[發明專利]一種時變分布式動態匯流計算方法

有效

• 申請號: 202210351519.9
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114741865B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 陳璐;易彬;馮寶飛;許銀山;張寒松;張俊;祝賓皓;劉一卓;郭鶴翔;占挺;張瀟;李思明;楊彬林;李潔;宋巧;鄭婕;楊雁飛;田逸飛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;長江水利委員會水文局
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/06;G06F113/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 彭軍芬

1.一種時變分布式動態匯流計算方法，其特征在于，包括：

S1.基于SCS模型，計算流域產流量；

S2.將流域進行柵格劃分，并基于地形指數計算流域內所有柵格單元的蓄水容量；

基于柵格單元蓄水容量、當前時刻降雨量和當前時刻凈雨量，得到流域蓄滿區域和未蓄滿區域對應柵格；在柵格尺度上計算當前時刻蓄滿區域面積和未蓄滿區域土壤含水量；并結合產流計算結果和流域面積，將當前時刻凈雨量分配至蓄滿區域；

S3.根據柵格單元土壤蓄水狀態，構建時變坡面流速計算公式；其中，柵格單元土壤蓄水狀態指柵格是否蓄滿，以及未蓄滿柵格的土壤含水量；

S4.基于不同時刻下流域蓄滿區域面積，得到不同蓄滿比例下流域的動態匯流路徑；

S5.基于時變坡面流速計算公式和動態匯流路徑，得到時變分布式動態單位線；

S6.采用所述時變分布式動態單位線和流域產流量計算結果，計算流域洪水過程。

2.根據權利要求1所述的一種時變分布式動態匯流計算方法，其特征在于，第j柵格單元的蓄水容量WM_j計算公式為：

式中，WM_min為全流域所有柵格中的最小蓄水容量；WM_max為全流域所有柵格中的最大蓄水容量；TI_min＝min{TI_j,j＝1,2…,N}；TI_max＝max{TI_j,j＝1,2…,N}；TI_j為第j個柵格的地形指數；n為待率定參數，反映地形指數分布與蓄水容量分布的系數；N為流域柵格單元總數。

3.根據權利要求2所述的一種時變分布式動態匯流計算方法，其特征在于，t時段流域蓄滿區域面積為：

式中，為流域蓄滿區域的面積，α_t為t時刻流域蓄滿區域比例，W_j,0為j柵格初始時刻蓄水量；P_i為i時段降雨量，R_i為i時段凈雨量，A_j為柵格單元面積。

4.根據權利要求3所述的一種時變分布式動態匯流計算方法，其特征在于，t時段凈雨量R_t重新分配至蓄滿區域面積，表達式如下：

F為流域面積；R_t為t時段凈雨量，即產流量，R_t'為蓄滿區域凈雨深，

5.根據權利要求4所述的一種時變分布式動態匯流計算方法，其特征在于，時變坡面流速計算公式為：

k為流速系數，β_j為j柵格單元坡度，I_c為流域平均凈雨強度，W_j,t為蓄滿區域對應的j柵格單元t時段土壤含水量。

6.根據權利要求2或5所述的一種時變分布式動態匯流計算方法，其特征在于，未蓄滿區域對應的j柵格單元t時段土壤含水量為：

W_j,t＝W_j,t-1+P_t-R_t

W_j,t-1為j柵格t-1時段蓄水量，P_t為t時段降雨量，R_t為t時段凈雨量，即產流量。

7.根據權利要求5所述的一種時變分布式動態匯流計算方法，其特征在于，不同蓄滿比例下的動態匯流路徑為：

表示蓄滿柵格的匯流路徑集合，R_j表示柵格單元至流域出口的匯流路徑集合。

8.根據權利要求7所述的一種時變分布式動態匯流計算方法，其特征在于，步驟S5具體包括：

01.計算t時段流域蓄滿比例為α_t時柵格水滴在柵格中的等待時間當水流沿柵格方向流動時當水流沿柵格對角方向流動時L_j為柵格邊長；

沿匯流路徑累加得到每個柵格至流域出口的匯流時間

02.計算相鄰單位線時段對應時間間隔內流域蓄滿面積：

表示蓄滿柵格匯流時間在[(m-1)△t,m△t]區間內的面積總和，滿足△t為單位線時間間隔，單位為小時；m為單位線時段，m＝1,2,…,M，M為單位線總時段數，

03.將蓄滿柵格面積轉換為流域出口流量過程，得到任意時段的分布式單位線：

UH(m)為第m個時段的單位線流量，單位為m3/s；H為單位凈雨，單位為mm。