[发明专利]一种基于水热耦合平衡原理的月径流预测方法

权利要求书

1.一种基于水热耦合平衡原理的月径流预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、在自然条件下，将月尺度流域水文循环过程中的蓄水空间概化为土壤水箱和地下水箱；

步骤2、计算流域月尺度土壤水箱的直接径流量和地下水箱的基流量，所述土壤水箱的直接径流量是指：坡面流与壤中流之和；所述地下水箱的基流量是指：水量从土壤水箱向下渗漏至地下水箱，再由地下水箱侧向排放出来的基流量；

计算流域月尺度土壤水箱的直接径流量的具体步骤如下：

步骤201、设定初始时刻t＝0时的土壤水箱蓄水量为W₀，土壤最大蓄水量为W_m，地下蓄水量为G₀；

步骤202、计算第t月土壤水箱的可供水量，其公式为：H(t)＝P(t)+W(t-1)，其中，P(t)为第t月的月降水量，W(t-1)为第t-1月土壤水箱的蓄水量；

步骤203、计算第t月土壤水箱的实际蒸发量，其公式为：苴中，E_P(t)为第t月的月潜在蒸发量，n₁为Budyko方程F(·)参数；

步骤204、计算第t月土壤水箱的可供径流量，其公式为：X(t)＝H(t)-E_A(t)；

步骤205、计算第t月土壤水箱的直接径流量，其公式为：其中，土壤水箱的直接径流量与蓄水量之间呈非线性关系，采用一种非线性函数关系来模拟土壤水箱的直接径流量，其计算公式为：

式中，W_m为土壤水箱的最大蓄水量，α为非线性参数，取值范围为α∈[-10,10]；

计算流域月尺度地下水箱的基流量的具体步骤如下：

步骤211、计算第t月土壤水箱的可蓄水量，其公式为：Y(t)＝X(t)-R_d(t)；

步骤212、计算第t月土壤水箱的蓄水量，其公式为：其中，n₂为Budyko方程F(·)参数；

步骤213、计算第t月土壤水箱向地下水箱的交换量，其公式为：WG(t)＝Y(t)-W(t)；

步骤214、计算第t月地下水箱的基流量，其公式为：R_b(t)＝k×(WG(t)+G(t-1))，其中，k为出流系数，G(t-1)表示第t-1月地下水箱的蓄水量；

步骤3、将土壤水箱的直接径流量和地下水箱的基流量相加，得到流域的月径流深，经单位换算得到流域的月平均流量。

2.根据权利要求1所述的一种基于水热耦合平衡原理的月径流预测方法，其特征在于，步骤1中，所述自然条件具体是指：所述流域没有灌溉引水以及跨流域调水的外部情况；在所述自然条件下，流域的月降水量将在后续几个月内转化为月实际蒸发量、月土壤蓄水量、月地下蓄水量和月径流量。

3.根据权利要求1所述的一种基于水热耦合平衡原理的月径流预测方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：

步骤301、计算第t月地下水箱的蓄水量，其公式为：G(t)＝(1-k)×(WG(t)+G(t-1))；

步骤302、计算第t月流域径流深，其公式为：R(t)＝R_d(t)+R_b(t)；

步骤303、计算第t月流域月平均流量，其公式为：其中，F为流域集水面积，T为第t月时间。

4.根据权利要求3所述的一种基于水热耦合平衡原理的月径流预测方法，其特征在于，步骤203及步骤212中，Budyko方程F(·)采用MCY公式：F(x)＝(1+x^-n)^-1/n，n₁和n₂为n在不同公式中的表述形式，其中，

E_A为多年平均实际蒸发量，E_P为多年平均潜在蒸发量，P为多年平均降水量，n为Budyko方程参数，由流域气象、地形、土壤和植被等因素共同决定。