[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

说明书

本发明提供一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法，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所述时段流域总径流量。本发明的有益效果：模型结构简单，可定量计算出地表径流量、地下径流量和流域总径流量，能够客观地反映流域真实的产汇流特征，提高水文模拟的精度。

技术领域

本发明涉及水文模拟方法，尤其涉及一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法。

背景技术

流域水文模拟是以降雨和潜在蒸发等水文气象资料作为输入变量，通过水文模型对自然界的产汇流过程进行概化，计算出流域出口的径流过程。作为水文分析工作的重要组成部分，水文模拟的实际应用非常广泛，是洪水预报、水资源评价、人类活动影响评估以及水环境评价与保护的重要基础工作。

流域水文模拟要考虑到流域的产汇流特征，对于岩溶发育不明显的地区，地下水在总径流中的比重很小，流域产生的径流主要通过地表的河道汇出，然而对于岩溶地区，特别是管道-裂隙型岩溶流域，由于地下岩溶裂隙与岩溶管道发育明显，径流一般以地下水的形式存在，且岩溶裂隙与管道之间存在频繁的水量交换过程。大多数现有的流域水文模拟方法，如新安江模型、topmodel模型等，一般侧重地表水文过程的模拟，而不考虑岩溶发育强烈流域的水文地质特征。在我国南方地区，由于岩溶流域广泛分布，现有的大多数水文模型不再适用于描述这些地区的产汇流过程。目前现有水文模型都未考虑岩溶流域裂隙与管道之间的水量交换过程，只能描述单向的出流过程，不能刻画管道-裂隙型岩溶流域特殊的产汇流过程，存在较大的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于水箱模型的岩溶流域水文过程模拟方法。

本发明的实施例提供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，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。

进一步地，所述步骤S4中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。