[发明专利]一种区域大气水文模型中水库群参数化方案的构建方法

说明书

本发明公开了一种区域大气水文模型中水库群参数化方案的构建方法，该发明基于水库基本资料、遥感图像和地形资料的收集，对无资料水库的库容进行估算，构建水库蓄水量—面积关系、水库概念性调度规则和水库群—河网的拓扑关系，实现水利工程群参数化方案的构建，并从地表水、地下水、大气水、能量平衡四个方面实现上述构建的参数化方案与区域大气水文模型的完全耦合。本发明可以有效弥补现有区域大气水文模型无法刻画水库群大气水文效应的不足，在揭示水库群对大气水文循环的影响规律、完善水库群调蓄及区域大气水文循环响应的理论体系，以及指导区域水资源的开发利用方面有重要价值。

技术领域

本发明涉及一种区域大气水文模型中水库群参数化方案的构建方法，属于大气水文领域。

背景技术

水利工程是人类科学、主动、合理地开发利用和调蓄水资源、改变区域水循环规律的工具，而其中，又以水库的运行和调度为主。如图1所示，根据“自然-社会”二元水资源理论，水库改变了大气水与地表水、地下水与地表水之间的循环转化速度，改变了大气-水文循环的演化和更新的自然规律。作为研究大气—水文循环的重要工具，大气水文模型可以通过大气、陆面、海洋、海冰等模块对地球表面质量和能量的交换进行模拟。在该背景下，区域尺度上水库群通过改变大气-陆地水分能量交换、地表-地下水分交换从而影响大气过程、地表水过程、地下水过程的机理尚不清楚，相关理论尚未完善，其在指导区域水资源开发利用和应对气候变化方面的潜在价值亦未得到重视。

目前国内外的大气水文模型均忽略了水库群与区域大气水文循环之间的相互影响，无法刻画水库群的大气水文效应。另一方面，虽然部分水文模型中已开发有水库群参数化方案，但这类水库群参数化方案往往过于简单，难以从物理机制上反映由大中小型水库组成的水库群与水循环的相互作用。作为研究大气-水文循环的重要工具，大气水文模型可以通过大气、陆面、海洋、海冰等模块对地球表面质量和能量的交换进行模拟。

发明内容

发明目的：本发明提出一种区域大气水文模型中水库群参数化方案的构建方法，量化水库群的大气水文效应，使水库的运行和调度更加精准。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种区域大气水文模型中水库群参数化方案的构建方法，包括以下步骤：

收集大中型水库的水文资料；

估算小型水库库容；

构建水库蓄水量与面积的关系；

构建水库调度规则；

构建水库与河网的拓扑关系；

水库群参数化方案与大气水文模型耦合。

所述水文资料包括库容、多年平均径流。

所述水库蓄水量与面积的关系为：

其中，V为水库蓄水量，f_r为水库水面面积，a为待定系数。

所述水库与河网的拓扑关系为：

其中，Q_in为某时刻无资料水库入流，V_g为无资料水库库容，R_g为网格多年平均径流量，R_m和V_m分别为附近有资料水库的多年平均径流量和库容的平均值，Q_g为某时刻网格流量。

所述构建水库调度规则包括以下步骤：

i)依据三个特征水位，即死水位、兴利水位和防洪高水位，确定不同水位下大中型水库的调度目标，当水库水位越过某一特征水位时，对水库采取不同的调度规则，具体如以下公式所示：