[发明专利]一种网格化河北模型的土壤下渗能力空间离散方法

说明书

本发明涉及一种网格化河北模型的土壤下渗能力空间离散方法，包括：确定网格尺寸，得到网格水流方向，计算汇流面积，计算各网格的坡度，计算地形指数，计算各网格地形指数差值，建立地形指数累计分布曲线，相同面积比例对应下渗能力和地形指数差值的拟合。通过本发明的编码方法，可以实现下渗能力的网格离散化，为建立网格型河北模型提供了技术支持，运用地形指数作为转化中介，可以反应下垫面不均匀性对产流的影响。

技术领域

本发明涉及一种水文模型构建的方法，尤其是涉及一种网格化河北模型的土壤下渗能力空间离散方法。

背景技术

河北模型是在借鉴国内外诸多水文模型产汇流机理的基础上，结合河北省地区产汇流特点所研制出的半干旱半湿润区概念性集总式水文模型。目前，河北模型已成为中国洪水预报系统中主要预报模型之一，特别是在我国北方半干旱、半湿润地区，由于其良好的预报精度而受到广泛的应用。河北模型兼具蓄满产流和超渗产流两种产流机制，模型将天然径流划分为地表径流和地下径流两种水源，地表径流产生的条件是降雨强度大于下渗强度，地下径流产生的条件是下渗的水量满足土壤的缺水量，多余水量会产生地下径流，模型的产流方式属于先超渗，后蓄满。

集总式水文模型将流域看做一个均一化的整体，不考虑流域模拟中各参数、各水文过程的空间非一致性。对于一个集总式模型来说，降雨的分布在空间上是均匀的，边界条件和流域的几何特征不存在突变，模拟过程中的水文过程不存在变异性。集总式水文模型由于模型本身的参数较少，减少了针对参数率定的资料需求，但由于未考虑水文过程在流域中的变化，因而无法真实刻画流域各点的径流过程。

网格化河北模型中各个计算单元之间是相互独立的，在计算过程中可分别计算不同计算单元内的的水文过程，各单元之间无相互作用，在每一个网格上分别进行产流计算，完成对计算单元的处理后，再进行网格之间的汇流演算，模型可以灵活的调整网格的大小，实现流域内下垫面条件的离散化。

网格化河北模型在各个单元内的计算依然遵循河北模型的产汇流原理，兼具蓄满产流和超渗产流两种产流机制，故如何确定各个单元格内的土壤下渗能力，直接影响超渗产流的计算。本发明提供一种通过土壤地形指数建立和土壤下渗能力关系的方法，求解网格化河北模型各个网格内的下渗能力，解决了网格化河北模型使用过程中的技术问题。

发明内容

本发明设计了一种网格化河北模型的土壤下渗能力空间离散方法，其解决的技术问题是求解网格化河北模型各个网格内的下渗能力，解决了网格化河北模型使用过程中的技术问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种网格化河北模型的土壤下渗能力空间离散方法，包括：步骤1、确定网格尺寸；步骤2、得到网格水流方向；步骤3、计算汇流面积；步骤4、计算各网格的坡度；步骤5、计算地形指数；步骤6、计算各网格地形指数差值；步骤7、建立地形指数累计分布曲线；步骤8、相同面积比例对应下渗能力和地形指数差值的拟合。

进一步，所述步骤3中计算各网格流经坡面任一点单位等高线长度的汇流面积，用α表示，计算公式为：

α＝(N+1)·A；

式中：N为单元格上游汇入该单元格的汇流网格数；A为单个网格面积。

进一步，所述步骤4中：计算各网格的坡度，用β表示，计算公式为：

式中：Δh为相邻网格间的高程差；Δl为相邻网格中心的距离，若该网格的水流方向为正东、正南正西或正北，则Δh等于单元网格长度，若该网格的水流方向为东北、东南西北或西南，则Δh等于2倍单元格网长度。

进一步，所述步骤5：根据步骤和步骤4中的计算结果计算各网格的地形指数γ，计算公式为：