径流预测方法、装置、计算机设备和存储介质

本技术涉及水文预报，特别是涉及一种径流预测方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、径流预报是水资源开发、调度与管理、水利工程运行与维护、水旱灾害防御等实践工作中的重要手段。准确的径流预报可以为抗旱减灾提供技术支撑，为国家的水安全提供科技保障。

2、因此，亟需一种能够预测流域未来径流的径流预测方法。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够预测流域未来径流的径流预测方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种径流预测方法。所述方法包括：

3、获取目标流域内目标水文站的历史径流数据和目标流域的历史降水数据；

4、基于预设的基流分割规则，对所述历史径流数据进行基流分割，得到所述目标水文站的历史基流数据和历史快速径流数据；

5、基于与预测时间最近的一次退水段的历史基流数据和预设的退水曲线，确定所述目标水文站的基流预测结果；

6、基于所述历史快速径流数据、所述历史降水数据和预先训练的快速径流预测模型，确定所述目标水文站的快速径流预测结果；

7、基于所述基流预测结果和所述快速径流预测结果，确定所述目标水文站的径流预测结果。

8、在其中一个实施例中，所述预测时间为预设单位时间，所述基于所述历史快速径流数据、所述历史降水数据和预先训练的快速径流预测模型，确定所述目标水文站的快速径流预测结果包括：

9、将所述预测时间之前第一时间段内的历史快速径流数据、所述预测时间之前第二时间段内的历史降水数据和所述预测时间的降水预测数据输入至预先训练的快速径流预测模型，得到所述目标水文站的快速径流预测结果。

10、在其中一个实施例中，所述预测时间为包括n个预设单位时间的时间段，n为整数，n≥2，所述基于所述历史快速径流数据、所述历史降水数据和预先训练的快速径流预测模型，确定所述目标水文站的快速径流预测结果包括：

11、将所述预测时间中的第i个单位时间作为目标时间，1≤i≤n，i的初始值为1；

12、将所述目标时间之前第一时间段内的历史快速径流数据和/或快速径流预测数据、所述目标时间之前第二时间段内的历史降水数据和/或降水预测数据、以及所述目标时间的降水预测数据输入至预先训练的快速径流预测模型，得到所述目标时间的快速径流预测数据；

13、将i的取值加1，并返回所述将所述预测时间中的第i个单位时间作为目标时间步骤；

14、生成包含各所述所述目标时间的快速径流预测数据的所述目标水文站的快速径流预测结果。

15、在其中一个实施例中，所述基于与预测时间最近的一次退水段的历史基流数据和预设的退水曲线，确定所述目标水文站的基流预测结果包括：

16、基于预设的退水曲线，拟合与预测时间最近的一次退水段的历史基流数据，得到所述目标水文站的退水常数；

17、将所述预测时间的前一个单位时间的历史基流数据，作为所述目标水文站的基流初始数据；

18、基于所述退水曲线、所述退水常数、所述预测时间和所述基流初始数据，确定所述目标水文站的基流预测结果。

19、在其中一个实施例中，所述获取目标流域内目标水文站的历史径流数据和目标流域的历史降水数据包括：

20、在预设的流域和采集区域的映射关系中，查询所述目标流域对应的目标采集区域；

21、获取目标流域内目标水文站的历史径流数据和所述目标采集区域内各目标气象站对应的历史降水数据；

22、针对每一个单位时间的历史降水数据，基于所述各目标气象站对应的所述单位时间的历史降水数据和所述各目标气象站对应的权重，加权计算所述目标流域在所述单位时间的历史降水数据；所述目标流域在各所述单位时间的历史降水数据构成所述目标流域的历史降水数据。

23、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

24、根据所述各目标气象站的位置信息，在所述目标采集区域内，创建泰森多边形；

25、针对每一个目标气象站，将所述目标气象站所在的泰森多边形的面积与各所述泰森多边形的总面积的比值，作为所述目标气象站对应的权重。

26、在其中一个实施例中，所述快速径流预测模型的训练过程包括：

27、获取在所述预测时间之前的第三时间段内的目标流域内目标水文站的历史径流样本数据和目标流域的历史降水样本数据；

28、基于预设的基流分割规则，对所述历史径流样本数据进行基流分割，得到所述目标水文站的历史基流样本数据和历史快速径流样本数据；

29、针对每一个单位时间，将所述单位时间之前第一时间段内的历史快速径流数据、所述单位时间之前第二时间段内的历史降水数据和所述单位时间的降水预测数据，构成目标样本；

30、将各所述目标样本，构成所述目标水文站的目标数据集，并基于所述目标水文站的目标数据集，训练目标网络，得到所述目标水文站的快速径流预测模型。

31、第二方面，本技术还提供了一种径流预测装置。所述装置包括：

32、第一获取模块，用于获取目标流域内目标水文站的历史径流数据和目标流域的历史降水数据；

33、第一分割模块，用于基于预设的基流分割规则，对所述历史径流数据进行基流分割，得到所述目标水文站的历史基流数据和历史快速径流数据；

34、第一预测模块，用于基于与预测时间最近的一次退水段的历史基流数据和预设的退水曲线，确定所述目标水文站的基流预测结果；

35、第二预测模块，用于基于所述历史快速径流数据、所述历史降水数据和预先训练的快速径流预测模型，确定所述目标水文站的快速径流预测结果；

36、第三预测模块，用于基于所述基流预测结果和所述快速径流预测结果，确定所述目标水文站的径流预测结果。

37、在其中一个实施例中，所述预测时间为预设单位时间，所述第二预测模块，具体用于：

38、将所述预测时间之前第一时间段内的历史快速径流数据、所述预测时间之前第二时间段内的历史降水数据和所述预测时间的降水预测数据输入至预先训练的快速径流预测模型，得到所述目标水文站的快速径流预测结果。

39、在其中一个实施例中，所述预测时间为包括n个预设单位时间的时间段，n为整数，n≥2，所述第二预测模块，具体用于：

40、将所述预测时间中的第i个单位时间作为目标时间，1≤i≤n，i的初始值为1；

41、将所述目标时间之前第一时间段内的历史快速径流数据和/或快速径流预测数据、所述目标时间之前第二时间段内的历史降水数据和/或降水预测数据、以及所述目标时间的降水预测数据输入至预先训练的快速径流预测模型，得到所述目标时间的快速径流预测数据；

42、将i的取值加1，并返回所述将所述预测时间中的第i个单位时间作为目标时间步骤；

43、生成包含各所述所述目标时间的快速径流预测数据的所述目标水文站的快速径流预测结果。

44、在其中一个实施例中，所述第一预测模块，用于：

45、基于预设的退水曲线，拟合与预测时间最近的一次退水段的历史基流数据，得到所述目标水文站的退水常数；

46、将所述预测时间的前一个单位时间的历史基流数据，作为所述目标水文站的基流初始数据；

47、基于所述退水曲线、所述退水常数、所述预测时间和所述基流初始数据，确定所述目标水文站的基流预测结果。

48、在其中一个实施例中，所述第一获取模块，具体用于：

49、在预设的流域和采集区域的映射关系中，查询所述目标流域对应的目标采集区域；

50、获取目标流域内目标水文站的历史径流数据和所述目标采集区域内各目标气象站对应的历史降水数据；

51、针对每一个单位时间的历史降水数据，基于所述各目标气象站对应的所述单位时间的历史降水数据和所述各目标气象站对应的权重，加权计算所述目标流域在所述单位时间的历史降水数据；所述目标流域在各所述单位时间的历史降水数据构成所述目标流域的历史降水数据。

52、在其中一个实施例中，所述装置还包括：

53、创建模块，用于根据所述各目标气象站的位置信息，在所述目标采集区域内，创建泰森多边形；

54、确定模块，用于针对每一个目标气象站，将所述目标气象站所在的泰森多边形的面积与各所述泰森多边形的总面积的比值，作为所述目标气象站对应的权重。

55、在其中一个实施例中，所述装置还包括：

56、第二获取模块，用于获取在所述预测时间之前的第三时间段内的目标流域内目标水文站的历史径流样本数据和目标流域的历史降水样本数据；

57、第二分割模块，用于基于预设的基流分割规则，对所述历史径流样本数据进行基流分割，得到所述目标水文站的历史基流样本数据和历史快速径流样本数据；

58、构建模块，用于针对每一个单位时间，将所述单位时间之前第一时间段内的历史快速径流数据、所述单位时间之前第二时间段内的历史降水数据和所述单位时间的降水预测数据，构成目标样本；

59、训练模块，用于将各所述目标样本，构成所述目标水文站的目标数据集，并基于所述目标水文站的目标数据集，训练目标网络，得到所述目标水文站的快速径流预测模型。

60、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一方面的步骤。

61、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一方面的步骤。

62、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一方面的步骤。

63、上述径流预测方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，获取目标流域内目标水文站的历史径流数据和目标流域的历史降水数据；基于预设的基流分割规则，对所述历史径流数据进行基流分割，得到所述目标水文站的历史基流数据和历史快速径流数据；基于与预测时间最近的一次退水段的历史基流数据和预设的退水曲线，确定所述目标水文站的基流预测结果；基于所述历史快速径流数据、所述历史降水数据和预先训练的快速径流预测模型，确定所述目标水文站的快速径流预测结果；基于所述基流预测结果和所述快速径流预测结果，确定所述目标水文站的径流预测结果。这样，对获取的历史径流数据进行基流分割，根据与预测时间最近的一次退水段的历史基流数据和退水曲线，确定基流预测结果，根据历史快速径流数据、历史降雨数据和快速径流预测模型，确定快速径流预测结果，再根据基流预测结果和快速径流预测结果，确定目标水文站的径流预测结果，实现对流域未来径流的准确预测。