[發(fā)明專利]基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預報模型構建方法

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）人: 西安理工大學;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: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 許志蛟

本發(fā)明公開了一種基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預報模型構建方法，具體包括如下步驟：首先確定研究流域，收集水文站的逐日水文數(shù)據(jù)、流域逐年水利工程設施數(shù)據(jù)和逐年NDVI柵格數(shù)據(jù)；計算逐年徑流侵蝕功率、輸沙量、徑流量、工程措施因子指數(shù)、NDVI集中度指數(shù)；構建基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預報模型，劃分率定期和驗證期，進行率定參數(shù)；計算驗證期流域泥沙，并進行精度評價，保證模型模擬結果的合理性和可靠性。

技術領域

本發(fā)明屬于流域水土流失預報技術領域，涉及一種基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預報模型構建方法。

背景技術

水土流失是一種在全球范圍內廣泛發(fā)生的自然災害，其中最普遍的形式是水力侵蝕，嚴重的水土流失會導致土壤養(yǎng)分流失、溝壑面積增多和農田破壞，嚴重阻礙社會經濟的可持續(xù)性發(fā)展。因此，開展水土流失預報具有重要的現(xiàn)實意義。在流域尺度上，水土流失的嚴重程度可以從流域出口觀測的泥沙多少進行判斷，泥沙越多水土流失越嚴重。流域作為區(qū)域生態(tài)水文系統(tǒng)的基本組成單元，對流域泥沙進行預報是水土流失預報的一種非常普遍的形式。

目前，許多學者對流域水土流失預報進行了多方面的研究，取得了豐富的研究成果。降雨通常被認為是導致水土流失的動力因子，坡度和坡形等地形因子也是影響水土流失的重要因素，植被等因子有利于阻止水土流失，此外水利工程的修建可以攔截大量泥沙，減輕水土流失。基于這些水土流失機理的認識，許多水土流失模型被進行了開發(fā)，包括經驗模型和物理模型。大多數(shù)水土流失模型都集中研究小尺度的水土流失且精度較好，大尺度的水土流失預測研究相對較少且主要以GIS技術為主，精度較差。這表明關于不同尺度水土流失預報的機理認識尚不清楚，需要提出新的流域水土流失預報模型。徑流侵蝕功率是一種從能量角度描述水土流失的理論，具有獨特的理論優(yōu)勢。因此提出一種基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預報模型構建方法是十分重要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預報模型構建方法，該方法構建的模型能夠快速準確的對流域泥沙進行模擬和計算。

本發(fā)明所采用的技術方案是，基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預報模型構建方法，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，構建基于徑流侵蝕功率的流域泥沙預報模型，將步驟2、3、4的計算結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報模型的基礎上，基于步驟5劃分的驗證期，將步驟2、3、4的計算結果驗證期數(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。

本發(fā)明的特點還在于：

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)