[發(fā)明專利]一種基于SWAT模型模擬水文環(huán)境的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210440255.4
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN115062447B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳一;丁楠;陶福祿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 北京華旭智信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11583
• 代理人: 吳鵬章

1.一種基于集合模擬策略和種植結(jié)構(gòu)隨機(jī)布局驅(qū)動SWAT模型模擬水文環(huán)境的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取研究流域內(nèi)的地形地貌、土壤水文信息，將研究流域劃分為多個子流域，根據(jù)研究流域內(nèi)土地利用類型、土壤類型、坡度將所述多個子流域進(jìn)一步劃分為多個水文響應(yīng)單元HRU；

S2、以擁有作物種植面積統(tǒng)計數(shù)據(jù)的最小行政單元為界，將劃分的HRU與行政單元對應(yīng)，確保每個HRU都有歸屬的行政單元；

S3、對于每個行政單元，若行政單元中存在n種作物，n為大于1的自然數(shù)，對這些作物進(jìn)行隨機(jī)排序，得到行政單元中作物序列C₁，C₂......C_n，根據(jù)行政單元統(tǒng)計的作物種植面積數(shù)據(jù)，計算每種作物的種植面積比例，得到R序列R₁，R₂........R_n:計算如下：每種作物的種植面積依次為A₁，A₂.......A_n，各作物的種植比例R_Q為：

Q取值為1至n；

S4、對于每個行政單元，選取該行政單元所轄的HRU中土地利用類型為耕地的HRU，共計為m個，然后對m個HRU進(jìn)行隨機(jī)排序，得到HRU序列H₁,H₂......H_m，相應(yīng)的每個HRU面積為a₁，a₂......a_m，然后計算相應(yīng)的每個HRU所占的耕地比例r_P，得到r序列r₁,r₂......r_m，計算式為：

其中P取值為1至m；

S5、將R₁，R₂.......R_n-1作為插板，依次插入對應(yīng)行政單元中r₁，r₂......r_m的數(shù)據(jù)序列中，尋找對應(yīng)點(diǎn)位以匹配面積比例，匹配度設(shè)置為90％～110％區(qū)間，其中R₁以r₁為起點(diǎn)向后搜索插板位置，若1.1×∑r₁......r_iR₁0.9×∑r₁......r_i，則R₁的插板位置介于r_i和r_i+1之間，i為1與m之間的自然數(shù)，然后R₂以r_i+1為起點(diǎn)向后搜索插板位置；針對R₁，R₂.......R_n-1中的每一項，以此類推，將插板放入r₁，r₂......r_m的數(shù)據(jù)序列中；若R_n-1插入的位置為r_j和r_j+1之間，j為i與m之間的自然數(shù)，之后檢查r序列中的剩余項，從r_j+1到r_m是否對R_n滿足90％～110％的匹配區(qū)間，1.1×∑r_j+1......r_mR_n0.9×∑r_j+1......r_m是否成立；如果成立，則插板結(jié)束，如果不成立，則依次對R_n-1，R_n-2......R₂,R₁的插板位置進(jìn)行重新插入，直到插板位置使R序列中所有項都在r序列中找到合適的匹配；

S6、按照S5中確認(rèn)的對應(yīng)關(guān)系，在SWAT模型中對HRU設(shè)置對應(yīng)的作物品種；其中r₁,r₂......r_i對應(yīng)R₁插板，HRU編號H₁,H₂......H_i對應(yīng)作物C₁；以此類推，給每一個土地利用類型為耕地的HRU設(shè)置作物類型；由此，在SWAT中實(shí)現(xiàn)了對作物種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行布局；以此為基礎(chǔ)驅(qū)動SWAT模型，運(yùn)行模型至模擬結(jié)束以模擬流域水文環(huán)境；

S7、對S3和S4中的作物和HRU序列進(jìn)行重新隨機(jī)排序，重新執(zhí)行S3-S7的過程；重復(fù)X次，用所有模擬結(jié)果的中值或均值表征最終模擬結(jié)果。