[发明专利]小流域下垫面条件提取分析方法

说明书

本发明公开了一种小流域下垫面条件提取分析方法，包括S小流域地貌特征分析：分析小流域集水面积阈值与河源密度关系、小流域坡面汇流形式分界点分析、河数比、河长比、面积比统计分析；S2、下渗特性分析：土壤质地数据加工、小流域下身特性分析、计算土壤下渗影响深度及产流时间；S3、小流域单位性特征提取：采利用流域的时间～面积关系分析单位线，计算流域各点到达流域出口的汇流时间。本发明可对划分的全国山洪灾害小流域属性数据集进行下垫面条件分析，为解决全国山洪灾害模拟预报提供了基础数据支撑。

技术领域

本发明属于水文数据处理、地理信息数据处理分析领域，具体涉及一种小流 域下垫面条件提取分析方法。

背景技术

山洪灾害监测预警项目建设中，问题主要包括：没有调查分析小流域基本情 况，主要凭经验确定预警指标和可能受到山洪威胁的行政村及其大致位置；没有 进行小流域暴雨洪水分析，划定的危险区没有与降雨和洪水频率建立对应关系， 范围偏大，几乎包括了山丘区所有居民点，导致预警范围大、人员转移安置难度 大。

因此需开展山洪灾害调查评价，摸清山洪灾害防治区内水文、地形地貌、社 会经济等基础信息、准确划定危险区、合理确定预警指标，为山洪灾害准确预警 和撤离转移提供保障。通过调查评价收集处理以小流域为单元的水文、地形地貌、 社会经济等基础信息，利用地理信息系统、卫星遥感识别、现代水文模型、激光 扫描测量等先进技术手段，提取相关数据，结合现场调查，进行小流域暴雨洪水 分析，综合评价受山洪威胁居民地的山洪灾害现状防御能力，科学划定危险区。

发明内容

为解决全国山洪灾害模拟预报提供基础数据支撑，对划分的全国山洪灾害小 流域属性数据集进行下垫面条件分析，本发明提供了一种小流域下垫面条件提取 分析方法，

本发明通过下述技术方案来实现。

一种小流域下垫面条件提取分析方法，步骤如下：

S1、小流域地貌特征分析：

(1)分析小流域集水面积阈值与河源密度关系；

(2)小流域坡面汇流形式分界点分析；

(3)河数比、河长比、面积比统计分析：按照霍顿定律，计算各条河流最 佳面积阈值条件下的小流域河数比、河长比和面积比；

S2、下渗特性分析：

(1)土壤质地数据加工；

(2)小流域下身特性分析；

(3)计算土壤下渗影响深度及产流时间；

S3、小流域单位性特征提取：采用分布式单位线方法，使用1:5万DEM和 2.5米土地利用和植被类型信息数据，充分考虑流域内地形、植被等的空间分布 特性，利用流域的时间～面积关系分析单位线，计算流域各点到达流域出口的汇 流时间。

进一步优选，步骤S 3中，为了考虑雨强对流域汇流非线性的影响，在计算 单位线时，取流域各点的汇流速度为时段雨强的函数，采用下式计算流域各点的 流速

V＝KS^0.5i^0.4

式中，i为时段雨强；V为水流速度(m/s)；S为流域某网格沿着水流方向 的坡度；K为流速系数；

小流域中的任意一点，都有一条固定的到达其出口的汇流路径；在DEM中， 某一格网内的径流沿坡度最大方向流向其周围相邻的栅格，按照该方法可以得到 该栅格内的径流向出口汇集的路径；根据栅格的尺寸及栅格中的水流速度，由下 式计算出每一栅格中径流的滞留时间：

Δτ＝L/V或

式中，Δτ为栅格内径流时间；L为网格的边长；沿着汇流路径，由下式可 以计算出各栅格到达流域出口的汇流时间：