jìn)行了試驗(yàn)應(yīng)用，在尋找歷史相似洪水方面具有較好的效果。

關(guān)?鍵?詞：暴雨洪水相似性; 相似洪水判別指標(biāo); 相似性分析; 長(zhǎng)江上游流域

中圖法分類號(hào)： P33?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.01.011

1?研究背景

一場(chǎng)暴雨洪水的形成是一個(gè)逐步演化的過(guò)程，包括前期大氣環(huán)流背景條件、特定的天氣系統(tǒng)配置、雨區(qū)分布與移動(dòng)、產(chǎn)匯流過(guò)程、水庫(kù)調(diào)蓄和洪水演進(jìn)等諸多階段。每個(gè)階段都具有其自身的變化規(guī)律，階段之間也存在相互的關(guān)聯(lián)性。暴雨洪水演變過(guò)程中的這些規(guī)律，往往是以相似性的特征在歷史場(chǎng)次雨洪資料中重復(fù)出現(xiàn)，而這種相似性對(duì)未來(lái)實(shí)際發(fā)生的雨洪過(guò)程的預(yù)測(cè)及防洪決策具有十分重要的借鑒價(jià)值。一方面由于暴雨洪水過(guò)程的形成具有其內(nèi)在的聯(lián)系性，另一方面經(jīng)過(guò)多年的水文觀測(cè)與資料整理，積累了大量的一手水雨情歷史資料，通過(guò)數(shù)據(jù)相似性分析手段對(duì)歷史暴雨洪水進(jìn)行分級(jí)歸類，找出歷史上洪水過(guò)程相似的洪水，進(jìn)一步從相似的洪水過(guò)程中發(fā)掘出洪水形成的共同關(guān)鍵因素。

長(zhǎng)江上游流域面積大、洪水形成比較復(fù)雜，有不少學(xué)者針對(duì)長(zhǎng)江上游流域的洪水組成[1]、洪水分類[2-3]、洪水遭遇等進(jìn)行了分析研究[4-5]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在水文相似性分析方面也做了大量的工作，有的以相似性算法為基礎(chǔ)開(kāi)展了研究工作，比如DTW算法[6]、水文模型參數(shù)法[7-9]、主成分分析法[10]、聚類分析法等[11];有的從流域暴雨洪水物理成因分析出發(fā)對(duì)洪水相似性進(jìn)行了總結(jié)分析[12-13];有的以地形地貌因子為基礎(chǔ)分析洪水產(chǎn)生的規(guī)律[14]。王繼民等采用多種相似度量算法進(jìn)行組合得到的一種多度量相似度BORDA算法，對(duì)淮河流域王家壩水閘洪水過(guò)程相似性進(jìn)行了驗(yàn)證分析[15]。張艷平等采用相關(guān)系數(shù)法和加權(quán)距離系數(shù)法對(duì)大伙房水庫(kù)的暴雨洪水進(jìn)行了分類研究，用于指導(dǎo)大伙房水庫(kù)汛限水位動(dòng)態(tài)控制應(yīng)用[16]。沈強(qiáng)等在EBSM方法的基礎(chǔ)上提出了嵌入式索引的相似性搜索模型，能夠比較快速地找出與基準(zhǔn)序列最相似的時(shí)間序列[17]。汪麗娜等采用投影尋蹤和人工魚群算法對(duì)宜昌站歷史洪水進(jìn)行分類分析[18]。

圖1?長(zhǎng)江上游流域水文站點(diǎn)和水庫(kù)分布?Fig.1?Distribution of hydrological stations and reservoirs in upper Yangtze River

目前關(guān)于采用相似歷史洪水指導(dǎo)實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)還較少。本文在前人相似暴雨洪水研究的基礎(chǔ)上，旨在分析三峽水庫(kù)以上長(zhǎng)江上游流域的相似洪水，通過(guò)構(gòu)建暴雨洪水各個(gè)階段的指標(biāo)體系，優(yōu)選指標(biāo)組合進(jìn)行相似場(chǎng)次洪水識(shí)別，搜索與未來(lái)發(fā)生洪水指標(biāo)相似的洪水，用于流域?qū)崟r(shí)洪水預(yù)報(bào)參考。

2?暴雨洪水資料收集整理

長(zhǎng)江上游流域面積大、水系發(fā)育、測(cè)站數(shù)量多。本研究涉及的測(cè)站范圍為長(zhǎng)江上游流域所有的水雨情報(bào)汛/遙測(cè)站，收集的歷史水雨情資料序列為1998～2014年。具體資料包括：金沙江流域石鼓至屏山區(qū)間（除雅礱江支流外）共涉及8座水庫(kù)、21個(gè)水文/水位站、118個(gè)雨量站;雅礱江流域獲取的測(cè)站資料較少，僅涉及6座水庫(kù)、7個(gè)水文/水位站;岷江流域紫坪鋪、瀑布溝至高場(chǎng)區(qū)間共涉及2個(gè)水庫(kù)站、8個(gè)水文/水位站、58個(gè)雨量站;沱江全流域共3個(gè)水文/水位站、26個(gè)雨量站;嘉陵江流域共涉及2個(gè)水庫(kù)站、24個(gè)水文/水位站、107個(gè)雨量站;烏江流域共涉及7座水庫(kù)，3個(gè)支流水文站和武隆干流水文站，流域內(nèi)共涉及52個(gè)雨量站;長(zhǎng)江干流屏寸區(qū)間共統(tǒng)計(jì)8個(gè)水文站，67個(gè)雨量站。水文水庫(kù)站點(diǎn)分布如圖1所示。

3?暴雨洪水相似性分析指標(biāo)

由于各場(chǎng)洪水發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和形成的規(guī)模和條件互不相同，每次洪水過(guò)程都有其不同的特征，常用一些特征值來(lái)表示。主要特征值有：洪峰水位、洪峰流量、洪水歷時(shí)、洪水總量、降雨量、洪峰傳播時(shí)間、洪峰頻率等等。為了全面、準(zhǔn)確地反映長(zhǎng)江上游流域重要干支流斷面洪水特征，在王海潮等提出的暴雨洪水指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上[19]，進(jìn)一步細(xì)化指標(biāo)，將暴雨洪水特征指標(biāo)分為降雨指標(biāo)、洪水指標(biāo)、初始指標(biāo)、時(shí)間指標(biāo)、雨洪關(guān)系指標(biāo)、水庫(kù)指標(biāo)、形狀指標(biāo)7類，共67個(gè)指標(biāo)，如圖2所示。

幾個(gè)指標(biāo)的解釋如下。

（1） 暴雨測(cè)站比。統(tǒng)計(jì)場(chǎng)次降雨量超過(guò)50 mm的測(cè)站占比。

（2） 暴雨等級(jí)。?N=3lg（IW）-8（I為24h最大雨量，W為降水總量）;當(dāng)N≥8級(jí)時(shí)為巨型暴雨;當(dāng)8>N≥6級(jí)時(shí)為大型暴雨; 當(dāng)6>N≥4級(jí)時(shí)為中型暴雨;當(dāng)N<4級(jí)時(shí)為小型暴雨?。

（3） 降水走向。降水中心的移動(dòng)方向，定義為東-西、東北-西南、東南-西北、南-北等等。

（4） 強(qiáng)降雨歷時(shí)。小時(shí)降雨量超過(guò)規(guī)定數(shù)值（>5 mm/h）的時(shí)間長(zhǎng)度。

（5） 洪水漲幅。洪峰流量-起漲流量。

（6） 洪水漲率。（洪峰流量-起漲流量）/洪水歷時(shí)。

（7） 雨洪峰值時(shí)間差。洪峰時(shí)間-降雨最大值時(shí)間。

（8） 洪水峰型?？煞譃閱畏?、雙峰、峰偏前型、峰偏后型、中間型、矮胖型、尖瘦型等。

4?暴雨洪水摘錄整編

針對(duì)長(zhǎng)江上游流域24個(gè)重要的干支流控制斷面進(jìn)行歷史洪水摘錄，歷史水雨情資料時(shí)間為1998～2014年。由于出口控制斷面的洪水過(guò)程是由上游各干支流來(lái)水組合形成的，為便于摘錄洪水資料的分析，在摘錄各控制斷面洪水過(guò)程期間，考慮上游各站的傳播時(shí)間，同時(shí)摘錄上游各水文斷面的來(lái)水過(guò)程和對(duì)應(yīng)的降雨過(guò)程。洪水摘錄流程如圖3所示。

本文洪水摘錄共涉及長(zhǎng)江上游流域24個(gè)重要的干支流斷面，具體分布如下。

（1） 金沙江流域：1個(gè)雅礱江控制站（桐子林），其余6個(gè)均為干流斷面（攀枝花、金江街、龍街、華彈、溪洛渡、向家壩/屏山）。

（2） 沱江流域：沱江控制站富順。

（3） 岷江流域：岷江控制站高場(chǎng)。

（4） 嘉陵江流域：三匯、武勝、小河壩、羅渡溪、北碚。

（5） 烏江流域：烏江控制站武隆。

（6） 橫江流域：橫江控制站橫江。

（7） 赤水流域：赤水控制站赤水。

（8） 綦江流域：綦江控制站五岔。

（9） 南廣河流域：南廣河控制站福溪。

（10） 屏山至宜昌區(qū)間干流：李莊、朱沱、寸灘、三峽入庫(kù)。

（11） 三峽庫(kù)區(qū)：無(wú)實(shí)際控制站，采用平滑后的三峽入庫(kù)流量減去考慮傳播時(shí)間后的寸武合成流量計(jì)算得到庫(kù)區(qū)流量過(guò)程。

因金沙江流域部分為新建測(cè)站，資料年限較短，部分年份無(wú)洪水摘錄;因向家壩水庫(kù)建設(shè)，屏山站摘錄后期為向家壩入庫(kù)洪水;金沙江屏山下游至宜昌區(qū)間16個(gè)控制斷面除富順缺少1998～2000年資料外，其余測(cè)站資料完備;三峽區(qū)間因三峽水庫(kù)建設(shè)情況，計(jì)算整理的洪水資料為2004年后。共摘錄三峽入庫(kù)洪水113場(chǎng)，為相似洪水指標(biāo)分析提供樣本。

5?相似性分析方法

5.1?洪水相似指標(biāo)

評(píng)價(jià)2場(chǎng)洪水是否相似，主要從洪量、洪峰、洪水過(guò)程形狀3個(gè)方面進(jìn)行判定;其中洪量、洪峰為洪水的可確定值，洪水過(guò)程形狀需要一個(gè)可度量的指標(biāo)來(lái)確定。

在進(jìn)行洪水過(guò)程模擬時(shí)，為判斷2個(gè)洪水過(guò)程的吻合程度通常采用確定性系數(shù)作為指標(biāo)，若去除洪水總量的偏差，確定性系數(shù)所反映的即為洪水形狀的相似性。本文選用歸一化后洪水過(guò)程（洪水單位線）的確定性系數(shù)來(lái)反映洪水形狀相似性。

灰色關(guān)聯(lián)度分析是依據(jù)各因素?cái)?shù)列曲線形狀的接近程度做發(fā)展態(tài)勢(shì)的分析[20]。灰色關(guān)聯(lián)度分析的意義是指在系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，如果2個(gè)因素變化的態(tài)勢(shì)是一致的，即同步變化程度較高，則可以認(rèn)為兩者關(guān)聯(lián)較大;反之，則兩者關(guān)聯(lián)度較小。因此，基于洪量、洪峰、洪水形狀的灰色關(guān)聯(lián)度也可作為判斷2場(chǎng)洪水是否相似的判別指標(biāo)。

5.2?洪量相似度

洪量相關(guān)分析采用兩場(chǎng)洪水洪量相似度作為指標(biāo)，基本公式為

ΔQ?ri?=1- Q?r0?-Q?ri?Q?ro?（1）

式中，Q?ro?為基準(zhǔn)洪水的洪量;Q?ri?為第i場(chǎng)洪水的洪量。

5.3?洪峰相似度

洪峰相關(guān)分析采用兩場(chǎng)洪水洪峰相似度作為指標(biāo)，基本公式如下

ΔQ?mi?=1-Q?m0?-Q?mi?Q?mo?（2）

式中，Q?mo?為基準(zhǔn)洪水的洪峰流量;Q?mi?為第i場(chǎng)洪水的洪峰流量。

5.4?形狀相似度

確定性系數(shù)可描述2個(gè)洪水過(guò)程之間的吻合程度。在洪量基本一致的情況下，該系數(shù)主要反映洪水過(guò)程形狀的相似度。計(jì)算公式為

DC=1- ni=1[yc（i）-yo（i）]2ni=1[yo（i）-?yo?]2（3）

式中，DC為確定性系數(shù); yo（i）為實(shí)測(cè)值; yc（i）為計(jì)算值;?yo?為實(shí)測(cè)值的均值; n為資料序列長(zhǎng)度。

5.5?灰色關(guān)聯(lián)度

灰色關(guān)聯(lián)分析是定量地比較或描述系統(tǒng)之間或系統(tǒng)中各因素之間，在發(fā)展過(guò)程中隨時(shí)間或不同對(duì)象而相對(duì)變化的情況，即分析時(shí)間序列曲線的幾何形狀，用它們變化的大小、方向與速度等的接近程度，來(lái)衡量它們之間關(guān)聯(lián)性大小。在系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，如果兩個(gè)比較序列關(guān)聯(lián)程度較大，則表示兩者的變化態(tài)勢(shì)基本一致或相似，其同步變化程度較高。

選取n場(chǎng)資料齊全的場(chǎng)次洪水，由每場(chǎng)洪水k個(gè)相似性指標(biāo)的數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)n×k的矩陣X=（xu）?n×k?，其中xu（i=1，2，…，n;j=1，2，…，k）為第i場(chǎng)洪水的第j個(gè)相似性指標(biāo)的數(shù)據(jù)。由于特征指標(biāo)量綱不同，數(shù)量級(jí)也可能相差懸殊，為了消除量綱和量級(jí)不同帶來(lái)的影響，使數(shù)據(jù)具有可比性，首先要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。采用標(biāo)準(zhǔn)化變換，即

X′?i，j?=X?i，j?/X?i，1?（4）

式中，X′?i，j?（i=1，2，…，n;j=1，2，…，k）為第i場(chǎng)洪水第j個(gè)特征指標(biāo)經(jīng)過(guò)初值化變換后的值。

為了模擬評(píng)估灰色關(guān)聯(lián)分析方法在識(shí)別相似洪水中的有效性，從X=（xu）?n×k?中任一場(chǎng)洪水的特征指標(biāo)作為母序列X0，其他場(chǎng)次洪水的特征指標(biāo)作為子序列Xi，計(jì)算母序列X0與各子序列Xi每個(gè)相似性指標(biāo)差的絕對(duì)值，以Δ?oi?（j）表示第i場(chǎng)洪水第j個(gè)相似性指標(biāo)與母洪水相應(yīng)相似性指標(biāo)之差的絕對(duì)值，即

Δ?oi?（j）=|X0（j）-Xi（j）|?i=1，2，…，n;j=1，2，…，k（5）

從矩陣Δ=（Δ?oi?（j））?n×k?中取差值絕對(duì)值中的最大值Δ?max?與最小值Δ?min?，即

Δ?max?=maxΔ?oi?（j），i=1，2，…，n;j=1，2，…，k（6）

Δ?min?=minΔ?oi?（j），i=1，2，…，n;j=1，2，…，k（7）

求在各個(gè)相似性指標(biāo)上母序列X0與各子序列Xi的關(guān)聯(lián)系數(shù)，計(jì)算公式為

L?oi?（j）=Δ?min?+ρΔ?max?Δ?oi?（j）+ρΔ?max?（8）

式中，ρ為分辨系數(shù)，一般取ρ=0.5。

求各子序列Xi與母序列Xo洪水各特征指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值，即關(guān)聯(lián)度

γ?oi?=1kkj=1L?oi?（j）（9）

式中，γ?oi?為第i場(chǎng)洪水與母序列洪水的關(guān)聯(lián)度。

如果關(guān)聯(lián)度比較大，則認(rèn)為母序列洪水與子序列洪水的變化態(tài)勢(shì)基本一致或相似，其同步變化程度較高，則可認(rèn)為兩場(chǎng)洪水相似。

6?相似洪水判別指標(biāo)分析

6.1?技術(shù)路線

以暴雨洪水摘錄結(jié)果為基礎(chǔ)，將歷史洪水指標(biāo)進(jìn)行篩選、聚類分析，分析步驟如圖4所示。

6.2?指標(biāo)聚類分析

針對(duì)長(zhǎng)江上游流域摘錄洪水統(tǒng)計(jì)的特征變量采用離差標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化方法分別進(jìn)行聚類分析[21]， 聚類結(jié)果見(jiàn)圖5。

結(jié)合聚類分析結(jié)果和各指標(biāo)的物理意義，最終確定16項(xiàng)特征指標(biāo)，見(jiàn)圖6。

6.3?洪水特征指標(biāo)分析與洪水相似指標(biāo)分析

依據(jù)聚類、歸類分析方法選取的16個(gè)洪水特征指標(biāo)，分別分析各指標(biāo)與洪水相似指標(biāo)（洪量、洪峰、形狀相似度、灰色關(guān)聯(lián)度）的相關(guān)關(guān)系。上面共統(tǒng)計(jì)了三峽入庫(kù)113場(chǎng)歷史洪水16個(gè)特征變量與本研究選定的相似洪水判別指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1和圖6可知，根據(jù)16個(gè)洪水特征指標(biāo)的分析，選擇降水量、降水歷時(shí)、起漲流量、洪水漲率4個(gè)相關(guān)程度較高的指標(biāo)作為相似洪水判別的備選指標(biāo)。之所以選擇以上4個(gè)指標(biāo)作為判別相似洪水的指標(biāo)還有一個(gè)重要的原因，那就是歷史相似洪水的一項(xiàng)重要的意義是寄希望于通過(guò)當(dāng)前掌握的暴雨洪水特征參數(shù)，來(lái)判斷和預(yù)測(cè)未來(lái)洪水的量級(jí)和變化趨勢(shì)，而降水量、降水歷時(shí)是可以結(jié)合當(dāng)前氣象數(shù)值天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行獲取，起漲流量可根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取，洪水漲率也可以通過(guò)正在上漲當(dāng)前流量或者水位的斜率估算獲取。它們的易獲得性和與洪量、洪峰的較高相似度使它們成為當(dāng)前最合適的相似指標(biāo)。

6.4?指標(biāo)有效性驗(yàn)證

以三峽入庫(kù)洪水為例，選擇降水量、降水歷時(shí)、洪水漲率和起漲流量指標(biāo)計(jì)算各場(chǎng)洪水與基準(zhǔn)洪水的灰色關(guān)聯(lián)度，進(jìn)行相似洪水的搜索，分別以2010072007、2011082307、2013092113、2014071213為基準(zhǔn)洪水，對(duì)它們分別找到的相似洪水如圖7所示。2010072007號(hào)洪水與2010082413號(hào)洪水關(guān)聯(lián)度最大，為0.90;2011082307號(hào)洪水與2010062419號(hào)洪水關(guān)聯(lián)度最大，為0.965;2013092113號(hào)洪水與2013091319號(hào)洪水關(guān)聯(lián)度最大，為0.96;2014071213號(hào)洪水與2012052913號(hào)洪水關(guān)聯(lián)度最大，為0.91。

從上述選取的4場(chǎng)洪水搜索的歷史相似洪水過(guò)程和形狀的匹配度來(lái)看，采用降水量、降水歷時(shí)、洪水漲率和起漲流量來(lái)進(jìn)行找尋歷史洪水的貼合度是比較好的，同時(shí)也存在類似2010072007洪水找到的相似洪水2010082413與其只是形狀上較為相似，洪水量級(jí)上相差較多的情況，這種情況的出現(xiàn)一方面是因?yàn)楫?dāng)前洪水場(chǎng)次的樣本還不夠多，1998～2014年，三峽入庫(kù)洪水一共113場(chǎng)，還沒(méi)有找到與2010072007暴雨洪水特征較為相似的洪水過(guò)程;另一方面，需要進(jìn)一步地挖掘利用各種洪水特征要素來(lái)搜索相似洪水。

圖7?基準(zhǔn)洪水與相似洪水過(guò)程對(duì)比Fig.7?Comparative analysis of baseline flood and similar flood

7?結(jié) 語(yǔ)

本文收集整理了1998年以來(lái)長(zhǎng)江上游流域的時(shí)段雨水情資料，在歷史暴雨洪水資料整編的基礎(chǔ)上，采用洪量相似度、洪峰相似度、形狀相似度和灰色關(guān)聯(lián)度等相似分析方法開(kāi)展了相似洪水判別指標(biāo)分析，以113場(chǎng)三峽入庫(kù)洪水為樣本，采用聚類分析、物理概念分析方法統(tǒng)計(jì)歸類歷史場(chǎng)次洪水的67項(xiàng)指標(biāo)，并對(duì)數(shù)值型指標(biāo)進(jìn)一步篩選、聚類，選定具有代表性的16項(xiàng)洪水特征指標(biāo)用于洪水相似性判別研究;最終確定可獲取且能反映洪水相似性的4項(xiàng)洪水特征指標(biāo)作為洪水相似的判別指標(biāo)，并經(jīng)過(guò)了有效性驗(yàn)證。

洪水由暴雨形成，從物理意義上分析，降水的不同時(shí)間、空間分布直接影響來(lái)水過(guò)程，洪水過(guò)程的相似性應(yīng)結(jié)合降水過(guò)程進(jìn)行分析。設(shè)定多種氣象預(yù)報(bào)要素與洪水特征要素組合進(jìn)行相似洪水查詢，并與研究所得的相似洪水判別指標(biāo)查詢的相似洪水進(jìn)行了比較。同時(shí)，長(zhǎng)江上游流域面積巨大，暴雨的時(shí)空分布組合千變?nèi)f化，影響洪水過(guò)程的降水時(shí)空分布因素多種多樣;在相似洪水搜索中每一類降水成因要素都有類似篩選的效果，因此直接導(dǎo)致相似洪水查詢的樣本大量減少，少量的洪水樣本暫不足以支撐分類相似洪水的搜索判別，樣本積累越多，相似性洪水的判別搜索表現(xiàn)將會(huì)越來(lái)越好。

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引用本文：陳?建， 李春紅，王?峰，王建平.長(zhǎng)江上游流域暴雨洪水相似性判別指標(biāo)研究[J].人民長(zhǎng)江，2019，50（1）：58-63.

Study on similarity discriminant index of storm flood in upper reaches of Yangtze River

CHEN Jian，LI Chunhong，WANG Feng，WANG Jianping

（NARI Group Corporation /State Grid Electric Power Research Institute， Nanjing 211000， China）

Abstract：The correlations and regularity of storm floods exist in various stages of their development. Taking the upper reach of the Yangtze River as an example， we classified 67 storm flood indexes as seven categories， including precipitation， flood， initial state indexes， time， the relationship between storm and flood， reservoir shape and process. Four indicators including total rainfall， rainfall duration， initial rising flow and flood rising rate were optimized as the similar flood discrimination indicators by collating storm flood historical data， extracting storm-flood processes and calculating their characteristic values， and combining with runoff similarity， flood peak similarity， flood process similarity and grey correlation degree. Taking 113 floods of the Three Gorges Reservoir inflow for similarity test samples， several typical floods were chosen to search the similar history floods. The results showed that there were high similarity between them and the deterministic coefficients were all above 0.9， indicating that the four indicators had highly reference value to guide the real-time flood forecasting. The results have been applied to the upper reach of the Yangtze River above the Three Gorges Reservoir， and it has a good effect in finding historical similar floods.

Key words：?storm flood similarity; similar flood discrimination indicator; similarity analysis; upper reaches of Yangtze River