基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法及装置，方法为：确定研究流域及流量控制断面，在地形图上量算流量控制断面以上集水面积；选定研究流域生态流量的分析时段；查询研究流域的区域水文气象数据，获取分析时段内开始产生径流时的降雨量形成产流降雨数组；根据研究流域分析时段内的降雨与径流数据计算多年平均蒸散量，形成降雨径流数组；构建降雨量和径流深的关系方程；计算与多年平均蒸散量对应的径流深并转换为径流量，此即研究流域分析时段内的生态流量。本方法针对现有方法资料要求高，水文学法存在人为选择性，整体分析法目标多、函数难拟合等问题，采用降雨蒸发平衡关系推求生态流量，人为影响小，可操作性强，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法及装置


[0001]本专利技术属于河湖生态流量计算的
，具体涉及一种基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法及装置。

技术介绍

[0002]河湖生态流量是指为了维系河流、湖泊等水生态系统的结构和功能，需要保留在河湖内符合水质要求的流量。保障河湖生态流量是加强水资源开发利用管控、推进河湖生态保护修复的基本要求，是建设水生态文明的一项重要举措。迄今为止，国际上有200多种生态流量计算方法，主要为水文学法、水力学法、栖息地法以及整体分析法这4类。水文学法、水力学法以水文数理统计为基础，但是前者需要较长年限的水文观测资料且存在一定的人为选择性，后者则需要水文、地形等多方面的资料；栖息地法在水力学法的基础上更进一步，从适宜生物生存的角度对水力参数提出要求，但还需生物观测数据；整体分析法从河流生态系统的完整性出发，强调河流是一个综合生态系统，分析确定河流总的生态环境需水量，但分析目标多，难以进行函数拟合，研究难度较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法及装置，本方法通过确定流域，从降雨蒸发平衡的角度，构建降雨径流的函数关系，推求流域生态流量，人为影响小，普适性好，可操作性强，成本低。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一方面，本专利技术提供了一种基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0006]确定研究流域及研究流域的流量控制断面，根据地形图量算流量控制断面以上集水面积；
[0007]选定研究流域生态流量的分析时段；
[0008]查询研究流域多年的区域水文气象数据，获取分析时段内开始产生径流时的降雨量，形成产流降雨数组；
[0009]根据研究流域分析时段内的降雨与径流数据计算流域多年平均蒸散量，形成降雨径流数组；
[0010]依据产流降雨数组和降雨径流数组构建降雨量和径流深的关系方程；
[0011]基于降雨量和径流深的关系方程计算与流域多年平均蒸散量对应的径流深；
[0012]将与流域多年平均蒸散量对应的径流深转换为径流量，获得研究流域分析时段内的生态流量。
[0013]作为优选的技术方案，所述研究流域的流量控制断面为流域出流断面；
[0014]所述流量控制断面以上集水面积通过流域DEM数据或地形图由控制断面位置和分水岭进行划定。
[0015]作为优选的技术方案，所述流域多年平均蒸散量计算公式为：
[0016][0017]其中，为流域分析时段内多年平均降雨量，表示为流域分析时段内多年平均径流深；
[0018]当研究流域分析时段内的降雨与径流数据缺乏时，根据研究流域的降雨径流等值线图，查找流域在分析时段T内的多年平均降雨量和流域多年平均径流深形成降雨径流数组，表示为
[0019]当研究流域分析时段内的降雨与径流数据具有时，由研究流域多年的降雨数据[P1,P2,
…
,P
n
]求得流域多年平均降雨量公式为：
[0020][0021]其中，n为研究流域实测降雨与径流数据的年数；
[0022]由研究流域多年的径流数据[R1,R2,
…
,R
n
]求得流域多年平均径流深公式为：
[0023][0024]根据研究流域多年的同期降雨数据和径流数据，形成降雨径流数组，表示为[P1,R1]，[P2,R2]，
…
，[P
n
,R
n
]。
[0025]作为优选的技术方案，所述构建降雨量和径流深的关系方程，具体为：
[0026]获取分析时段内开始产生径流时的降雨量P
a
，单位为mm；形成产流降雨数组[P
a
,0]；
[0027]当研究流域分析时段内的降雨与径流数据缺乏时，根据产流降雨数组[P
a
,0]和建立降雨量P和径流深R的直线方程，获得降雨量和径流深的函数关系，表示为：
[0028][0029]当研究流域分析时段内的降雨与径流数据具有时，根据产流降雨数组[P
a
,0]和[P1,R1]，[P2,R2]，
…
，[P
n
,R
n
]，绘制关系曲线图并进行点据拟合，建立降雨量P和径流深R的曲线方程，获得降雨量和径流深的函数关系，表示为：
[0030]R＝f(P)。
[0031]作为优选的技术方案，所述基于降雨量和径流深的关系方程计算与流域多年平均蒸散量对应的径流深，具体为：
[0032]令流域降雨量等于流域多年平均蒸散量，即
[0033]当降雨量和径流深为线性函数关系时，根据降雨量和径流深的直线方程，获得与流域多年平均蒸散量对应的径流深，公式为：
[0034][0035]当降雨量和径流深为曲线函数关系时，根据降雨量和径流深的曲线方程，获得与
流域多年平均蒸散量对应的径流深，公式为：
[0036][0037]作为优选的技术方案，所述获得研究流域分析时段内的生态流量具体为：
[0038]根据流量控制断面以上集水面积和分析时段，将与流域多年平均蒸散量对应的径流深转换为径流量，转换公式为：
[0039][0040]其中，F为量算的流量控制断面以上集水面积，T为分析时段；
[0041]转换后所得的径流量Q即为研究流域分析时段内的生态流量。
[0042]本专利技术另一方面还提供了一种基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求系统，其特征在于，所述系统包括集水面积量算模块、分析时段选定模块、水文数据查询模块、蒸散量计算模块、关系构建模块、径流深计算模块及生态流量获得模块；
[0043]所述集水面积量算模块用于确定研究流域及研究流域的流量控制断面，根据地形图量算流量控制断面以上集水面积；
[0044]所述分析时段选定模块用于选定研究流域生态流量的分析时段；
[0045]所述水文数据查询模块用于查询研究流域多年的区域水文气象数据，获取分析时段内开始产生径流时的降雨量，形成产流降雨数组；
[0046]所述蒸散量计算模块根据研究流域分析时段内的降雨与径流数据计算流域多年平均蒸散量，形成降雨径流数组；
[0047]所述关系构建模块依据产流降雨数组和降雨径流数组构建降雨量和径流深的关系方程；
[0048]所述径流深计算模块基于降雨量和径流深的关系方程计算与流域多年平均蒸散量对应的径流深；
[0049]所述生态流量获得模块将与流域多年平均蒸散量对应的径流深转换为径流量，获得研究流域分析时段内的生态流量。
[0050]作为优选的技术方案，所述蒸散量计算模块中流域多年平均蒸散量计算公式为：
[0051][0052]其中，为流域分析时段内多年平均降雨量，表示为流域分析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法，其特征在于，包括下述步骤：确定研究流域及研究流域的流量控制断面，根据地形图量算流量控制断面以上集水面积；选定研究流域生态流量的分析时段；查询研究流域多年的区域水文气象数据，获取分析时段内开始产生径流时的降雨量，形成产流降雨数组；根据研究流域分析时段内的降雨与径流数据计算流域多年平均蒸散量，形成降雨径流数组；依据产流降雨数组和降雨径流数组构建降雨量和径流深的关系方程；基于降雨量和径流深的关系方程计算与流域多年平均蒸散量对应的径流深；将与流域多年平均蒸散量对应的径流深转换为径流量，获得研究流域分析时段内的生态流量。2.根据权利要求1所述的基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法，其特征在于，所述研究流域的流量控制断面为流域出流断面；所述流量控制断面以上集水面积通过流域DEM数据或地形图由控制断面位置和分水岭进行划定。3.根据权利要求1所述的基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法，其特征在于，所述流域多年平均蒸散量计算公式为：其中，为流域分析时段内多年平均降雨量，表示为流域分析时段内多年平均径流深；当研究流域分析时段内的降雨与径流数据缺乏时，根据研究流域的降雨径流等值线图，查找流域在分析时段T内的多年平均降雨量和流域多年平均径流深形成降雨径流数组，表示为当研究流域分析时段内的降雨与径流数据具有时，由研究流域多年的降雨数据[P1,P2,
…
,P
n
]求得流域多年平均降雨量公式为：其中，n为研究流域实测降雨与径流数据的年数；由研究流域多年的径流数据[R1,R2,
…
,R
n
]求得流域多年平均径流深公式为：根据研究流域多年的同期降雨数据和径流数据，形成降雨径流数组，表示为[P1,R1]，[P2,R2]，
…
，[P
n
,R
n
]。4.根据权利要求3所述的基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法，其特征在于，所述构建降雨量和径流深的关系方程，具体为：获取分析时段内开始产生径流时的降雨量P
a
，单位为mm；形成产流降雨数组[P
a
,0]；
当研究流域分析时段内的降雨与径流数据缺乏时，根据产流降雨数组[P
a
,0]和建立降雨量P和径流深R的直线方程，获得降雨量和径流深的函数关系，表示为：当研究流域分析时段内的降雨与径流数据具有时，根据产流降雨数组[P
a
,0]和[P1,R1]，[P2,R2]，
…
，[P
n
,R
n
]，绘制关系曲线图并进行点据拟合，建立降雨量P和径流深R的曲线方程，获得降雨量和径流深的函数关系，表示为：R＝f(P)。5.根据权利要求4所述的基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法，其特征在于，所述基于降雨量和径流深的关系方程计算与流域多年平均蒸散量对应的径流深，具体为：令流域降雨量等于流域多年平均蒸散量，即当降雨量和径流深为线性函数关系时，根据降雨量和径流深的直线方程，获得与流域多年平均蒸散量对应的径流深，公式为：当降雨量和径流深为曲线函数关系时，根据降雨量和径流深的曲线方程，获得与流域多年平均蒸散量对应的径流深，公式为：6.根据权利要求5所述的基于降雨蒸发平衡的流域生态流量推求方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘和昌，王巍，郝芝建，曾祥云，孙前，李伟，谭泳康，李善综，农珊，李莎，
申请(专利权)人：水利部珠江水利委员会技术咨询广州有限公司，
类型：发明
国别省市：