[发明专利]基于蓄水容量曲线和TOPMODEL的流域水文模型的设计方法

权利要求书

1.一种基于蓄水容量曲线和TOPMODEL的流域水文模型的设计方法，其步骤为：

A)地表产流的计算；

B)地下产流的计算；

C)蒸散发计算；

D)水量平衡方程的应用；

E)汇流机制；

F)等流时线的生成；

G)土壤湿度的动态可视化表达；

H)与NoahLSM的耦合。

2.根据权利要求1所述的基于蓄水容量曲线和TOPMODEL的流域水文模型的设计方法，其特征在于步骤A)中，将地下水水位线与新安江模型中的流域蓄水容量曲线关联形成新流域蓄水容量分布曲线；令流域上地下水水位线刚好位于地面0mm处的蓄水容量为W′_m，则新流域蓄水容量曲线定义为蓄水容量小于或等于W′_m的流域面积；把全流域面积看作1，流域由无数个点组成，每个点都对应一个蓄水容量，其中最大的蓄水容量记为W′_mm，α为饱和区面积与全流域面积之比，其计算公式为

α=1-(1-Wm′Wmm′)B]]>

式中B是表征蓄水容量分布不均匀性的参数，B愈大分布愈不均匀，据上式有：

W′_m＝W′_mm×[1-(1-α)^1/B]

令WM为流域平均蓄水容量，则WM等于图1中未饱和层与饱和层的面积之和：

WM=∫01Wm′dα=∫01Wmm′[1-(1-α)1/B]dα=Wmm′/(1+B)]]>

地表产流计算如下：

P-SRZ是从植被截留层中渗透下来的降水；α₁为(P-SRZ)的降水进入土壤未饱和层之前的饱和区面积与全流域面积之比，α₂为(P-SRZ)的降水进入该层之后的饱和区面积与全流域面积之比；

α1=1-(1-Wm1′Wmm′)B]]>

α2=1-(1-(Wm1′+P-SRZ)Wmm′)B]]>

令代表流域平均土壤水分亏缺深，W′_m1为对应的流域上某点的蓄水容量，W′_m1的计算公式推导过程如下：

Z‾=∫α11Wm′dα-Wm1′×(1-α1)]]>

先解出积分式，再化简，得

Wm1′=WM×(1+B)×[1-(Z‾/WM)1/(1+B)]]]>

地表产流的计算分三种情况：当P-SRZ≤0时，没有地表产流(Q_S)，即：

Q_S＝0

当0＜(P-SRZ)≤WM×(1+B)-W′_m1时：

QS=(P-SRZ)×α2-[∫α1α2Wm′dα-(α2-α1)×Wm1′]]]>

化简后为

QS=P-SRZ-Z‾+WM×{1-(P-SRZ+Wm1′)/[WM×(1+B)]}(1+B)]]>

当(P-SRZ)＞WM×(1+B)-W′_m1时，易知地表产流为

QS=P-SRZ-Z‾]]>

由于和SRZ是状态变量，故该产流方案中只有两个可调参数，WM和B；WM是整个流域很干燥时的缺水量，代表流域的干旱程度，是个气候因素，B代表蓄水容量空间分布的不均匀性，其值愈大蓄水容量空间分布愈不均匀。