[發明專利]一種水土資源互饋作用機制識別方法及系統

在審

• 申請號: 202210812426.1
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115186483A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 呂錫芝;王建偉;秦天玲;張秋芬;倪用鑫;馬力;左仲國;孫娟
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N33/00;G06F119/08
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 申龍華

本發明提供一種水土資源互饋作用機制識別方法及系統，包括：獲取目標區域的水文數據、氣象數據、地質數據和遙感數據；根據獲取的數據進行能量過程模擬、蒸發散熱過程模擬、垂直入滲計算、坡面產流計算、坡面匯流計算和河道匯流計算以及地下水運動計算，得到分布式水文模型；同時結合流域不同時間尺度的地表產流量、降水量、蒸發散熱量以及不同土地利用類型的凈初級生產力得到流域空間內不同時間段的產流系數和蒸發散熱與凈初級生產力的比值；根據產流系數和蒸發散熱與凈初級生產力的比值確定水土資源相互作用規律。基于流域多過程多要素的模擬得到水文模型能夠準確的獲知水土資源相互作用規律，為流域綜合治理與水土資源優化配置提供技術支持。

技術領域

本發明涉及流域水循環模擬與仿真技術領域，特別是涉及一種基于流域水循環模擬的水土資源互饋作用機制識別方法及系統。

背景技術

人地爭水和人水爭地問題制約著自然生態系統和社會經濟系統之間的平衡關系失調，水資源管理和土地資源管理對象的尺度不一致，難以了解土地斑塊上的產水和耗水過程及其生態效應。流域水文模擬一直以來是水文水資源專業領域的一種研究手段，通過水文模擬可以量化水文過程，定量描述不同土地利用類型條件下各水文循環要素隨時間的變化過程及其在空間上的分布規律。為更好的研究水文變化規律及水土資源相互作用規律，需要進一步加強流域水文模型的模擬功能，包括過程細化和模擬方程的改進。

目前，國內外水文學者在這方面已經做出了很多研究和貢獻，有專注地表水文過程模擬、有專注地下水運動模擬、有專注河道運動模型、有專注城市雨洪模擬等多種模型軟件，但從全流域角度，從地表到地下，從坡面到河道，考慮全要素水文過程模擬的水文模型還少有出現。針對上述不足，提供了一種基于流域水循環模擬的水土資源互饋作用機制識別方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種水土資源互饋作用機制識別方法及系統，基于考慮水文多過程多要素的流域精細化模擬模型準確獲知水土資源互饋作用機制，擴充流域水文研究技術手段，為流域綜合治理和水土資源優化配置提供技術支撐。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種水土資源互饋作用機制識別方法及系統，包括：

獲取目標區域的水文數據、氣象數據、地質數據和遙感數據；

根據所述水文數據、所述氣象數據、所述地質數據和所述遙感數據進行能量過程模擬、蒸發散熱過程模擬、垂直入滲計算、坡面產流計算、坡面匯流計算和河道匯流計算以及地下水運動計算，得到分布式水文模型；所述能量過程模擬包括長波輻射和短波輻射計算；所述蒸散發過程模擬包括植被蒸騰、植被截留蒸發、水域蒸發、裸土蒸發、城市地表蒸發和建筑物蒸發；

基于所述分布式水文模型計算和統計流域不同時間尺度的地表產流量并結合降水量得到流域空間內不同時間段的產流系數；

基于所述分布式水文模型計算和統計流域不同時間尺度的蒸發散熱量并結合不同土地利用類型的凈初級生產力確定蒸發散熱與凈初級生產力的比值；

根據所述產流系數和所述蒸發散熱與凈初級生產力的比值確定水土資源相互作用規律。

本發明還提供一種水土資源互饋作用機制識別系統，包括：

數據獲取模塊，用于獲取目標區域的水文數據、氣象數據、地質數據和遙感數據；分布式水文模型模擬模塊，用于根據所述水文數據、所述氣象數據、所述地質數據和所述遙感數據進行能量過程模擬、蒸發散熱過程模擬、垂直入滲計算、坡面產流計算、坡面匯流計算和河道匯流計算以及地下水運動計算，得到分布式水文模型；所述能量過程模擬包括長波輻射和短波輻射計算；所述蒸散發過程模擬包括植被蒸騰、植被截留蒸發、水域蒸發、裸土蒸發、城市地表蒸發和建筑物蒸發；

產流系數計算模塊，用于基于所述分布式水文模型計算和統計流域不同時間尺度的地表產流量并結合降水量得到流域空間內不同時間段的產流系數；