[發明專利]流域綠色基礎設施對地表徑流調蓄能力的評價方法

有效

• 申請號: 201611104016.2
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106777618B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 嚴登華;郝彩蓮;史婉麗;秦天玲;邢子強;翁白莎;何霄嘉
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙)51229
• 代理人: 李蕊,李林合

技術領域

本發明涉及海綿流域建設中海綿體調蓄能力的評價領域，具體涉及一種流域綠色基礎設施對地表徑流調蓄能力的評價方法。

背景技術

氣候變化和人類社會的快速發展改變了流域水循環及其伴生過程，產生了嚴重的水資源、水環境和水生態問題；因此，開展生態海綿流域建設，降低自然水循環的極值過程，減少社會水循環過程對自然水循環的干擾，既是流域綜合治理的需要，也是人類文明發展的必然趨勢。

林地、草地和濕地等綠色基礎設施作為主要的海綿體，影響流域徑流過程，在流域暴雨-徑流過程中，綠色基礎設施一般可作為地表調蓄設施，用于調節流域水循環的極值過程。

圖2示意性的給出了植被變化影響流域水文過程，圖3示意性的給出了濕地作為重要的水文單元影響流域水文過程；目前，生態海綿流域的研究正處于萌芽階段，缺乏海綿體調蓄能力的標準值的問題；因此提出綠色基礎設施對暴雨-徑流過程調蓄能力的標準值，可為生態海綿流域綠色基礎設施的選取和布設提供依據。

發明內容

本發明的目的是提供一種更科學、更合理地計算單位面積綠色基礎設施調洪能力、為生態海綿流域綠色基礎設施的選取和布設提供依據的流域綠色基礎設施對地表徑流調蓄能力的評價方法。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：提供一種流域綠色基礎設施對地表徑流調蓄能力的評價方法，其包括：

S1：將流域內綠色基礎設施進行標準化處理，得到綠色基礎設施單元；獲取流域內的高程數字模型，將高程數字模型單元格上坡度為15°、郁閉度或植被覆蓋率為1的綠色基礎設施作為綠色基礎設施單元；

S2：確定暴雨頻率下、類型為綠色基礎設施和為裸地的坡面斑塊的流域洪水過程線；

S3：根據流域洪水過程線分析確立綠色基礎設施的調洪庫容；

S4：對調洪庫容和綠色基礎設施單元進行分析計算，得到單位面積綠色基礎設施調蓄地表徑流的標準值。

優選地，流域綠色基礎設施為林地或草地。

進一步地，S2的具體步驟為：通過遙感和GIS技術獲得流域內暴雨頻率下、類型為綠色基礎設施或裸地的坡面斑塊；

設定坡面斑塊類型為綠色基礎設施，根據流域分布式水文模型確定暴雨頻率下的流域洪水過程線；

設定坡面斑塊類型為裸地，根據流域分布式水文模型確定與綠色基礎設施相對應的暴雨頻率下的流域洪水過程線。

進一步地，S3的具體步驟為：將綠色基礎設施和裸地條件下流域洪水過程線間的陰影部分面積作為綠色基礎設施的調洪庫容；

綠色基礎設施調洪庫容的計算公式為：

進一步地，S4的具體步驟為：根據面積統計算式統計流域內綠色基礎設施單元的總面積，根據調洪庫容和流域內綠色基礎設施單元的總面積，通過調蓄能力算式獲得單位面積綠色基礎設施調蓄地表徑流的標準值；

面積統計算式為：

其中，A_G為流域內綠色基礎設施單元的總面積，A_G標為綠色基礎設施單元的單元面積，為第i個高程數字模型單元格的坡度與綠色基礎設施單元坡度的面積比；β_i為第i個高程數字模型單元格的植被覆蓋度或郁閉度與綠色基礎設施單元的植被覆蓋度或郁閉度下的面積比；

調蓄能力算式為：

其中，V_G為單位面積綠色基礎設施調蓄地表徑流量的標準值；V_調為綠色基礎設施的調洪庫容；A_G為流域內綠色基礎設施單元的總面積。

優選地，流域綠色基礎設施為濕地。

進一步地，S2的具體步驟為：通過遙感和GIS技術獲得濕地這一流域綠色基礎設施或其它坡面斑塊類型；

保持流域內含有濕地的坡面斑塊類型，根據流域分布式水文模型確定暴雨頻率下的流域洪水過程線；

將流域內濕地坡面斑塊類型設置為裸地，根據流域分布式水文模型確定與濕地這一綠色基礎設施的相對應的暴雨頻率下的流域洪水過程線。

進一步地，S3的具體步驟為：將綠色基礎設施和裸地條件下流域洪水過程線間的陰影部分面積作為綠色基礎設施的調洪庫容；

綠色基礎設施調洪庫容的計算公式為：

進一步地，S4的具體步驟為：統計流域內濕地這一綠色基礎設施單元的總面積，根據調洪庫容和流域內綠色基礎設施單元的總面積，通過調蓄能力算式獲得單位面積綠色基礎設施調蓄地表徑流的標準值；

調蓄能力算式為：