[发明专利]一种多空间尺度流域产流产沙预测方法及装置

说明书

本发明提供一种多空间尺度流域产流产沙预测方法及装置。该方法包括：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；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；进而，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；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；进而，采用泥沙输移比确定待预测流域的断面出口产沙量。本发明通过模型耦合计算，能够对多空间尺度流域进行模拟预测，从而提高土壤侵蚀产沙模拟与预报的精度与推广实用性。

技术领域

本发明涉及分布式产流产沙预测术领域，尤其涉及一种多空间尺度流域产流产沙预测方法及装置。

背景技术

当前流域洪水泥沙预报模型主要采用单一种类模型，结合降雨观测数据与下垫面数据，进行产流产沙模拟与预测预报，然而由于水文现象在不同时空尺度上呈现出性质迥异的变化特征，不同尺度上水文变量和参数的空间变异性很大，而且现有不同空间尺度上水沙循环的机理、流域水沙循环全要素过程的动态耦合模拟的关键问题尚未解决，因此，单一种类模型在进行流域水沙过程模拟过程时，存在流域范围受限、难以大范围推广的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种多空间尺度流域产流产沙预测方法及装置。

一方面，本发明提供一种多空间尺度流域产流产沙预测方法，该方法包括：

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。

进一步地，所述步骤4中所述步骤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。

进一步地，所述步骤4中分别根据式(2)、式(3)和式(4)计算每个三级沟网格单元的地表汇流、地下汇流和每个三级沟的断面出口产流量：

Q_j,3(t)＝Q_u,i+Q_g,i (4)