【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分布式水文建模，尤其涉及一种适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法。
技术介绍
1、半湿润半干旱地区占陆地的面积比例超过五分之一、人口密度大，这些地区洪水频发，易造成严重的洪灾损失。通过水文模型开展流域的洪水预报预警，是减少洪灾损失的重要非工程措施之一。按照对流域的离散程度，将水文模型分为集总式模型和分布式水文模型。集总式模型的特点是产流机制明确，模型参数具有明确物理意义。但对于半湿润半干旱地区，流域气候复杂多变、下垫面空间变异性强，传统的集总式模型将流域降雨径流过程描述为一个整体，对流域的空间变异性考虑不足，导致集总式模型在半湿润半干旱地区的应用受到较大限制。
2、分布式水文模型由于考虑了流域的地形地貌、土地利用、植被覆盖等下垫面空间分布的不均匀性，受到了更多的关注和研究，但分布式水文模型建模复杂，对流域水文数据和下垫面资料精度依赖较高，因此大多在日或月尺度的径流模拟中发挥作用，在实际洪水预报工作中应用较少，且预报精度有待进一步提升。为了克服这些限制，将集总式模型扩展为分布式水文模型，将集总式模型的计算简便和参数简洁的优点同分布式水文模型的参数具有明确的物理意义的优点结合，建立考虑降雨、地形地貌、土壤类型等要素空间变异性的分布式水文模型，以提高模型在半湿润半干旱地区的洪水预报能力。
3、大伙房降雨径流预报模型(简称大伙房模型，dhf模型)它能以比较简单的形式模拟径流形成过程，把由降雨转化为径流的复杂过程简单地归纳为表层折扣和下层下渗过程，使其在中国北方半湿润半干旱地区具有很强的
技术实现思路
1、针对现有技术问题，本专利技术提供一种适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法。
2、本专利技术的技术方案如下：一种适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法，通过对流域进行网格离散处理，建立分布式洪水预报模型；分布式洪水预报模型包括数据处理模块、产流模块、水库模块和汇流模块；数据处理模块将流域内站点的降雨、蒸发和土壤初始含水量处理成分布式洪水预报模型所需的网格形式；产流模块采用集总式大伙房原理计算，得到每个网格单元的地表径流和地下径流，并对其中9个土壤参数进行率定；水库模块考虑流域内中小型水库对洪水过程的影响，以产流模块计算结果作为输入，对与水库模块有关的3个参数进行率定，通过水库模块的调蓄作用，得到每个网格实际产流量；汇流模块以水库模块计算的实际产流量作为输入对象进行汇流计算，对其中5个汇流参数进行率定，最终得到流域内所有网格及流域出口的流量过程。
3、所述产流模块计算内容包括地表径流、土壤蓄水容量和地下径流；具体如下；
4、(1)地表径流计算，地表径流包括直接径流、地面壤中流；
5、将土壤分为表层土壤、下层土壤和深层地下水储存层三部分；sa为表层土壤中张力水蓄量与植物截留、填洼储存的总和；ua代表下层土壤张力水蓄量；va为深层地下水储存层储水量；采用双层入渗曲线，并考虑时间平均总下渗和下层下渗率的非均匀性；
6、通过确定净渗雨强pc计算地表径流；从时段降雨量p中减去雨间蒸散发量ed和直接径流y0得到净渗雨强pc：
7、pc＝(p-ed)-y0 (1)
8、地表径流主要由两部分组成，分别为不透水面积上的直接径流y0和地面壤中流yu，直接径流y0计算公式为：
9、y0＝g·pe (2)
10、pe＝p-ed (3)
11、式中，p为时段降雨量，g为流域不透水面积占流域面积的比值，ed为雨间蒸散发量；
12、总下渗率f和下层下渗率fu的空间变化用空间概率分布表示如下：
13、α1＝1-(1-f/f1)b-1 (4)
14、α2＝1-(1-fu/f2)b-1 (5)
15、式中，α1为地面壤中流yu的径流系数，α2为总径流y的径流系数，f1为流域内所有点最大总下渗率，f2为流域内下层点最大下渗率，b为总下渗率和下层下渗率曲线的形状系数；
16、通过净渗雨强pc减去表层缺水量计算下渗强度r，利用分布曲线描述流域表层各点蓄水量sm的空间分布；
17、当sm+pc≤as0时；
18、
19、其中，
20、
21、当sm+pc＞as0时；
22、r＝pc-(s0-sa) (8)
23、式中，a为土壤蓄水能力形状特征参数；s0为表层土壤蓄水容量；
24、流域在当前时刻的平均总下渗率为；
25、
26、
27、
28、
29、当r+z1dn≤z1bd0时；
30、
31、当r+z1dn＞z1bd0时；
32、
33、流域在当前时刻的平均下层下渗率为；
34、当r+z2un≤z2bu0时；
35、
36、当r+z2un＞z2bu0时；
37、
38、式中，un为与ua相对应纵坐标的数值；u0为下层土壤蓄水容量；d0为下层土壤和深层地下水储存层的蓄水容量之和；dn为中间项代表计算结果；k2代表下层下渗曲线曲率系数；z1，z2为不同下渗曲线计算参数；δt为计算时间；
39、最终得到总径流y和地面壤中流yu的计算公式为：
40、
41、
42、式中r为下渗强度，和分别表示平均下层下渗率和平均总下渗率；
43、(2)地下径流计算；
44、采用richards方程描述垂直一维土壤水运动，方程表示为：
45、
46、其中，dm为地下径流的最大值，ds为dm的比例系数，ws为深层地下水储存层的蓄水容量v0的比例系数；
47、(3)土壤蓄水容量计算；
48、计算土壤蓄水容量所用的土壤性质包括田间持水量和凋本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法，其特征在于，通过对流域进行网格离散处理，建立分布式洪水预报模型；分布式洪水预报模型包括数据处理模块、产流模块、水库模块和汇流模块；数据处理模块将流域内站点的降雨、蒸发和土壤初始含水量处理成分布式洪水预报模型所需的网格形式；产流模块采用集总式大伙房原理计算，得到每个网格单元的地表径流和地下径流，并对其中9个土壤参数进行率定；水库模块考虑流域内中小型水库对洪水过程的影响，以产流模块计算结果作为输入，对与水库模块有关的3个参数进行率定，通过水库模块的调蓄作用，得到每个网格实际产流量；汇流模块以水库模块计算的实际产流量作为输入对象进行汇流计算，对其中5个汇流参数进行率定，最终得到流域内所有网格及流域出口的流量过程。
2.根据权利要求1所述的适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法，其特征在于，所述产流模块计算内容包括地表径流、土壤蓄水容量和地下径流；具体如下；
3.根据权利要求1或2所述的适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法，其特征在于，所述水库模块计算如下；
4.根据
5.根据权利要求4所述的适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法，其特征在于，所述河道汇流阶段基于分布式汇流单位线IRF-UH，提出一种考虑时段净雨强度的时变分布式单位线汇流公式，IRF-UH计算公式为；
6.根据权利要求4或5所述适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法，其特征在于，所述分布式大伙房模型参数率定；
...【技术特征摘要】
1.一种适用于半湿润半干旱地区的分布式洪水预报模型建模方法，其特征在于，通过对流域进行网格离散处理，建立分布式洪水预报模型；分布式洪水预报模型包括数据处理模块、产流模块、水库模块和汇流模块；数据处理模块将流域内站点的降雨、蒸发和土壤初始含水量处理成分布式洪水预报模型所需的网格形式；产流模块采用集总式大伙房原理计算，得到每个网格单元的地表径流和地下径流，并对其中9个土壤参数进行率定；水库模块考虑流域内中小型水库对洪水过程的影响，以产流模块计算结果作为输入，对与水库模块有关的3个参数进行率定，通过水库模块的调蓄作用，得到每个网格实际产流量；汇流模块以水库模块计算的实际产流量作为输入对象进行汇流计算，对其中5个汇流参数进行率定，最终得到流域内所有网格及流域出口的流量过程。
2.根据权利要求1所述的适用于半湿润半干旱...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶磊，李晓阳，顾学志，李文雨，张弛，初京刚，欧阳文宇，周惠成，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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