[發明專利]一種考慮山區平原地貌差異的子流域單元劃分方法

有效

• 申請號: 202110458820.5
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113128009B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 劉佳嘉;周祖昊;關銅壘;王浩;賈仰文;嚴子奇;賀華翔;劉歡;楊永森
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

本發明公開了一種考慮山區平原地貌差異的子流域單元劃分方法，包括計算流域內各柵格流向和匯流累積量，基于河網閾值提取模擬河網；設定平原單元長度，對平原區及其周邊柵格進行N*N大小聚合，對每片N*N區域設置平原單元標記序號；從流域出口開始，以模擬河網柵格為主干，向上溯源遍歷，根據遇到的柵格類型進行計算單元劃分，對劃分后的單元賦值唯一的子流域編號；確定相鄰平原單元和山區單元之間的流向；根據流向關系，從河流出口單元開始溯源遍歷，生成子流域上下游拓撲關系表。優點是：更好、更全面地刻畫流域內不同地貌的地表、地下水流動機制，提高分布式水文模型的水文模擬精度，為分布式水文模型在大尺度流域的構建和應用提供理論和實踐支撐。

技術領域

本發明涉及子流域單元劃分技術領域，尤其涉及一種考慮山區平原地貌差異的子流域單元劃分方法。

背景技術

在大尺度流域分布式水文模型構建應用中，采用子流域進行計算單元劃分是常用的方法。相比于純柵格單元劃分，該方法具有能夠保持各計算單元間的水文過程相對獨立，且減少計算單元數量的優點。子流域劃分方法假定地表匯流過程和地下匯流過程有著相同的分水嶺，且其內地表、地下產流由分水嶺向河道匯集，最終流出子流域。由于山區地表地下分水嶺明顯，因此比較適用于山區。但是，對平原區而言，由于地勢平坦，各單元之間無明顯的分水嶺劃分邊界以及恒定的地表地下水流向，表現為地表水系散亂，地下水流動方向不固定，而且地表和地下各單元之間也存在比較活躍的水量交換過程，因此平原區是不適合采用子流域進行計算單元劃分。對于大尺度流域而言，流域內既存在山區又存在平原區，如果只采用單一的子流域對整個流域進行計算單元劃分，將無法準確描述流域內平原區水循環過程；如果只采用柵格單元進行劃，則計算單元數量會變得非常多，會導致計算維度災。

發明內容

本發明的目的在于提供一種考慮山區平原地貌差異的子流域單元劃分方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種考慮山區平原地貌差異的子流域單元劃分方法，包括如下步驟，

S1、以DEM數據為基礎，計算流域內各柵格流向和匯流累積量，并基于設定的河網閾值提取模擬河網；

S2、設定平原單元長度，對平原區及其周邊柵格進行N*N大小聚合，并對每片N*N區域設置平原單元標記序號；

S3、從流域出口開始，以模擬河網柵格為主干，向上溯源遍歷，根據遇到的柵格類型進行計算單元劃分，并對劃分后的各單元賦值一個唯一的子流域編號，該編號為從1開始的自然數；劃分出的單元包括平原單元和山區單元；

S4、利用柵格流向信息，確定相鄰平原單元和山區單元之間的流向；

S5、根據平原單元和山區單元之間的流向關系，從河流出口單元開始溯源遍歷，生成子流域上下游拓撲關系表。

優選的，柵格流向采用D8算法計算得出，即將該柵格流向周邊8個柵格中坡度最陡的柵格的流向作為該柵格的流向；柵格的匯流累積量即為上游所有流入當前柵格的柵格數量之和。

優選的，河網閾值用于定義各個柵格是屬于河網柵格或坡面柵格，當柵格的匯流累積量大于河網閾值，則將該柵格定義為河網柵格，否則將該柵格定義為坡面柵格；所有的所述河網柵格構成模擬河網，所述河網閾值須保證提取的模擬河網在源頭區與實際河網源頭一致。

優選的，步驟S2具體包括如下內容，

S21、將平原單元長度設定為柵格長度的整數倍，以確保劃分的平原單元和山區單元邊界吻合；