[發(fā)明專利]基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預(yù)報模型構(gòu)建方法

在審

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• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114742299A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李占斌;賈路;于坤霞;李鵬;徐國策;李斌斌;叢佩娟;王飛超
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué);水利部水土保持監(jiān)測中心
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 許志蛟

1.基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預(yù)報模型構(gòu)建方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，確定研究流域，收集研究流域控制水文站的逐日水文數(shù)據(jù)，包括流量數(shù)據(jù)和含沙量數(shù)據(jù)、逐年水利工程設(shè)施數(shù)據(jù)和逐年NDVI柵格數(shù)據(jù)和流域面積數(shù)據(jù)；

步驟2，利用步驟1收集到的流量數(shù)據(jù)和含沙量數(shù)據(jù)，計算該流域的逐年徑流侵蝕功率和輸沙量、徑流量；

步驟3，利用步驟1收集到的研究流域控制水文站的逐年水利工程設(shè)施數(shù)據(jù)，計算該流域的逐年工程措施因子指數(shù)；

步驟4，利用步驟1收集到的研究流域逐年NDVI柵格數(shù)據(jù)，計算該流域的逐年NDVI集中度指數(shù)；

步驟5，構(gòu)建基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預(yù)報模型，將步驟2、3、4的計算結(jié)果研究時段劃分為率定期和驗證期，將率定期數(shù)據(jù)作為模型的輸入條件，利用最小二乘法對模型參數(shù)進行率定；

步驟6，在步驟5率定好參數(shù)的基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預(yù)報模型的基礎(chǔ)上，基于步驟5劃分的驗證期，將步驟2、3、4的計算結(jié)果驗證期數(shù)據(jù)作為模型輸入，計算驗證期流域泥沙；

步驟7，對步驟6計算的驗證期流域泥沙進行精度評價。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預(yù)報模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟2的具體過程為：

步驟2.1，利用步驟1收集到的研究流域控制水文站的逐日流量數(shù)據(jù)和流域面積數(shù)據(jù)，計算該流域的逐年徑流侵蝕功率，徑流侵蝕功率是反應(yīng)徑流能量對泥沙輸移能力的指標，具有能量的量綱，徑流侵蝕功率的具體計算公式如下：

E＝H·Q′_m (1)

式中，E為年徑流侵蝕功率，m⁴/(s·km²)；H為年徑流深，m；Q′_m為一年中最大日流量模數(shù)，m³/(s·km²)；

其中，Q′_m計算公式如下；

式中：Q_m為一年中最大日流量，m³/s；F為流域面積，km²；

步驟2.2，利用步驟1收集到的研究流域控制水文站的逐日流量數(shù)據(jù)和逐日含沙量數(shù)據(jù)，求和計算得到該流域的逐年輸沙量和逐年徑流量。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預(yù)報模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟3的具體過程為：

利用步驟1收集到的研究流域控制水文站的逐年水利工程設(shè)施數(shù)據(jù)，計算該流域的逐年工程措施因子指數(shù)，具體公式如下：

式中：MRI_j為第j年的工程措施因子指數(shù)；RI_j為第j年的水庫指數(shù)；

水庫指數(shù)通過如下公式進行計算：

式中：RI_j為第j年的水庫指數(shù)；m_j為第j年流域控制水文站以上水庫個數(shù)；A_i,j為第j年流域控制水文站以上第i個水庫控制的流域面積，km²；A_T為流域控制水文站控制的流域面積，km²；V_i,j為第j年流域控制水文站以上第i個水庫的庫容，億m³；為流域控制水文站的多年平均徑流量，億m³。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預(yù)報模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟4具體如下：

利用步驟1收集到的研究流域逐年NDVI柵格數(shù)據(jù)，計算該流域的逐年NDVI集中度指數(shù)，將每年的NDVI柵格數(shù)據(jù)所有像元數(shù)據(jù)成若干個等級，并按從小到大的順序排列，統(tǒng)計各等級NDVI總和及像元數(shù)，算出每年各等級NDVI像元數(shù)占總柵格數(shù)的百分比X、各等級NDVI總占NDVI的累計百分比Y，將X和Y點繪在同一坐標系中，曲線用下式表達：

Y＝aXe^bX (5)

集中度曲線也稱洛倫茲曲線，曲線與Y＝X圍成的面積為A：

N＝A/5000 (7)

其中：N為NDVI集中度指數(shù)，N取值范圍為0～1，值越小，曲線越接近象限二等分線Y＝X，表明NDVI空間分配越均勻，反之NDVI空間分配越集中。