[发明专利]基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型构建方法

说明书

本发明公开了一种基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型构建方法，具体包括如下步骤：首先确定研究流域，收集水文站的逐日水文数据、流域逐年水利工程设施数据和逐年NDVI栅格数据；计算逐年径流侵蚀功率、输沙量、径流量、工程措施因子指数、NDVI集中度指数；构建基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型，划分率定期和验证期，进行率定参数；计算验证期流域泥沙，并进行精度评价，保证模型模拟结果的合理性和可靠性。

技术领域

本发明属于流域水土流失预报技术领域，涉及一种基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型构建方法。

背景技术

水土流失是一种在全球范围内广泛发生的自然灾害，其中最普遍的形式是水力侵蚀，严重的水土流失会导致土壤养分流失、沟壑面积增多和农田破坏，严重阻碍社会经济的可持续性发展。因此，开展水土流失预报具有重要的现实意义。在流域尺度上，水土流失的严重程度可以从流域出口观测的泥沙多少进行判断，泥沙越多水土流失越严重。流域作为区域生态水文系统的基本组成单元，对流域泥沙进行预报是水土流失预报的一种非常普遍的形式。

目前，许多学者对流域水土流失预报进行了多方面的研究，取得了丰富的研究成果。降雨通常被认为是导致水土流失的动力因子，坡度和坡形等地形因子也是影响水土流失的重要因素，植被等因子有利于阻止水土流失，此外水利工程的修建可以拦截大量泥沙，减轻水土流失。基于这些水土流失机理的认识，许多水土流失模型被进行了开发，包括经验模型和物理模型。大多数水土流失模型都集中研究小尺度的水土流失且精度较好，大尺度的水土流失预测研究相对较少且主要以GIS技术为主，精度较差。这表明关于不同尺度水土流失预报的机理认识尚不清楚，需要提出新的流域水土流失预报模型。径流侵蚀功率是一种从能量角度描述水土流失的理论，具有独特的理论优势。因此提出一种基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型构建方法是十分重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型构建方法，该方法构建的模型能够快速准确的对流域泥沙进行模拟和计算。

本发明所采用的技术方案是，基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型构建方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，确定研究流域，收集研究流域控制水文站的逐日水文数据，包括流量数据和含沙量数据、逐年水利工程设施数据和逐年NDVI栅格数据和流域面积数据；

步骤2，利用步骤1收集到的流量数据和含沙量数据，计算该流域的逐年径流侵蚀功率和输沙量、径流量；

步骤3，利用步骤1收集到的研究流域控制水文站的逐年水利工程设施数据，计算该流域的逐年工程措施因子指数；

步骤4，利用步骤1收集到的研究流域逐年NDVI栅格数据，计算该流域的逐年NDVI集中度指数；

步骤5，构建基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型，将步骤2、3、4的计算结果研究时段划分为率定期和验证期，将率定期数据作为模型的输入条件，利用最小二乘法对模型参数进行率定；

步骤6，在步骤5率定好参数的基于径流侵蚀功率的流域泥沙预报模型的基础上，基于步骤5划分的验证期，将步骤2、3、4的计算结果验证期数据作为模型输入，计算验证期流域泥沙；

步骤7，对步骤6计算的验证期流域泥沙进行精度评价。

本发明的特点还在于：

步骤2的具体过程为：

步骤2.1，利用步骤1收集到的研究流域控制水文站的逐日流量数据和流域面积数据，计算该流域的逐年径流侵蚀功率，径流侵蚀功率是反应径流能量对泥沙输移能力的指标，具有能量的量纲，径流侵蚀功率的具体计算公式如下：

E＝H·Q′_m (1)