[发明专利]一种高寒山区流域雨雪混合产流计算方法

说明书

本发明公开一种高寒山区流域雨雪混合产流计算方法，步骤包括：获取待计算时段的降水、气温与蒸发数据；利用历史气象水文资料建立3条产流空间不均匀性曲线，即积雪面积衰减曲线、蒸发面积分配曲线和张力水蓄水容量曲线；建立根据土壤冻结状态确定的蓄满‑超渗组合产流计算机制，从而基于待计算时段的降水、气温与蒸发数据，和3条产流空间不均匀性曲线，利用蓄满‑超渗组合产流计算机制，计算得到待计算时刻的流域雨雪混合产流量。本发明可解决高寒山区流域雨雪混合产流计算难题，降低分布式水文模型中产流计算对下垫面资料的依赖程度。

技术领域

本发明涉及流域水文预报技术领域，特别是一种高寒山区流域雨雪混合产流计算方法。

背景技术

应用分布式水文模型是进行流域水文过程模拟和预报的重要工具。高寒区水文气象及下垫面条件具有显著的垂向变异性，气温的季节/昼夜变化引起冰雪、土壤冻融过程交织循环，形成极其复杂的水文过程。为此，在构建高寒山区分布式水文模型时，需要建立一种能表征土壤冻融过程、能适应高寒山区资料条件的产流计算方法。

目前，在高寒山区流域进行产流计算的分布式水文模型众多，如SWAT、VIC和TOPKAPI等。但是值得注意的是这些模型缺乏对土壤冻融转换中产流模式变化的考虑，高寒山区下垫面资料的匮乏也进一步限制了模型计算精度。

名词解释

新安江流域水文模型，基本原理为：把全流域分为许多块单元流域，对每个单元流域作产汇流计算，得出单元流域的出口流量过程，再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程；把每个单元流域的出流过程相加，得到流域的总出流过程。

SWAT分布式水文模型，基本原理为：将全流域分为若干个水文响应单元，对每个水文响应单元作产流和坡面汇流计算，得出水文响应单元的水、沙、营养物质和化学物质等向主河道的输入过程，再进行河道汇流计算，求得水、沙、营养物质和化学物质等从河网向流域出口的输移过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种高寒山区流域雨雪混合产流计算方法，通过建立蓄满-超渗组合产流机制以及3条产流空间不均匀性曲线(积雪面积衰减曲线、蒸发面积分配曲线、张力水蓄水容量曲线)，解决高寒山区流域雨雪混合产流计算难题，降低分布式水文模型中产流计算对下垫面资料的依赖程度。

本发明采取的技术方案为：一种高寒山区流域雨雪混合产流计算方法，包括：

S1，获取待计算时段的流域降水、气温与蒸发数据，基于获取到的数据计算流域降雨量和降雪量；

S2，建立流域内积雪覆盖率与积雪场水当量和积雪全覆盖时水当量三者之间的统计关系函数，即积雪面积衰减曲线；

S3，建立表征流域蒸发的空间不均匀性的蒸发面积分配曲线；

S4，根据地表土壤温度与气温之间的关系，判断待计算时段土壤是否处于冻结状态；

S5，基于积雪面积衰减曲线和蒸发面积分配曲线，根据S4的判断结果计算雨雪混合产流量：

在土壤处于冻结状态时，利用超渗产流机制计算雨雪混合产流量X；

在土壤处于未冻结状态时，利用新安江水文模型中张力水蓄水容量曲线表征张力水蓄水容量在空间尺度上的不均匀性，根据蓄满产流机制计算雨雪混合产流量Y。

本发明中积雪面积衰减曲线、蒸发面积分配曲线和张力水蓄水容量曲线中的曲线参数，以及土壤温度与气温之间的关系参数，可基于历史气象水文资料，采用参数率定方法选取并确定。历史气象水文资料包括已记录的历史降水、气温、产流量、蒸发等各曲线变量相关数据。