一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法技术

本发明专利技术提出一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法，包括以下步骤：S1、构建半湿润半干旱流域的新安江‑Green Ampt混合产流计算模型；S2、对半湿润半干旱流域进行蓄满超渗子流域划分进行精细分类；S3、构建半湿润半干旱流域的蓄满超渗空间灵活架构模型并进行计算。本发明专利技术为预报半湿润半干旱地区洪水过程提供了一种方便有效的方法，对流域进行精细分类，提出了一种较为合理可靠地模拟洪水的模拟方法，提高了水文模型计算的精度。同时解决了缺少观测资料的中小流域中山区性流域分类问题，为半湿润半干旱地区洪水预报等方面提供了重要的基础数据，增强了半湿润半干旱地区洪水预报的科学性。本发明专利技术数据来源稳定可靠、计算效率高、结果客观合理。

A simulation method of multi model flexible architecture based on watershed fine classification

【技术实现步骤摘要】
一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法
本专利技术涉及水文
，具体是针对半湿润半干旱流域，通过流域精细分类以及模型灵活架构的一种流域洪水模拟方法。
技术介绍
洪水灾害是我国最常见的自然灾害之一，尤其是北方半湿润半干旱地区，暴雨量大时急，洪水陡涨陡落，因此，洪水预报在防范洪水中变得尤为重要。我国北方流域基本属于半湿润半干旱地区，由于气候较为干燥，植被种类分布不均匀，土壤保水能力差、下渗量小，容易产生较大量级的洪水。在半干旱半湿润地区，蓄满与超渗的产流面积随着时间和空间发生变化的现象尤其明显。例如：同一个区域，这一场洪水发生的是超渗产流，在下一场洪水就有可能变为蓄满产流；即使是同一场洪水，流域上某点这一刻是超渗产流，下一刻也可能转为蓄满产流。由于流域特征千差万别，不同的学者对流域水文过程的认知存在差异，参数化方法也有差别，因而形成了多种多样的概念性水文模型，我国有新安江模型、陕北模型、陆浑降雨-径流模型、大伙房模型等；国外有TANK模型、萨克拉门托模型等。模型种类众多、计算繁简不一，在实际应用过程中，模型的选择是个困难的问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、构建半湿润半干旱流域的新安江-Green Ampt混合产流计算模型；/nS2、对半湿润半干旱流域进行蓄满超渗子流域划分进行精细分类；/nS3、构建半湿润半干旱流域的蓄满超渗空间灵活架构模型并进行计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建半湿润半干旱流域的新安江-GreenAmpt混合产流计算模型；
S2、对半湿润半干旱流域进行蓄满超渗子流域划分进行精细分类；
S3、构建半湿润半干旱流域的蓄满超渗空间灵活架构模型并进行计算。


2.如权利要求1所述的一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法，其特征在于：所述步骤S1构建的半湿润半干旱流域的新安江-GreenAmpt混合产流计算模型是
以新安江模型理论为基础，将Green-Ampt公式进行变形，与新安江模型并联架构，在蓄满产流区域使用蓄水容量曲线计算蓄满产流量，未蓄满区域采用Green-Ampt下渗曲线计算超渗产流量；设蓄满产流量计算的结果为R，则蓄满产流面积比是FR＝R/PE，未蓄满产流面积比为1-FR，超渗产流量irs计算如下：
当PE≥fmmirs＝(PE-f)×(1-FR)公式一
当
式中，PE为降水量；irs为未蓄满区域的超渗产流量；FR为蓄满产流面积比；f为流域某点下渗率；fmm为流域最大下渗率；EF为下渗容量曲线指数；
未蓄满面积上超渗产生的径流与蓄满面积上蓄满产生的径流共同通过自由水蓄水库划分水源和调节出流；
产流量计算完毕后，蓄满面积上的蓄满产流量与未蓄满面积上的超渗产流量之和为总产流量，进而进行三水源划分，其中，壤中流和地下径流计算方法与新安江模型一致，仅地表径流计算增加了一部分超渗径流；地表径流RS计算公式如下：当



当



上式中，PE为降水量；RS为地表径流；irs为未蓄满区域的超渗产流量；FR为蓄满产流面积比；SM为自由水平均蓄水容量；S流域某点自由水蓄水容量；SSM为流域最大自由水蓄水容量；EX为自由水容量分布曲线指数；AU为相应平均蓄水深的最大蓄水深。


3.根据权利要求1所述的一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法，其特征在于：所述步骤S2对半湿润半干旱流域进行蓄满超渗子流域划分进行精细分类的方法是采用CN-TI联合划分法对研究流域进行蓄满超渗子流域划分：利用ArcGIS对流域划分自然子流域流域，根据子流域的土壤类型和土地利用类型计算网格的CN值，进而通过区域分析工具求面平均的CN值；将划分好的自然子流域分为两类：蓄满产流主导型子流域，超渗产流主导型子流域；计算面平均地形指数，在CN值划分的基础上进行调整，得到最终的子流域蓄满超渗划分结果。


4.根据权利要求3所述的一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S2.1：利用ArcGIS中水文分析工具提取研究流域的集水范围以及水系分布图；
S2.2：利用ArcHydro工具对研究流域进行自然子流域划分；
S2.3：根据研究流域边界，提取流域范围的土壤类型地图；
S2.4：根据研究流域边界，提取流域范围的土地利用地图；
S2.5：根据子流域的土壤类型和土地利用类型查表得到网格的CN值；
S2.6：采用ArcGIS中通过区域分析工具求面平均的CN值；
S2.7：计算流域的面平均地形指数；
S2.8：将划分好的自然子流域分为两类：CN面平均值<75的子流域为蓄满产流主导型子流域，反之则为超渗产流主导型子流域；
S2.9：在CN划分的基础上，将超渗产流子流域中，面平均地形指数>9的子流域改为蓄满产流子流域，同时将蓄满产流子流域中，面平均地形指数很小的子流域改为超渗产流子流域，得到最终的子流域蓄满超渗划分结果，将半湿润半干旱流域划分为若干子流域单元，所述子流域单元包括蓄满产流子流域单元和/或超渗产流子流域单元；
S2.10：降雨数据子流域插值：在原有雨量站降水资料的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉环，罗赟，李致家，臧帅宏，童冰星，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32