[發明專利]土壤凍融過程中動態蓄水容量產流計算方法

有效

• 申請號: 201710131478.1
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106951612B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 鞠琴;郝潔;郝振純;劉文斌;楊廣云;張曉鵬;王躍奎
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.土壤凍融過程中動態蓄水容量產流計算方法，其特征在于，步驟如下：

(A)根據土壤溫度分布計算流域網格內不同時間的凍土深度；

(B)分析凍土深度的逐日空間分布狀況，得到流域不同網格內包氣帶達到的隨時間分布的田間持水量W’_m；

(C)找出流域不同網格內最大的田間持水量W’_mm，并計算流域最大持水量W_m，流域最大持水量W_m為：

式中，為流域蓄水容量曲線；

(D)根據得到的不同網格內最大的田間持水量W’_mm和流域最大持水量W_m，計算流域土壤凍融產流：

當P-E＞0，則產流，否則不產流，式中，P為降水量,E是蒸發量；產流量計算方法為：

若P-E+a＜W’_mm則局部產流，有

若P-E+a≥W’_mm,則全流域產流，有

R＝P-E-(W_m-W₀)

式中，R為產流量,W₀為流域初始土壤蓄水量；

b為流域蓄水容量曲線的方次。

2.根據權利要求1所述的土壤凍融過程中動態蓄水容量產流計算方法，其特征在于：采用土壤水熱耦合遷移模型計算步驟(A)中的凍土深度，其中土壤水熱耦合遷移模型為：

θ_u≤θ_max(T)

其中，θ_u、θ_i分別為土壤中未凍水、冰的體積含量，t、z分別為時間及空間坐標，D(θ_u)、K(θ_u)分別為非飽和凍土水分擴散率與導水率，ρ_i、ρ_w分別為冰和水的密度，T為土壤溫度，C_vs、λ分別為土壤體積熱容量、熱導率，L為融化潛熱，θ_max(T)為相應土壤負溫度T條件下可能的最大未凍水含量；

凍土深度由溫度小于0位置處的空間坐標確定。

3.根據權利要求2所述的土壤凍融過程中動態蓄水容量產流計算方法，其特征在于：

基于土壤水熱耦合遷移模型推求的網格點凍土深度，通過下式轉換為土壤蓄水量：

W₀＝h*θ_u

其中，W₀為土壤蓄水量，h為網格消融層深度。

4.根據權利要求3所述的土壤凍融過程中動態蓄水容量產流計算方法，其特征在于：步驟(B)包括流域單點動態蓄水容量計算和流域空間動態蓄水容量曲線獲取：

流域單點動態蓄水容量計算：依據土壤凍融深度計算結果和土壤活動層上層土壤凍結和消融狀態，獲取流域單點逐日蓄水容量過程；

流域空間動態蓄水容量曲線：利用克里金插值法，對土壤特征參數比水容量c_w(θ_u)、非飽和凍土水分導水率K(θ_u)及非飽和凍土水分擴散率D(θ_u)和土壤體積熱容量C_vs、土壤熱導率λ進行空間插值分析，計算流域內每個網格內的土壤凍融深度和土壤活動層上層土壤凍結和消融狀態，統計分析土壤凍融深度的逐日空間分布狀況，繪制流域空間動態逐日蓄水容量曲線。

5.根據權利要求4所述的土壤凍融過程中動態蓄水容量產流計算方法，其特征在于：步驟(C)中，基于動態蓄水容量曲線的凍土產流計算方法，利用蓄滿產流原理，計算得到流域入滲到土壤中的水量和產流兩部分。