[發(fā)明專利]一種基于流域下墊面特征的分布式產(chǎn)流參數(shù)估算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110245155.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN112905949B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童冰星;李致家;龔珺夫;張萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/10
• 分類號(hào): G06F17/10;G06Q10/063;G06Q50/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發(fā)明公開了一種基于流域下墊面特征的分布式產(chǎn)流參數(shù)估算方法，屬于水文技術(shù)領(lǐng)域，基于DEM數(shù)據(jù)估算土壤厚度；基于土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)估算土壤水文特性；結(jié)合土壤厚度和水文特性估算包氣帶蓄水容量(WM)；結(jié)合土壤厚度，水文特性和有機(jī)碳含量估算自由水蓄水容量(SM)；基于土壤水文特性和自由水蓄水容量估算壤中水出流系數(shù)(KI)和地下水出流系數(shù)(KG)；本發(fā)明既保證了計(jì)算結(jié)果的精度與可靠性，同時(shí)解決了地理特征空間分異明顯的山區(qū)性中小流域的分布式產(chǎn)流參數(shù)估算問題；應(yīng)用流域數(shù)字高程模型，有利于流域中分布式產(chǎn)流參數(shù)估算的快速自動(dòng)執(zhí)行，通過數(shù)字流域技術(shù)以簡(jiǎn)化提取步驟，促進(jìn)數(shù)字水文學(xué)以及山區(qū)性中小流域山洪防治研究的深入發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水文技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于流域下墊面特征的分布式產(chǎn)流參數(shù)估算方法。

背景技術(shù)

我國(guó)匯流面積200km²至3000km²的中小河流近9000條。近年來，受氣候變化影響，由局地強(qiáng)降水造成的中小河流突發(fā)性洪水頻繁發(fā)生，已成為造成人員傷亡的主要災(zāi)種。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)中小河流洪澇災(zāi)害和山洪地質(zhì)災(zāi)害損失約占全國(guó)洪澇災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失的70％～80％，死亡人數(shù)占2/3左右，對(duì)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，因此對(duì)中小流域突發(fā)性洪水進(jìn)行準(zhǔn)確可靠地預(yù)警預(yù)報(bào)成為亟待解決的重要問題。

由于大部分中小河流位于山區(qū)，其地形起伏變化較大，流域中不同區(qū)域之間的產(chǎn)流特性具有明顯的區(qū)別，然而傳統(tǒng)的集總式產(chǎn)流計(jì)算方法難以反映這種空間差異明顯的產(chǎn)流特性，因此難以對(duì)產(chǎn)流計(jì)算的精度進(jìn)行有效的提高，從而對(duì)洪水預(yù)報(bào)工作帶來較大的不確定性。

基于遙感、地理信息以及數(shù)字流域等技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)值矩陣描述地表高程變化的柵格數(shù)字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)逐步成熟，并得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在地形復(fù)雜的山區(qū)性中小流域中，DEM數(shù)據(jù)因其能夠較為準(zhǔn)確地考慮流域內(nèi)地形變化而具有重要的應(yīng)用價(jià)值。如何利用DEM數(shù)據(jù)來對(duì)產(chǎn)流計(jì)算方法進(jìn)行完善，從而在一定程度上考慮地理特征空間不均勻性對(duì)于產(chǎn)流計(jì)算的影響，也是山洪預(yù)警預(yù)報(bào)走向分布化，精細(xì)化過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

為了進(jìn)一步促進(jìn)水文模型中產(chǎn)流計(jì)算的發(fā)展，需要更深入理解地理特征空間不均勻性對(duì)于產(chǎn)流計(jì)算的影響，研究能夠反映地理特征空間不均勻性的產(chǎn)流計(jì)算方法。

在研究能夠反映地理特征空間不均勻性的產(chǎn)流計(jì)算方法時(shí)，首先面臨的挑戰(zhàn)就是如何基于流域下墊面特征估算得到參數(shù)的空間分布。

在目前的實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)先利用概念性集總式模型率定得到流域平均的參數(shù)值，然后結(jié)合一定的下墊面特征求得相應(yīng)參數(shù)的空間分布，這種可以稱為“自上而下”的參數(shù)估計(jì)方法。這種方法需要提前構(gòu)建概念性集總式模型，因此極大的浪費(fèi)了計(jì)算時(shí)間，降低了計(jì)算效率，在一定程度上不利于具有物理基礎(chǔ)的分布式模型的推廣與發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種基于流域下墊面特征的分布式產(chǎn)流參數(shù)估算方法，具有數(shù)據(jù)來源穩(wěn)定可靠、計(jì)算效率高、結(jié)果客觀合理等優(yōu)點(diǎn)，有利于考慮了分布式參數(shù)的簡(jiǎn)便自動(dòng)估算，值得推廣。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于流域下墊面特征的分布式產(chǎn)流參數(shù)估算方法，包括以下步驟：

步驟1，基于土壤有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)對(duì)土壤進(jìn)行分層；

步驟2，基于土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)估算土壤水文特性；

步驟3，結(jié)合土壤厚度和水文特性估算包氣帶蓄水容量(WM)和自由水蓄水容量(SM)；

步驟4，估算壤中水出流系數(shù)(KI)和地下水出流系數(shù)(KG)；

步驟5，估算壤中水消退系數(shù)(CI)和地下水消退系數(shù)(CG)。

進(jìn)一步地，所述的步驟1具體包括以下步驟：