[发明专利]一种高分辨率的全分布式水文模型TOPX的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及分辨率的全分布式水文模型的设计方法，具体的说，是一种高分辨率的全分布式水文模型TOPX的设计方法。

背景技术

TOPMODEL水文模型是以地形空间变化为主要结构，利用地形指数的空间频率分布曲线来控制流域饱和源面积的分布及用地形信息的形式来描述产流区域的水流趋势半分布式流域水文模型。新安江模型主要采用蓄水容量曲线和三层土壤水量平衡计算理论思想，模型参数较少，简单有效的概化了土壤水的动态变化规律，且能反映植被深层根系对土壤水的影响，具有一定的物理意义。但如何构建一个具有地形指数尺度转换机制高分辨率的全分布式水文模型是业界一直认为的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高分辨率的全分布式水文模型TOPX的设计方法，可以构建一个具有地形指数尺度转换机制高分辨率的全分布式水文模型TOPX，该模型能够简单高效的表达陆地表面地形地貌特征的、同时又能较好描述二维水文过程。

本发明的技术方案如下：

一种高分辨率的全分布式水文模型TOPX的设计方法，其步骤为

A)产流过程设计，建立混合式产流方案对产流进行计算：

(1)建立一个混合式产流方案(基线径流方案)，产流公式如下：

R_s＝F_satQ_wat

Rsb=Rsb,maxe-fz▿]]>

式中，R_sb，max是计算格网平均土壤缺水深为0时的最大地下径流量，f是土壤衰减系数，F_sat计算公式如下

Fsat=Fmaxe-Csfz▿]]>

式中，F_max为计算格网的最大饱和面积百分比，即流域计算格网上地形指数大于或等于均值的象素占整个流域总象素的百分比，通过地形指数的空间累积分布曲线CDF和地形指数均值来推求，而CDF曲线由IMFD地形指数计算方法得到的，地形指数均值是通过基于IMFD算法的地形指数尺度转换公式获取的，C_s为一系数，通过地形指数均值λ_m来获得，即C_s＝0.04λ_m+0.21；

B)汇流过程设计，采用栅格水系滞时演算法进行汇流处理，通过考虑径流的沿程传输损失，获得流域出口的流量过程：

(1)利用栅格水系滞时演算法计算汇流

利用栅格水系滞时演算法计算汇流，在于栅格水系滞时演算法中栅格的汇流时间的计算，利用水流路径长度和水流路径的平均坡度的函数来计算。

1)栅格水流路径长度计算：

a.从流域出口栅格向上游按广度优先算法遍历所有对出口有流量贡献的栅格，压入队列；

b.按队列的先后顺序计算栅格的水流路径长度。首先根据栅格DEM高程差，采用常用的D8算法确定出栅格的水流流向，接着按照栅格水流流向，计算本栅格的水流流经长度；然后按照队列的先后顺序，后面的栅格(上游栅格)的水流路径长度为栅格本身的水流流经长度与下游栅格水流路径长度之和；

c.遍历完队列中的所有栅格，完成流域的栅格水流路径长度计算；

2)水流路径的平均坡度计算：

栅格水流路径平均坡度通过栅格水流路径首尾栅格高程差除以栅格水流路径长度，得到本栅格的水流路径平均坡度；

3)栅格汇流时间计算：