【技术实现步骤摘要】
一种陆面水文耦合模拟系统及方法
本专利技术属于气象水文
,具体涉及一种陆面水文耦合模拟系统及方法。
技术介绍
在全球变化及人类活动的双重影响下,陆面水文过程逐渐显现出了“自然-社会”二元特性,陆-气间的水分和能量等通量均发生了改变,进而改变了水资源、极端旱涝事件等的演变规律。因此,开展气候变化与人类活动对陆地水训练的影响研究已成为当今科学前言和应用基础问题。传统的分布式水文模型仅从流域水循环角度来探析水循环及水资源变化特征与规律,缺乏对能量平衡过程及物质过程的描述,难以全面反映陆-气间水热耦合过程以及与植被生长密切相关的生态水文过程,而基于网格单元的陆面模式可以较好地反映陆-气间水分、能量交换过程对水循环过程的影响。因此,发展考虑人文影响的陆面水文耦合模拟系统可以准确地表述陆-气水循环过程和能量平衡过程,揭示变化环境下水分、能量要素通量的变化规律及成因,同时可为流域综合管理提供科学依据,
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足,本专利技术提供的陆面水文耦合模拟系统及方法解决了现有的水文耦合模拟过程中没有考虑人类活动影响,导致模拟过程不准确难以准确反映陆面水分各要素实际变化规律与特征的问题。为了达到上述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案为:一种陆面水文耦合模拟系统,包括:陆面过程模型,用于根据大气强迫数据逐层计算各要素过程得到土壤水文过程的产流量数据;耦合器,用于在陆面过程模型和取用水模块之间进行产流量数据的传递;取用水模块,用于根据接收到的产流量数据确定取 ...
【技术保护点】
1.一种陆面水文耦合模拟系统,其特征在于,包括:/n陆面过程模型,用于根据大气强迫数据逐层计算各要素过程得到土壤水文过程的产流量数据;/n耦合器,用于在陆面过程模型和取用水模块之间进行产流量数据的传递;/n取用水模块,用于根据接收到的产流量数据确定取用水方案,并更新产流量数据传输至汇流模块;同时将更新的产流量数据通过耦合器返回至陆面过程模型,进行剩余的陆面过程计算;/n汇流模块,用于根据更新后的产流量数据确定汇流方案。/n
【技术特征摘要】
1.一种陆面水文耦合模拟系统,其特征在于,包括:
陆面过程模型,用于根据大气强迫数据逐层计算各要素过程得到土壤水文过程的产流量数据;
耦合器,用于在陆面过程模型和取用水模块之间进行产流量数据的传递;
取用水模块,用于根据接收到的产流量数据确定取用水方案,并更新产流量数据传输至汇流模块;同时将更新的产流量数据通过耦合器返回至陆面过程模型,进行剩余的陆面过程计算;
汇流模块,用于根据更新后的产流量数据确定汇流方案。
2.根据权利要求1所述的陆面水文耦合模拟系统,其特征在于,所述取用水模块及汇流模块与陆面过程模型并行运行,实时更新运行数据,实现陆面水文耦合。
3.一种陆面水文耦合模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、陆面过程:初始化陆面过程模型,并在陆面过程模型中根据大气强迫数据得到土壤水文过程的产流量数据;
S2、数据传递:通过耦合器将产流量数据传递至取用水模块;
S3、取用水过程:在取用水模块中根据接收到的产流量数据确定取用水方案,并更新产流量数据,将更新后的产流量数据传输至汇流模块;
S4、汇流过程:根据更新后的产流量数据进行汇流计算;
S5、水文耦合:将取用水过程更新的产流量数据及汇流计算数据通过耦合器返回至陆面过程模型,继续完成陆面过程计算,实现陆面水文耦合。
4.根据权利要求3所述的陆面水文耦合模拟方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:
S31、确定取用水过程的用水量;
S32、基于确定的用水量,确定取用水过程中的各取用水方案;
S33、将接收到的产流量数据减去各取用水方案所需的用水量,得到更新后的产流量数据并传输至汇流模块。
5.根据权利要求4所述的陆面水文耦合模拟方法,其特征在于,所述步骤S31具体为:
A1、收集各级行政单元与用水量相关的基础数据;
A2、将各级行政单元的基础数据进行空间栅格化;
A3、基于栅格化后各网格单元中的基础数据,计算各网格单元中取用水过程的用水量。
6.根据权利要求5所述的陆面水文耦合模拟方法,其特征在于,所述步骤A1中的基础数据包括总用水量、各类用水需求的用水量、灌区面积、人口和工业产值;
所述步骤A3中的用水量包括单位时间内的农业用水量、工业用水量、生活用水量和生态用水量;
所述农业用水量Qa为:
式中,area为农业用水对应的网格单元中的灌区面积,AREA为农业用水对应的网格单元所在的行政单元的灌区面积,QA为农业用水对应的网格单元所在行政单元的农业用水量;
所述工业用水量Qi为:
式中,val为工业用水对应的网格单元中的工业产值,VAL为工业用水对应的网格单元所在的行政单元的工业系数,QI为...
【专利技术属性】
技术研发人员:王贺佳,肖伟华,侯保灯,杨恒,周毓彦,崔豪,高斌,
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
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