[发明专利]冻土区冻融径流模拟方法、装置及计算机设备

说明书

本申请提供了一种冻土区冻融径流模拟方法、装置及计算机设备。所述冻土区冻融径流模拟方法获取研究区域数据，根据研究区域数据，确定季节冻土的最大冻结深度和多年冻土的最大融化深度。根据最大冻结深度和最大融化深度，确定土壤导水率随土壤深度变化的曲线。基于分布式水文模型和土壤导水率随土壤深度变化的曲线，进行冻土区冻融径流模拟，得到模拟结果。采用本申请可以提高土壤冻融径流模拟精度。

技术领域

本申请涉及冻土区洪水预报技术领域，特别涉及一种冻土区冻融径流模拟方法、装置及计算机设备。

背景技术

冻土现象是指温度低于0℃的含有水分的土壤或岩石冻结的现象。冻土区径流形成受气温的影响大，气温的升高会引起冻土消融加剧，从而导致径流的增加。冻土消融是冻土区流域径流形成的重要来源之一。冻土水文模型是冻土区进行水文预报的重要手段，为寒区洪水的预警预报提供科学依据。

根据研究目的不同，流域分布式冻土水文模型可以分为以模拟冻融过程和水文过程复杂耦合为主的过程模型和以模拟径流为主的模型两类。模拟冻融过程和水文过程复杂耦合为主的过程模型具备完善的物理机制，适用于揭示土壤冻融过程与水文过程的相互作用机理，但输入数据量大、模型参数多且运行成本高，受限于流域数据获取的难易，计算效率低。

以模拟径流为主的模型侧重于对流域径流的模拟，通常在已有的分布式冻土水文模型基础上，采用参数化方法对冻融径流过程进行概化抽象，旨在准确模拟径流过程。这类模型通常仅将冻土考虑为静态的冻结层，或简单分类，不能模拟土壤冻融过程的动态变化。这类模型的优势在于输入数据量相对较少，计算效率高，可满足流域尺度的径流模拟和预报的时效性需求。

但以模拟径流为主的模型对冻融径流过程的刻画过于简化，未能体现冻融过程与水文过程的相互作用，可能仍无法提高冻融径流的模拟效果，即模拟精度低。

发明内容

基于此，本申请提出一种冻土区冻融径流模拟方法、装置及计算机设备，以提高冻融径流的模拟效果，即提高径流模拟精度。

第一方面，本申请提供了一种冻土区冻融径流模拟方法。所述方法包括：

获取研究区域数据；

根据所述研究区域数据，确定季节冻土的最大冻结深度和多年冻土的最大融化深度；

根据所述最大冻结深度和所述最大融化深度，确定土壤导水率随土壤深度变化的曲线；

基于分布式水文模型和所述土壤导水率随土壤深度变化的曲线，进行冻土区冻融径流模拟，得到模拟结果。

在一个实施例中，所述研究区域数据包括：研究区域对应的气象数据、地形数据、土地利用数据、土壤参数数据、植被数据、径流数据、所述季节冻土和所述多年冻土的空间分布。

在一个实施例中，所述根据所述研究区域数据，确定季节冻土的最大冻结深度和多年冻土的最大融化深度，包括：

根据所述研究区域数据，基于斯蒂芬公式确定季节冻土的最大冻结深度和多年冻土的最大融化深度。

在一个实施例中，所述根据所述研究区域数据，确定季节冻土的最大冻结深度和多年冻土的最大融化深度，包括：

根据所述研究区域数据确定日负积温和日正积温；

根据所述日负积温确定季节冻土的最大冻结深度；

根据所述日正积温确定多年冻土的最大融化深度。

在一个实施例中，所述根据所述研究区域数据确定日负积温和日正积温，包括：

根据所述研究区域数据确定土壤冻结开始时间和土壤融化开始时间；

获取从所述土壤冻结开始时间到计算当日低于0℃的日平均气温，累计相加得到日负积温；