[發明專利]一種多空間尺度流域產流產沙預測方法及裝置

有效

• 申請號: 201810574833.7
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108755565B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 王玲玲;左仲國;姚文藝;秦奮;韓志剛;孔祥兵;楊吉山;王昌高;楊二;王志慧;李勉;張攀;倪用鑫;鮑宏喆;郭凱;侯欣欣
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院;河南大學
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B1/02
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發明提供一種多空間尺度流域產流產沙預測方法及裝置。該方法包括：根據待預測流域的DEM地形數據、遙感影像和河網，將待預測流域劃分為m個三級溝；根據每個三級溝的斷面出口產流量，采用納希瞬時單位線計算每個二級溝的溝網匯流量；進而，采用馬斯京根多河段連續流量演算模型計算待預測流域的斷面出口產流量；根據每個三級溝中梁峁坡地貌單元的產沙量、溝谷坡地貌單元的產沙量和溝槽地貌單元的產沙量，確定每個三級溝的產沙量；進而，采用泥沙輸移比確定待預測流域的斷面出口產沙量。本發明通過模型耦合計算，能夠對多空間尺度流域進行模擬預測，從而提高土壤侵蝕產沙模擬與預報的精度與推廣實用性。

技術領域

本發明涉及分布式產流產沙預測術領域，尤其涉及一種多空間尺度流域產流產沙預測方法及裝置。

背景技術

當前流域洪水泥沙預報模型主要采用單一種類模型，結合降雨觀測數據與下墊面數據，進行產流產沙模擬與預測預報，然而由于水文現象在不同時空尺度上呈現出性質迥異的變化特征，不同尺度上水文變量和參數的空間變異性很大，而且現有不同空間尺度上水沙循環的機理、流域水沙循環全要素過程的動態耦合模擬的關鍵問題尚未解決，因此，單一種類模型在進行流域水沙過程模擬過程時，存在流域范圍受限、難以大范圍推廣的問題。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種多空間尺度流域產流產沙預測方法及裝置。

一方面，本發明提供一種多空間尺度流域產流產沙預測方法，該方法包括：

步驟1、根據待預測流域的DEM地形數據，采用D8算法計算每個DEM柵格流向、DEM柵格坡度和DEM柵格匯流累積量，依據Strahler河網分級方法，確定待預測流域的河網；

步驟2、根據待預測流域的DEM地形數據、遙感影像和河網，將待預測流域劃分為m個三級溝；

步驟3、根據DEM地形數據的分辨率，對每個三級溝進行空間離散，將每個三級溝劃分為多個網格單元；

步驟4、根據每個網格單元中的水流從網格中心點至三級溝出口的網格匯流時間，分別采用等流時線法和線性水庫法計算每個三級溝網格單元的地表匯流和地下匯流，確定每個三級溝的斷面出口產流量；

步驟5、根據每個三級溝的斷面出口產流量，采用納希瞬時單位線計算每個二級溝的溝網匯流量；

步驟6、根據每個二級溝的溝網匯流量，采用馬斯京根多河段連續流量演算模型計算待預測流域的斷面出口產流量；

步驟7、根據每個三級溝的格網坡度和遙感影像，將每個三級溝劃分為梁峁坡地貌單元、溝谷坡地貌單元和溝槽地貌單元；

步驟8、根據每個三級溝中梁峁坡地貌單元的產沙量、溝谷坡地貌單元的產沙量和溝槽地貌單元的產沙量，確定每個三級溝的產沙量；

步驟9、根據每個三級溝的產沙量，采用泥沙輸移比確定待預測流域的斷面出口產沙量。

進一步地，所述步驟4中所述步驟4中根據式(1)計算網格匯流時間：

其中，t_c表示網格匯流時間；K_v表示速度常數；L表示網格中心點至三級溝出口的水流路徑長；S表示從網格中心點至三級溝出口之間河道的坡度。

進一步地，所述步驟4中分別根據式(2)、式(3)和式(4)計算每個三級溝網格單元的地表匯流、地下匯流和每個三級溝的斷面出口產流量：

Q_j,3(t)＝Q_u,i+Q_g,i (4)