[发明专利]一种考虑淤地坝影响的子流域汇流模拟方法

说明书

本发明公开了一种考虑淤地坝影响的子流域汇流模拟方法，涉及分布式水文模型子流域汇流模拟技术领域；该方法采用子流域套等高带的方式作为模型基本计算单元，基于DEM将子流域根据高程划分成数目不等的等高带，并统计相关参数，提取沟道栅格，设置沟道长度阈值，剔除伪沟道，对等高带内的淤地坝进行概化并统计淤地坝相关参数，采用运动波方程对各等高带进行坡面汇流过程模拟以及对子流域沟道进行汇流过程模拟，采用淤地坝水量平衡原理，对沟道汇流量进行调蓄修正，采用运动波方程对河道汇流过程进行模拟。本发明中提供的方法能够模拟计算单元内淤地坝建设对汇流过程的影响。

技术领域

本发明涉及分布式水文模型子流域汇流模拟技术领域，尤其涉及一种考虑淤地坝影响的子流域汇流模拟方法。

背景技术

分布式水文模型是研究水循环过程和机理的有效手段，也是解决许多水文实际问题的有效工具。随着研究问题的复杂程度增加，模型功能也越来越复杂。在黄土高原山区，沟道纵横，为了有效利用雨水增加粮食产量，该地区在沟道上修建了大量的淤地坝，用于拦蓄山区洪水沉积泥沙，淤地造田。淤地坝区域平坦，面积相对较大，能够有效拦截上游沟道洪水，增加局部区域含水率，改变了天然水循环过程，减小汇流流速，使得泥沙沉积。为了进一步提高子流域汇流过程模拟精度，评估淤地坝建设对水循环过程的影响，有必要在模型模拟中增加对淤地坝过程的模拟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑淤地坝影响的子流域汇流模拟方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种考虑淤地坝影响的子流域汇流模拟方法，包括如下步骤：

S1，采用子流域套等高带的方式作为模型基本计算单元，确定子流域范围及等高带范围；

基于DEM对子流域和等高带内的栅格进行分析统计，并获取子流域、等高带相关参数；

S2，基于DEM提取等高带内的模拟河道和沟道，并统计模拟沟道的数量及平均长度；根据子流域内各栅格最终汇入的河道沟道栅格类型，统计沟道和河道汇流栅格个数，并计算沟道河道径流分配系数；

S3，设定淤地坝只存在于沟道上，且将每个沟道上的所有淤地坝概化为一个等效淤地坝，并假定每条沟道上淤地坝大小一样且位于沟道出口处，统计淤地坝的相关参数；

S4，基于运动波方程对各等高带坡面进行汇流模拟得出各等高带坡面汇流量，所有等高带坡面汇流结束后，计算总的进入沟道的流量，并除以沟道个数得到单个沟道侧向入流量，并采用运动波方程对沟道汇流过程进行模拟；

S5，对S4步骤计算的沟道汇流量进行淤地坝调蓄模拟，即淤地坝先拦蓄一部分沟道径流，加入淤地坝储量中，再根据淤地坝水量平衡模拟出流量，从而实现淤地坝对沟道径流量的调节作用；

S6，采用运动波方程对子流域河道进行汇流模拟，重复步骤S4-S6，直到所有时间、所有子流域汇流模拟结束。

优选地，步骤S1中：

所述子流域是地表水文过程相对独立的区域单元，主要用于沟道、河道汇流运算；所述等高带是子流域内部的细分，用于反映高程变化的差异影响，主要用于产流、坡面汇流运算；

确定等高带范围包括：首先确定等高带个数，再依据等高带的个数确定等高带范围。

优选地，步骤S1中：

所述等高带的个数确定方法包括以下两种：

方法一：给定最大等高带个数和最小等高带面积阈值参数计算获得；首先采用子流域面积除以最小等高带面积阈值确定等高带个数，再同最大等高带个数求最小值得到最终的等高带个数；