[發明專利]一種區域降雨人工模擬系統的降雨過程設計方法

有效

• 申請號: 201810652972.7
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108829990B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 龔家國;趙勇;彭玕;冶運濤;尚毅梓;王英
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01W1/14
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡;李林合

本發明公開了一種區域降雨人工模擬系統的降雨過程設計方法，該方法包括獲取研究流域的空間地理信息，并將其按設定比例縮小得到的模型流域導入室內降雨區中；基于區域降雨人工模擬系統的空間剖分結構將室內降雨區劃分成若干區塊，并將模型流域位于的區塊標記為流域子塊；采用研究流域中雨量站測量的日降雨量及雨量站與流域子塊的權重，計算流域子塊的日降雨量；采用流域子塊的日降雨量、雨量雨力關系模型、降雨歷時及每個流域子塊中模型流域的占比，計算模型流域的室外小時降雨量；計算模型流域在室外的凈雨量；計算模型流域在室外的瞬時單位線；根據瞬時單位線構建室外凈雨的時段單位線；之后根據時段單位線計算模型流域的室內凈雨量。

技術領域

本發明涉及水文水資源領域，具體涉及一種區域降雨人工模擬系統的降雨過程設計方法。

背景技術

區域水文過程試驗是當前水文試驗研究的主要發展方向之一，其中如何根據試驗研究目標科學設定室內區域水文過程試驗的人工降雨過程是其關鍵問題之一。當前的人工降雨試驗主要利用點尺度的降雨觀測資料，選定典型降雨雨強和降雨歷時，開展人工降雨試驗，實驗過程強調降雨區域內的均勻度指標。然而由于實際降雨過程存在時間和空間變化，區域水文過程試驗的研究對象強調指定區域內降雨、地形、徑流等過程的相似性、一致性。由于兩者之間的關注點不一致，從而致使現有的室內水文試驗中對人工降雨過程的設定方法難以用于區域水文過程試驗研究中的人工降雨過程設計。

發明內容

針對現有技術難以實現區域水文過程實驗中難以模擬降雨時空變異性等不足，本發明提供了一種能夠模擬降雨時空變異性的區域降雨人工模擬系統的降雨過程設計方法。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種區域降雨人工模擬系統的降雨過程設計方法，其包括：

獲取研究流域的矢量信息，并將其按設定比例縮小得到的模型流域導入室內降雨區中；

按照區域降雨人工模擬系統的空間剖分結構將模型流域剖分成若干區塊，將模型流域對應的區塊標記為流域子塊；

采用研究流域中雨量站測量的日降雨量及雨量站與流域子塊的權重，計算流域子塊的日降雨量；

采用流域子塊的日降雨量、雨量雨力關系模型、降雨歷時及每個流域子塊中模型流域的占比，計算模型流域的室外小時降雨量；

計算模型流域在室外的凈雨量R：

其中，I₀為室外初損值；為室外平均下滲率；t_c為產流歷時；P_后為室外降雨后期不產流的雨量；D為模型流域的室外小時降雨量；

根據模型流域的室外凈雨量和室外徑流量，計算模型流域在室外的瞬時單位線u(0，t)：

其中，Q為室外徑流量；n′為反應模型流域調蓄能力的參數；Γ(n′)為n′的伽馬函數；k′為線性水庫的調蓄系數；e為自然對數；t為時間變量；分別為室外徑流量Q的一階和二階原點矩；M_R⁽¹⁾、M_R⁽²⁾分別為室外凈雨量R的一階和二階原點矩；

根據模型流域在室外的瞬時單位線，構建室外凈雨為z mm的時段單位線：

其中，q(Δt，t)為室外時段單位線；Δt為凈雨時段；F為模型流域面積；

當單位時段內的小時凈雨量為K個單位時，根據室外凈雨的時段單位線計算模型流域第j時段末的室內凈雨量R_j′：