一种大深埋条件下地表水补给地下水的计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种大深埋条件下地表水补给地下水的计算方法及装置，包括计算大埋深地下水水位所在的指定区域的不同下垫面特征下的有效降水量；将指定区域的包气带进行分层，并确定每一层的截留水量；根据有效降水量和确定的每一层的截留水量，得到大深埋条件下地表水补给地下水量。本发明专利技术的计算方法结合土壤水动力学及地下水动力学，在包气带分层的基础上评画大埋深条件下地表水补给地下水的全过程，得到精确的地表水补给地下水计算结果。

Method and device for calculating ground water recharge groundwater under large and deep buried condition

The invention provides a method and apparatus for calculating large deep buried under the condition of surface water recharge groundwater, including effective precipitation under different surface characteristics calculation of deep groundwater level in the designated area is located under the specified area; the vadose zone of stratification, and determine each layer according to the effective interception water; the precipitation and determine each layer interception water, are buried deep under the condition of surface water recharge of underground water. Combined with the dynamics of soil water and groundwater dynamics calculation method of the present invention, painting criticism under the condition of deeper groundwater recharge from surface water of the whole process based on layered vadose zone, the calculation results are accurate surface water recharge groundwater.

【技术实现步骤摘要】
一种大深埋条件下地表水补给地下水的计算方法及装置
本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种地下水超采区，地下水埋深较大情况下，地表水补给地下水的计算方法及装置。
技术介绍
地表水与地下水是流域水循环的重要组成部分，流域内地表水与地下水之间的相互作用历来是流域水循环研究的关键环节。华北平原在气候变化和人类活动的双重影响下，地下水严重超采，形成了较大的地下水漏斗；地下水水位持续降低，地下水埋深增大。地下水埋深直接决定其上的包气带蓄水能力，包气带越厚，其所消耗的水量越多，补给地下水的有效雨量将随地下水埋深的增大而减小。因此，精确计算出变化环境下区域尺度上地表水补给地下水水资源量，对水资源评价与水资源合理配置提供基础支撑。传统研究地表水补给地下水的基本方法主要有：示踪法、地下水位波动法、地中渗透仪法、水均衡法、零通量法及数值模拟法。其中水均衡法要求补给量和排泄量均能准确获取，比较耗时，投入大；地下水位波动法，忽略侧向补给且回避了土壤水入渗补给包气带的复杂性；地中渗透仪适合于小尺度的田间地块；数值模拟法对边界条件清晰，含水层结构明确的区域模拟精度较好。因此，亟需一种能够精确计算出大深埋条件下地表水补给地下水的水资源量的方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种大深埋条件下地表水补给地下水的计算方法及装置，能够精确计算出大深埋条件下地表水补给地下水的水资源量。为解决上述问题，本专利技术提供了大深埋条件下一种地表水补给地下水的计算方法，包括：计算出大埋深地下水水位所在的指定区域的不同下垫面特征下的有效降水量；将指定区域的包气带进行分层，并确定每一层的截留水量；根据有效降水量和确定的每一层的截留水量，得到大深埋条件下地表水补给地下水量。可选地，计算出指定区域的不同下垫面特征下的有效降水量，包括：确定指定区域的土地利用类型，利用土地利用类型表征下垫面特征；计算不同下垫面特征下的有效降水量。可选地，将指定区域的包气带进行分层，并确定每一层的截留水量，包括：确定指定区域的地下水埋深，并通过微波遥感测定指定区域的土壤介质特性；将大埋深地下水水位所在区域的包气带进行分层；根据所述土壤介质与探地雷达信号的响应关系进行包气带分层匹配，确定指定区域的包气带分层结果；构建包气带土壤传递函数和探地雷达反演模型的联合模型；利用联合模型，得到指定区域的包气带每一层的土壤含水量与初始含水量，根据每一层的土壤含水量与初始含水量计算截留量。可选地，包气带包括：优先流层、浸润层、零通量层和稳定层。另一方面，本专利技术还提供一种大埋深条件下地表水补给地下水的计算装置，包括：第一计算模块：用于计算大埋深地下水水位所在的指定区域的不同下垫面特征下的有效降水量；第二计算模块：用于将指定区域的包气带进行分层，并计算每一层的截留水量；第三计算模块：根据所述第一计算模块的有效降水量和所述第二计算模块的每一层的截留水量，得到大深埋条件下地表水补给地下水量。综上所述，本专利技术通过计算有效降雨和包气带截留水量进而得到地表水补给地下水的水资源量，结果精确，结合土壤水动力学及地下水动力学，在包气带分层的基础上评刻画大埋深条件下地表水补给地下水的全过程。附图说明图1为本专利技术实施例的计算方法的一种流程图；图2为本专利技术实施例的计算方法的另一种流程图；图3为本专利技术实施例的计算方法的另一种流程图；图4为图3的详细说明图；图5为本专利技术实施例的计算装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。第一实施例参见图1，图1示出了本专利技术实施例的计算方法的一种流程图，包括以下步骤：步骤101、计算出大埋深地下水水位所在的指定区域的不同下垫面特征下的有效降水量。本实施例中，主要以华北平原为例详细描述计算方法，故上述指定区域是指华北平原，上述下垫面是指与大气下层直接接触的地球表面，降水是地下水主要的补给来源。当然可以理解的是，本专利技术的实施例方式也可以适用于其他地区。步骤102、将指定区域的包气带进行分层，并确定每一层的截留水量。上述包气带指地表到潜水位之间的非饱和带，是位于地球表面以下、潜水面以上的地质介质。包气带具有蓄水能力，包气带越厚，地表水补给地下水的有效雨量随地下水的埋深而减小。本实施例中，将包气带分为四层，分别为：优先流层、浸润层、零通量层和稳定层。包气带每一层的截留水量是土壤含水量与初始含水量之差。步骤103、根据有效降水量和确定的每一层的截留水量，得到大深埋条件下地表水补给地下水量。上述大深埋条件下地表水补给地下水量是步骤101所得的有效降水量与步骤102所得的截留水量之差。综上所述，本专利技术实施例通过确定大埋深地下水水位所在的指定区域的有效降水量与包气带的每一层的截留水量，能够精确得到地表水补给地下水的水资源量。第二实施例参见图2，图2示出了本专利技术实施例的计算方法的另一种流程图，包括以下步骤：步骤201、确定指定区域的土地利用类型，利用土地利用类型表征下垫面特征。本实施例中，根据土地利用分类图，确定土地利用类型。不同的土地利用类型，其地表截留、植物蒸腾、地面蒸发的强度均不一样，为了精确计算出有效降雨，需要计算出各不同下垫面条件下的有效降雨。步骤202、计算不同下垫面特征下的有效降水量。本实施例中，大气的下垫面是指与大气下层直接接触的地球表面，包括山地、园地、林地、草地、裸地等。采用MODIS(Moderate-resolutionImagingSpectrometer，中分辨率成像光谱仪)数据的反演算法，计算出不同下垫面条件下的有效蒸散发等地表参数。上述MODIS数据是TERRA、AQUA卫星上的中分辨率成像光谱仪获取的遥感数据，上述反演是指根据观测信息(遥感数据)求解或推算出描述地物特征的应用参数。步骤203、将指定区域的包气带进行分层，并确定每一层的截留水量。上述包气带指地表到潜水位之间的非饱和带，是位于地球表面以下、潜水面以上的地质介质。包气带具有蓄水能力，包气带越厚，地表水补给地下水的有效雨量随地下水的埋深而减小。本实施例中，将包气带分为四层，分别为：优先流层、浸润层、零通量层和稳定层。每一层的截留水量是土壤含水量与初始含水量之差。步骤204、根据有效降水量和确定的每一层的截留水量，得到大深埋条件下地表水补给地下水量。上述大深埋条件下地表水补给地下水量是步骤202所得的有效降水量与步骤203所得的截留水量之差。综上所述，本专利技术实施例通过确定土地利用类型表征下垫面特征，计算不同下垫面的有效降雨，提高有效降雨的计算精度，并确定指定区域包气带每一层的截留水量，能精确得到地表水补给地下水的水资源量。第三实施例参见图3～图4，图中示出了本专利技术实施例的计算方法的另一种流程图，包括以下步骤：步骤301、确定指定区域的土地利用类型，利用土地利用类型表征下垫面特征。本实施例中，根据土地利用分类图，确定土地利用类型。不同的土地利用类型，其地表截留、植物蒸腾、地面蒸发的强度均不一样，为了精确计算出有效降雨，需要计算出各不同下垫面条件下的有效降雨。步骤302、计算不同下垫面特征下的有效降水量。本实施例中，大气的下垫面是指与大气下层直接接触的地球表面，包括山地、园地、林地、草地、裸地等。采用MODIS(Moderate-re本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大深埋条件下地表水补给地下水的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：计算出大埋深地下水水位所在的指定区域的不同下垫面特征下的有效降水量；将指定区域的包气带进行分层，并确定每一层的截留水量；根据所述有效降水量和确定的所述每一层的截留水量，得到大深埋条件下地表水补给地下水量。

【技术特征摘要】
1.一种大深埋条件下地表水补给地下水的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：计算出大埋深地下水水位所在的指定区域的不同下垫面特征下的有效降水量；将指定区域的包气带进行分层，并确定每一层的截留水量；根据所述有效降水量和确定的所述每一层的截留水量，得到大深埋条件下地表水补给地下水量。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述计算出指定区域的不同下垫面特征下的有效降水量，包括：确定指定区域的土地利用类型，利用所述土地利用类型表征下垫面特征；计算不同下垫面特征下的有效降水量。3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述将指定区域的包气带进行分层，并确定每一层的截留水量，包括：确定指定区域的地下水埋深，并通过微波遥感测定指定区域的土壤介质特性；将大埋深地下水水位所在区域的包气带进行分层；根据所述土壤介质与探地雷达信号的响应关系进行包气带分层匹配，确定指定区域的包气带分层结果；构建包气带土壤传递函数和探地雷达反演模型的联合模型；利用所述联合模型，得到所述指定区域的包气带每一层的土壤含水量与初始含水量，根据每一层的土壤含水量与初始含水量计算截留量。4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述包气带包括：优先流层、浸润层、零通量层和稳定层。5.一种大深埋条件下地表水补给地下水的计算装...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖伟华，王建华，杨恒，严登华，王浩，秦天玲，曹国亮，陆垂裕，周毓彦，陈琰，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11