[发明专利]一种区域降雨人工模拟系统的降雨过程设计方法

说明书

本发明公开了一种区域降雨人工模拟系统的降雨过程设计方法，该方法包括获取研究流域的空间地理信息，并将其按设定比例缩小得到的模型流域导入室内降雨区中；基于区域降雨人工模拟系统的空间剖分结构将室内降雨区划分成若干区块，并将模型流域位于的区块标记为流域子块；采用研究流域中雨量站测量的日降雨量及雨量站与流域子块的权重，计算流域子块的日降雨量；采用流域子块的日降雨量、雨量雨力关系模型、降雨历时及每个流域子块中模型流域的占比，计算模型流域的室外小时降雨量；计算模型流域在室外的净雨量；计算模型流域在室外的瞬时单位线；根据瞬时单位线构建室外净雨的时段单位线；之后根据时段单位线计算模型流域的室内净雨量。

技术领域

本发明涉及水文水资源领域，具体涉及一种区域降雨人工模拟系统的降雨过程设计方法。

背景技术

区域水文过程试验是当前水文试验研究的主要发展方向之一，其中如何根据试验研究目标科学设定室内区域水文过程试验的人工降雨过程是其关键问题之一。当前的人工降雨试验主要利用点尺度的降雨观测资料，选定典型降雨雨强和降雨历时，开展人工降雨试验，实验过程强调降雨区域内的均匀度指标。然而由于实际降雨过程存在时间和空间变化，区域水文过程试验的研究对象强调指定区域内降雨、地形、径流等过程的相似性、一致性。由于两者之间的关注点不一致，从而致使现有的室内水文试验中对人工降雨过程的设定方法难以用于区域水文过程试验研究中的人工降雨过程设计。

发明内容

针对现有技术难以实现区域水文过程实验中难以模拟降雨时空变异性等不足，本发明提供了一种能够模拟降雨时空变异性的区域降雨人工模拟系统的降雨过程设计方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种区域降雨人工模拟系统的降雨过程设计方法，其包括：

获取研究流域的矢量信息，并将其按设定比例缩小得到的模型流域导入室内降雨区中；

按照区域降雨人工模拟系统的空间剖分结构将模型流域剖分成若干区块，将模型流域对应的区块标记为流域子块；

采用研究流域中雨量站测量的日降雨量及雨量站与流域子块的权重，计算流域子块的日降雨量；

采用流域子块的日降雨量、雨量雨力关系模型、降雨历时及每个流域子块中模型流域的占比，计算模型流域的室外小时降雨量；

计算模型流域在室外的净雨量R：

其中，I₀为室外初损值；为室外平均下渗率；t_c为产流历时；P_后为室外降雨后期不产流的雨量；D为模型流域的室外小时降雨量；

根据模型流域的室外净雨量和室外径流量，计算模型流域在室外的瞬时单位线u(0，t)：

其中，Q为室外径流量；n′为反应模型流域调蓄能力的参数；Γ(n′)为n′的伽马函数；k′为线性水库的调蓄系数；e为自然对数；t为时间变量；分别为室外径流量Q的一阶和二阶原点矩；M_R⁽¹⁾、M_R⁽²⁾分别为室外净雨量R的一阶和二阶原点矩；

根据模型流域在室外的瞬时单位线，构建室外净雨为z mm的时段单位线：

其中，q(Δt，t)为室外时段单位线；Δt为净雨时段；F为模型流域面积；

当单位时段内的小时净雨量为K个单位时，根据室外净雨的时段单位线计算模型流域第j时段末的室内净雨量R_j′：