[发明专利]一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法

权利要求书

1.一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法，所述水箱模型包括用于模拟土壤包气带的包气带水箱、用于模拟岩溶裂隙的裂隙水箱和用于模拟岩溶管道的管道水箱，所述包气带水箱上端开口，底部与所述裂隙水箱顶部连通，所述裂隙水箱一侧设有所述管道水箱，所述管道水箱上部与所述包气带水箱连通，下部与所述裂隙水箱连通，所述管道水箱下部设有排水口，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1获取流域降水量和潜在蒸发量资料；

S2选择任意时段的降水量和潜在蒸发量采用单层蒸发模型计算出实际蒸发量；

S3根据所述降水量和所述实际蒸发量计算出流域产流；

S4根据所述流域产流确定所述包气带水箱蓄水量并通过所述开口对所述包气带水箱蓄水，所述包气带水箱内的蓄水流经所述裂隙水箱和所述管道水箱，并于所述裂隙水箱和所述管道水箱之间交换后由所述排水口排出，计算所述排水口排量即为S2中所述时段的流域总径流量，具体计算方法为：

若所述包气带水箱未蓄满水时，所述包气带水箱内蓄水流入所述裂隙水箱形成地下径流，出流系数为k_s，地下径流量q_g等于所述包气带水箱水位h_s与出流系数k_s的乘积，即q_g＝k_s·h_s；

若所述包气带水箱蓄满水时，所述包气带水箱底部蓄水流入所述裂隙水箱形成地下径流，出流系数为k_s，地下径流量q_g等于所述包气带水箱水位h_s与出流系数k_s的乘积，即q_g＝k_s·h_s，所述包气带水箱上部蓄水溢出流入所述管道水箱形成地表径流，地表径流量q_s等于降水量P减去实际蒸发量E、地下径流量q_g和补充土壤缺水量部分的水量hm_s-h_s，即q_s＝P-(hm_s-h_s)-E-q_g，其中hm_s表示所述包气带水箱蓄满水时水位。

2.如权利要求1所述的一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法，其特征在于：所述包气带水箱容量为所述流域土壤最大蓄水容量。

3.如权利要求1所述的一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法，其特征在于：所述S2中实际蒸发量E的计算方法如下，

设定时段内的降水量为P，潜在蒸发量为Ep，流域内土壤最大蓄水容量为hm_s，土壤含水量为h_s，且h_s≤hm_s，当流域降水量大于或等于潜在蒸发量时，流域的实际蒸发量等同于潜在蒸发量，实际蒸发量E＝Ep；当流域降水量小于潜在蒸发量时，实际蒸发量包括降水量和土壤含水量，实际蒸发量

4.如权利要求1所述的一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法，其特征在于：所述时段流域总径流量Q等于所述管道水箱水位h_p乘以所述排水口出流系数k_T，即Q＝k_T·h_p。

5.如权利要求1所述的一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法，其特征在于：所述裂隙水箱底面积与所述管道水箱底面积比值等于所述流域内岩溶裂隙与岩溶管道之间的面积比值。

6.如权利要求1所述的一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法，其特征在于，所述裂隙水箱和所述管道水箱之间的流水交换具体为:若所述裂隙水箱的水位高于所述管道水箱的水位，所述裂隙水箱补给所述管道水箱；若所述管道水箱的水位高于所述裂隙水箱的水位，所述管道水箱补给所述裂隙水箱；当裂隙水箱的水位与管道水箱的水位持平，所述裂隙水箱和所述管道水箱之间不发生水量交换。

7.如权利要求1所述的一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法，其特征在于：所述包气带水箱的底面积等于所述裂隙水箱的底面积与管道水箱的底面积之和。