[发明专利]一种考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法

说明书

本发明公开了一种考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，涉及分布式水文模型领域，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；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。使用该模拟方法能够模拟计算单元内梯田的产流过程和包含梯田影响的坡面产汇流过程；能够提高黄土高原区域坡面产汇流过程模拟精度，评价分析梯田建设对产汇流过程的影响及贡献。

技术领域

本发明涉及分布式水文模型领域，尤其涉及一种考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法。

背景技术

分布式水文模型是研究水循环过程和机理的有效手段，也是解决许多水文实际问题的有效工具。随着研究问题的复杂程度增加，分布式水文模型正逐步从水量模拟发展到水量水质生态耦合模拟，模型功能也越来越复杂。在黄土高原等山区，梯田分布广泛，对坡面产流汇流过程影响巨大。水平的梯田能够增加降雨入渗、拦截上游坡面汇流。对一般分布式水文模型而言，由于计算单元划分的原因使得在模拟梯田对坡面产汇流影响的时候，往往只能采用等效参数进行概化，并不能完全模拟梯田对坡面径流的拦截和增加降水入渗的作用。为了进一步提高坡面产汇流模拟精度，反映梯田建设的影响，有必要在模型模拟过程中考虑梯田的水循环过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种考虑梯田影响的坡面产汇流过程模拟方法，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，所述产流过程决定单位时间内有多少降水变成径流，所述汇流过程决定单位时间内有多少径流流出区域范围。

优选地，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。

其中，等高带的个数根据实际情况而定，通常等高带个数通过以下方法进行确定：

给定平均等高带面积，然后用子流域面积除以该平均面积，得到具体等高带个数(四舍五入到整数)；如果额外给定了最大等高带数目，则取两者中的小值。

优选地，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和遥感影像等资料，根据一定的标准，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。

一般来说，基于DEM和遥感影像等资料进行梯田面积解译时没具体确定的标准，在实际操作中需要通过试错的方法去确认，不同区域甚至具有不同的标准，主要考虑指标有NDVI、面积、形状系数、高程、坡度等等。

优选地，步骤S3中：