[发明专利]地表水‑地下水耦合模拟的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地表水-地下水耦合模拟的计算方法，尤其涉及一种改进了流域水文模型的地表水-地下水耦合模拟的计算方法。

背景技术

在极易形成暴雨，降水量年际变化很大的地区，流域主要是雨洪径流，在多雨年份，汛期雨量集中，洪水暴涨暴落，极易造成灾害；还有，不同地貌对地下水的利用情况也不同。

本发明为研究地下水开采以及地下水位下降对蒸发和径流的影响，针对淮河流域降雨-径流关系、径流和基流与地下水位关系，以及地下水位时空变化的统计特征，本发明改进了流域水文模型，建立考虑地下水埋深统计分布特征的降水入渗补给量、潜水蒸发量计算方法以及河川径流量与地下水埋深的计算方法，实现了不同灌溉开采量影响下的地下水位动态变化模拟，以及流域降雨-径流响应分析，并为研究地下水位变化对地表水-地下水转化影响提供了研究方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，将产流概化为径流量，提供一种流域产流的计算方法，揭示了降雨-径流关系；进一步地，本发明提供一种地下水蓄水库演算方法及基流量Qg的计算方法，揭示了径流和基流与地下水位关系，建立了考虑地下水埋深统计分布特征的降水入渗补给量、潜水蒸发量计算方法以及河川径流量的计算方法，实现了不同灌溉开采量影响下的地下水位动态变化模拟；更进一步地，本发明提供一种地下水埋深D及地下水埋深D符合Gamma分布时基流量Qg的计算方法，揭示了地下水位时空变化的统计特征，建立了地下水埋深的计算方法；更进一步地，本发明提供一种流域汇流的计算方法，通过构建适用于各子流域以及嵌套子流域地表水与地下水耦合的水文模型，研究不同土地利用条件下地下水动态变化及其对降雨-径流过程响应的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

地表水-地下水耦合模拟的计算方法，其特征在于：包括产流的计算方法：产流即为径流量R，采用指数型蓄水容量曲线进行计算：

PE_t＝P_t+Wg-E_t(1)

式(1)中，PE为净雨量；PE_t为t时刻的净雨量；P为时段降雨量；P_t为t时刻的降雨量；Wg为灌溉开采量，单位为mm；E为土壤蒸发量，采用三层蒸发模式；E_t为t时刻的土壤蒸发量；

一般灌溉开采量Wg不产流，但部分回归地下水；

当PE_t≤0，则R_t＝0(2)

当PE_t＞0，若PE_t+A_t≥WMM，则R_t＝W_t+PE_t-WM(3)

当PE_t＞0，若PE_t+A_t＜WMM，则R_t＝W_t+PE_t-W_t+1(4)

W_t+1＝W_t+PE_t+Eg_t(5)

式(2)-(5)中，Eg为潜水蒸发量；Eg_t为t时刻的潜水蒸发量；W_t和W_t+1分为t和t+1时刻流域平均蓄水量；A为流域单点最大蓄水量，A_t为t时刻的流域单点最大蓄水量；R为径流量；R_t为t时刻的径流量；WMM为流域单点最大蓄水容量，WM为流域最大平均蓄水容量；

所述流域单点即为流域单元，即将所述流域划分为若干流域单点。

还包括地下水蓄水库演算方法及基流量Qg的计算方法：

a).含水层水平衡及补排项计算方法：

当浅层含水层概化为地下水蓄水库，其水量平衡公式为：

SG_t+1＝SG_t-Eg_t+Pr_t-Wg_t-Qg_t(6)