[发明专利]一种针对半湿润半干旱地区及湿润地区的基流分割方法

说明书

本发明涉及一种针对半湿润半干旱地区及湿润地区的一种基流分割方法，属于工程水文地质学中基流分割或水源划分领域。收集数据，对流域峰后地面径流汇流时间经验公式率定，引入降雨强度，采用遗传算法以全局搜索优化智能技术率定改进经验公式的参数，得到优化的经验公式，直接计算流域峰后地面径流汇流时间N。本发明克服了滑动最小值试算的缺点，不仅计算简便，而且又提高了精确度。

技术领域

本发明属于工程水文地质学中基流分割或水源划分的技术领域。

背景技术

基流分割是水文地质学中的一个重要问题，它在流域产汇流模型的模拟、流域水文分析计算、区域水资源评价和调查等领域具有十分重要的意义。这里的基流分割即将河川径流的地表径流、基流分割开。径流是指在一定汇水区域上，由降水所形成的，在重力的作用下产生侧向流动并沿着一定路径汇集到河槽中的水流，其中，由地面汇集的水流称为地表径流，在饱和土层及岩石孔隙汇集的水流称为地下径流。水源划分是基流分割的基础，也是深入研究产汇流规律的核心性基础性科学问题。水源组成及汇流过程示意图见图1，图中，A为起涨点，B为地面径流终止点，C为洪峰点，ACBD为河川径流过程线，ACBA所包围的面积为地面径流量，ABDD′A′A所包围的面积为基流。其中，N即为峰后地面径流汇流时间。流域地表径流经验公式最早是由Linsley等在《工程水文学》中提出的，其经验公式是：

N＝0.8F^0.2 (1)

式中，N——峰后地表径流平均汇流时间，d；

F——流域面积(以平方公里记)，km²。

关于如何进行基流分割，前人提出了诸多方法，大致可分为图解法、水文模型法、物理化学法、数学物理法及数值模拟法五类。图解法是传统的基流分割方法之一，其主观性比较强且要求操作者熟悉流域的水文地质特征；水文模型法利用水文循环模型，基于质量守恒原理计算各水均衡项，物理意义明确，具有客观可重复性的特点，但对使用者能力具有较高的要求，且模型所需调试的参数较多，模型参数的选取困难。物理化学法利用同位素放射性示踪剂进行示踪，结果准确，可信度高，但对监测仪器和监测区水文地质条件要求比较高且所需费用较高。数学物理法通过建立数学物理方程，较好刻画了基流产流的物理机制，但当结果出现较大偏差时，多参数调整与适用范围确定的难度较大。数值模拟法基于信号处理技术，通过河道径流量计算基流量，其中，主要方法包括滑动最小值法、滤波法和加里宁系列方法，具有精度高，客观性强，操作简便，计算速度快，可重复使用等特点，并且可直接易于采用计算机自动实现，在实践中得到了广泛应用和认可。目前，在进行基流分割时，数值模拟法应用最广，其中数字滤波法是近年来国际上研究最多的基流分割方法，在美国65个流域应用Eckhardt数字滤波法与其他方法进行比较，研究表明该方法进行地下径流分割最为合理。考虑到Eckhardt递归数字滤波方程中参数I_GF.max取值仅仅根据流域的下垫面条件和水文条件简单地取0.80、0.50和0.25难免会产生较大的误差，因此在取值的问题上做了一些改进，采用滑动最小值法进行估算对Eckhardt递归数字滤波方程中参数I_GF.max值进行确定，这样可以避免参数取值的随意性，提高计算结果的精确度。但是在滑动最小值估算过程中要试算流域峰后地面径流汇流时间N，其试算方法人为主观性比较强，误差较大，容易对结果造成影响。

发明内容

本发明提供一种针对半湿润半干旱地区及湿润地区的基流分割方法，以解决水文地质学中基流分割工程问题。

本发明采取的技术方案是：包括下列步骤：

步骤1，收集数据，包括日径流量Q、日降雨量P和汇水区流域面积F，以平方公里记，km²；