[发明专利]一种多空间尺度流域产流产沙预测方法及装置

权利要求书

1.一种多空间尺度流域产流产沙预测方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据待预测流域的DEM地形数据，采用D8算法计算每个DEM栅格流向、DEM栅格坡度和DEM栅格汇流累积量，依据Strahler河网分级方法，确定待预测流域的河网；

步骤2、根据待预测流域的DEM地形数据、遥感影像和河网，将待预测流域划分为m个三级沟；

步骤3、根据DEM地形数据的分辨率，对每个三级沟进行空间离散，将每个三级沟划分为多个网格单元；

步骤4、根据每个网格单元中的水流从网格中心点至三级沟出口的网格汇流时间，分别采用等流时线法和线性水库法计算每个三级沟网格单元的地表汇流和地下汇流，确定每个三级沟的断面出口产流量；

步骤5、根据每个三级沟的断面出口产流量，采用纳希瞬时单位线计算每个二级沟的沟网汇流量；

步骤6、根据每个二级沟的沟网汇流量，采用马斯京根多河段连续流量演算模型计算待预测流域的断面出口产流量；

步骤7、根据每个三级沟的格网坡度和遥感影像，将每个三级沟划分为梁峁坡地貌单元、沟谷坡地貌单元和沟槽地貌单元；

步骤8、根据每个三级沟中梁峁坡地貌单元的产沙量、沟谷坡地貌单元的产沙量和沟槽地貌单元的产沙量，确定每个三级沟的产沙量；

步骤9、根据每个三级沟的产沙量，采用泥沙输移比确定待预测流域的断面出口产沙量；

所述步骤8中分别根据式(8)、式(9)、式(10)和式(11)计算梁峁坡地貌单元的产沙量、沟谷坡地貌单元的产沙量、沟槽地貌单元的产沙量和每个三级沟的产沙量：

E_三级沟＝E_r+E_g+E_c (11)

其中，γ_s、γ_m分别为泥沙密实干容重和浑水容重；d为泥沙粒径；f为摩擦系数；为泥沙休止角；h₁为梁峁坡水深；J₁为梁峁坡比降；α₁为梁峁坡坡度；V₁为梁峁坡水流平均速度；A_r是无量纲系数；b_r为梁峁坡宽度；h₂为沟谷坡水深；J₂为沟谷坡比降；α₂为沟谷坡坡度；V₂为沟谷坡水流平均速度；A_g是无量纲系数；h₃为沟槽水深；J₃为沟槽比降；V₃为沟槽水流平均流速；ω为泥沙颗粒群体沉速；U_*为摩阻流速，κ为卡门常数；e₃为沟槽发生冲刷的能量系数；C为无量纲系数；沟槽宽度B₀；

所述步骤9中根据式(12)和式(13)计算待预测流域的断面出口产沙量E：

E＝m*E_三级沟*SDR (13)

其中，SDR为泥沙输移比，m为三级沟个数，t_m降雨峰值发生时长；t_p为次降雨总历时；Q_m为待预测流域洪峰流量，Q为待预测流域的断面出口产流量，γ_m为浑水容重，γ_s为泥沙干容重，F为待预测流域的总面积，ρ为水密度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中根据式(1)计算网格汇流时间：

其中，t_c表示网格汇流时间；K_v表示速度常数；L表示网格中心点至三级沟出口的水流路径长；S表示从网格中心点至三级沟出口之间河道的坡度。