[发明专利]一种考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法

权利要求书

1.一种考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，在分布式水文模型中采用子流域套等高带的方式进行计算单元划分；

S2，分析确定各等高带计算单元内的梯田面积；

S3，根据各等高带内的梯田面积确定当前等高带内的梯田对上一等高带的坡面径流拦截比例，即认为该部分坡面径流完全进入当前等高带的梯田内，参与当前等高带梯田的产汇流过程；

S4，对所述等高带内梯田产流过程进行模拟；

S5，模拟等高带坡面产流和汇流过程；

步骤S3中：

确定当前等高带梯田对上一等高带坡面径流拦截比例由以下公式计算：

R_c＝(2.2409-0.4075*A_s/A_C1)*A_s/A_C0

其中，R_c为当前等高带梯田对上一等高带坡面径流拦截比例，A_s为当前等高带内梯田面积，A_C1为当前等高带面积，A_C0为上一等高带面积；如果当前等高带是最上面的等高带，则R_c＝0；

步骤S4具体包括：

S41，计算梯田内的地表储水量，等于上游等高带流入的部分加上本时段的降水再减去本时段的入渗量；

S42，计算梯田部分的产流量，即梯田地表储水量超过梯田最大洼储量的部分作为产流量，如果不超过则产流量为0；

S42中：

采用以下方法模拟梯田的产流过程：

H＝(Q_in*dt/A_s*R_c+P-Inf)；

其中，H为当前等高带梯田内堆积的水深，H_max为当前等高带梯田最大可接受的储留深，Q_in为上一等高带流入当前等高带的流量，dt为模拟时间间隔，P为当前时段降水量，Inf为当前时段梯田部分入渗量，R_t为当前等高带梯田部分产流量，R_c为当前等高带梯田对上一等高带坡面径流拦截比例，A_s为当前等高带内梯田面积。

2.根据权利要求1所述的考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，其特征在于，步骤S1中：

所述分布式水文模型的基本单元是子流域套等高带，其中，子流域是地表水文过程相对独立的区域单元；等高带是子流域内部的细分，用于反映高程变化的差异影响，模拟从上而下的坡面汇流过程。

3.根据权利要求1所述的考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，其特征在于，步骤S2中：

确定各等高带内的梯田面积的方法包括：

(1)收集地市统计年鉴中的梯田面积，并根据土地利用类型，按山区旱地斑块进行空间展布，并同等高带计算单元进行相交处理，计算得到等高带内梯田的面积；

(2)通过遥感手段，基于DEM和遥感影像资料，解译得出流域范围内的梯田范围，并同等高带计算单元进行相交处理，计算得到等高带内梯田的面积。

4.根据权利要求1所述的考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，其特征在于，步骤S5具体包括：

S51，计算等高带内非梯田部分的产流量；

S52，计算等高带内参与坡面汇流的单宽流入量；

S53，基于运动波方程进行坡面汇流计算。

5.根据权利要求4所述的考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，其特征在于，步骤S51中计算非梯田部分的产流量时，可采用Green-Ampt超渗产流模式或蓄满产流模式。

6.根据权利要求4所述的考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，其特征在于，步骤S53中，采用运动波方法模拟等高带的坡面汇流过程：

Q_in0＝Q_in*(1-R_c)；

ql＝(R_t*A_s+R_o*(A_C1-A_s))/dt/len；

S_f＝S₀；

其中，Q_in0为当前等高带进行汇流演算时初始的上游流入量即刨除流入梯田部分，ql为坡面汇流单宽流入量，R_o为非梯田部分产流量，len为坡面长度，A为坡面流水断面面积，Q为当前等高带出口断面流量，n为曼宁糙率系数，R为水力半径，S₀为坡面坡降，S_f为摩擦坡降，t为时间，x为坡面纵向坐标，其余参数意义同前面。