[发明专利]一种基于模拟仿真技术的边坡水土流失量预测方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于模拟仿真技术的边坡水土流失量预测方法，包括以下步骤：预先构建第一实体模型和第二实体模型；对第一实体模型进行人工降雨实验，得到水土流失模拟值；对第二实体模型进行人工降雨实验，得到水土流失实测值；利用时空地理加权回归模型分别对水土流失模拟值和水土流失实测值作回归拟合，得到第一拟合结果和第二拟合结果；若第一拟合结果与第二拟合结果的差值小于阈值，则将得到的时空地理加权回归模型作为水土流失量预测模型进行水土流失量预测。

技术领域

本发明涉及一种基于模拟仿真技术的边坡水土流失量预测方法及系统，属于水土流失量预测领域。

背景技术

输变电工程在建设过程中会扰动大量土地，造成大量水土流失。对于建设在红壤山丘区的塔基，因所处地势存在一定的坡度，塔基处开挖的土方及剥离的表土容易顺坡而下，造成较严重的水土流失情况。需要分析不同条件下(降雨强度、土壤类型等)的水土流失特征和规律，为输变电工程的水土保持设计与施工管理模式提供科学的技术指导。为此，需要一种能准确预测红壤区输变电工程塔基边坡水土流失量的方法。

时空地理加权回归模型(GTWR模型)通过在空间维度的基础上引入时间维度信息,相较于传统地理加权回归与多元线性回归能更好地揭示回归系数的时空异质性规律。因此广泛应用于经济学、环境生态学等领域，如空气污染物预测、住宅价格影响因素分析。

专利CN113987778A《一种基于野外站点的水土流失模拟值时空加权校正方法》公开了以下步骤：①获取水土流失影响因素的基础数据并利用CSLE模型计算区域动态水土流失模拟值；②获取并处理水土流失监测站于该区域的水土流失实际测量值；③利用时空地理加权模型对模拟值和实测值进行回归拟合，并通过启发式智能优化算法得到土壤侵蚀模数校正模型；④校正模型的精度检验。该发明所构建的GTWR模型中将模拟值作为自变量，测量值作为因变量，进行局部回归拟合得到土壤侵蚀模数校正模型，缺点在于需要通过野外水土流失监测站获取该区域水土流失实际测量值，对于不具备野外站点的区域，该方法可能无法使用。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明设计了一种基于模拟仿真技术的边坡水土流失量预测方法体系，通过建立模拟待预测地点地形的第二实体模型，无需前往野外站点获取实测数据，有效控制了实验进程和缩短了实验周期，可以快速、高效得到不同水文条件下输变电工程水土流失情况。同时可构建适应不同水土流失状况的实体模型进行水土流失量校正，从而大幅度降低了影响水土流失量的估计偏差，提高模型拟合效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

技术方案一：

一种基于模拟仿真技术的边坡水土流失量预测方法，包括以下步骤：

预先构建第一实体模型和第二实体模型；

对第一实体模型进行人工降雨实验，得到水土流失模拟值；

对第二实体模型进行人工降雨实验，得到水土流失实测值；

利用时空地理加权回归模型分别对水土流失模拟值和水土流失实测值作回归拟合，得到第一拟合结果和第二拟合结果；若第一拟合结果与第二拟合结果相似，则将得到的时空地理加权回归模型作为水土流失量预测模型进行水土流失量预测。

进一步地，所述第一实体模型为径流槽。

进一步地，所述第二实体模型为野外地形模型。

进一步地，构建所述第二实体模型，包括如下步骤：

获取野外地形的点云数据；

根据所述点云数据，打印模型壳体；

利用所述模型壳体对土壤进行塑形，塑形后的土壤为第二实体模型。

进一步地，还包括：