[發明專利]一種大氣、陸面與水文三者雙向耦合方法

有效

• 申請號: 202010325941.8
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111460686B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 田濟揚;劉榮華;郭良
• 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;G06F30/28;G06F113/08
• 代理公司: 成都余行專利代理事務所(普通合伙) 51283
• 代理人: 邢智勇

1.一種大氣、陸面與水文三者雙向耦合方法，包括以下步驟：

步驟1、在流域蓄水容量離散化基礎上，對產流計算進行改進；

步驟2、確定耦合尺度，并處理地形資料；

步驟3、確定耦合變量并制定雙向反饋機制；

步驟4、匯流計算與洪水預報；

所述步驟1引入地形指數TI＝ln(α/tanβ)進行了改進，將α改為α’，表示小流域單元集水面積，tanβ改為tanβ’，表示小流域單元的平均坡度，改進后的地形指數TI’可以反映流域飽和缺水量、下滲能力的空間分布；所述步驟1引入植被指數NDVI，將地形指數TI’修改為由于該指數不僅包含了地形的信息，還包含了植被覆蓋的信息，稱為地面指數T；其中，小流域單元由30m分辨率DEM數據提取劃分，每個單元的面積約16km²；

所述步驟3中建立了反照率α_反與歸一化植被指數NDVI間的關系：α_反＝μ^1-NDVI，μ為短波輻射R_ns與長波輻射R_nl的函數。

2.根據權利要求1所述的一種大氣、陸面與水文三者雙向耦合方法，其特征在于：所述步驟1建立了以小流域為單元的地面指數T與流域蓄水容量之間的關系：

其中，小流域單元由30m分辨率DEM數據提取劃分，每個單元的面積約16km²，W_i為其中某一小流域單元的平均蓄水容量，WMM為整個流域最大點的蓄水容量，T_i為該小流域單元的地面指數，T_min為整個流域值最小的地面指數，S_i為該小流域單元的面積，S為整個流域的面積，a為表征流域形狀的整個流域面積-河長曲線經驗指數，由下式求得：其中，x為自分水線沿河流至某處的河長，L為自分水線沿河流至流域出口斷面的河長，S_x為x處的匯水面積。

3.根據權利要求1所述的一種大氣、陸面與水文三者雙向耦合方法，其特征在于：所述步驟1建立了以小流域為單元的地面指數T與流域下滲能力之間的關系：

f_i為某一小流域單元的下滲能力，f_m為整個流域最大點的下滲能力，b為整個流域蓄水容量曲線指數，n為整個流域下滲分配曲線指數；T_i為該小流域單元的地面指數，T_min為整個流域值最小的地面指數，S_i為該小流域單元的面積，S為整個流域的面積，a為表征流域形狀的整個流域面積-河長曲線經驗指數，由下式求得：

其中，x為自分水線沿河流至某處的河長，L為自分水線沿河流至流域出口斷面的河長，S_x為x處的匯水面積。

4.根據權利要求1所述一種大氣、陸面與水文三者雙向耦合方法，其特征在于：所述步驟2中1km和30m分辨率地形資料間改進的地形指數間的關系

TI’₃₀＝p×TI’₁₀₀₀+q

TI’₃₀為30m分辨率下地形指數TI’,即小流域單元生成的地形指數，

TI’₁₀₀₀為1km分辨率下地形指數TI’,擬合得到p、q值，作為1km分辨率地形降尺度到30m分辨率地形的依據，反映了1km分辨率地形與30m分辨率地形間的系統性關系，即對應流域范圍內的1km分辨率DEM將通過30m分辨率DEM根據下式修正計算得到修正的30m分辨率DEM：

H_30修正＝q×(H₃₀)^p

其中p是地形回歸系數，q地形轉化系數，H₃₀為30m分辨率地形單元的高程值，H_30修正由1km分辨率地形單元的高程值經30m分辨率地形單元高程值修正降尺度而得到的修正后的30m分辨率地形單元高程值。