[发明专利]一种人工化流域产流量确定方法及系统

说明书

本发明公开一种人工化流域产流量确定方法及系统，首先计算不同土地利用类型下的蓄水容量；其次以不同土地利用类型的流域面积占比为横坐标蓄水容量为纵坐标，构建人工化流域的蓄水容量曲线；然后确定雨前人工化流域土湿S对应的蓄水容量值A；最后降雨时，根据降雨量P、蒸发量E和雨前人工化流域土湿S对应的蓄水容量值A确定产流量。本发明引入不同土地利用类型的流域面积占比构建人工化流域的蓄水容量曲线，进而使用基于人工化流域的蓄水容量曲线进行水文过程的模拟，以克服传统经验性蓄水容量曲线在受人类活动干扰大、土地利用变化复杂的高度人工化流域中应用的缺陷，进一步地提高了确定人工化流域产流量模拟的精度。

技术领域

本发明涉及流域产流量计算技术领域，特别是涉及一种人工化流域产流量确定方法及系统。

背景技术

在流域水循环中，产流量的确定是最重要的部分之一，包括植物截留、填洼、下渗等许多环节。相应的，在流域水文模型中对产流量的确定过程的模拟需要进行重点的考虑，为反映流域内水文响应特征的分布，利用水文模型进行模拟时必须考虑流域内的空间异质性。研究者考虑到流域内地貌因子、地形曲率或山坡宽度等因素同流域内蓄水容量分布的关联性，以经验性规律、土壤类型或地形指数为基础进行蓄水容量空间分布的研究，均能很好地反映出自然流域下的产流空间异质性，进而用相应的流域结构特征反映出对应的流域蓄水容量曲线。

现有流域蓄水容量曲线都是基于经验的方法来确定，因此将其称为经验性蓄水容量曲线，具体过程为：令流域内某一点的蓄水容量为W'm，则流域蓄水容量曲线定义为蓄水容量小于或等于某W'm的流域面积，如图1，图中f为部分流域面积，F为全流域面积，W'mm为W'm的最大值。根据经验，蓄水容量曲线的线型为B次方的抛物线，即：其中，B为参数，控制着蓄水容量曲线的线型。在以往的蓄满产流模型中通过经验性蓄水容量曲线即可进行自然流域中产流过程的准确模拟。

随着气候的变化和人类活动的不断加剧，自然流域逐渐变成高度人工化的非自然流域，由于受到人类活动参与，流域内的空间异质性变化复杂，使用以往方法在高度人工化的流域进行产流过程的模拟出现了诸多问题，进而降低了产流量模拟的精度。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种人工化流域产流量确定方法及系统，以提高人工化流域产流量模拟的精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种人工化流域产流量确定方法，所述方法包括：

步骤S1：计算不同土地利用类型下的蓄水容量；

步骤S2：以不同土地利用类型的流域面积占比为横坐标，以不同土地利用类型下的蓄水容量为纵坐标，构建人工化流域的蓄水容量曲线；

步骤S3：基于人工化流域的蓄水容量曲线确定前m种土地利用类型达到蓄水容量的上限，第m+1种土地利用类型未达到或刚好达到蓄水容量上限时雨前人工化流域土湿S对应的蓄水容量值A；

步骤S4：降雨时，根据降雨量P、蒸发量E和雨前人工化流域土湿S对应的蓄水容量值A确定产流量。

可选地，所述降雨时，根据降雨量P、蒸发量E和雨前人工化流域土湿S对应的蓄水容量值A确定产流量，具体包括：

步骤S41：判断降雨量P是否大于蒸发量E；如果降雨量P小于或等于蒸发量E，则说明没有产流；如果降雨量P大于蒸发量E，则说明产流，执行“步骤S42”；

步骤S42：判断P-E+A是否大于或等于W_n；如果P-E+A≥W_n，则根据计算产流量；其中，R为人工化流域在前期土湿为S、降雨为P、蒸发为E过程的产流量，WM_lucc-wscc为流域平均蓄水容量，W_i为第i种土地利用类型的蓄水容量，n为土地利用类型的总个数，S_i为第i种土地利用类型的流域面积占比；如果P-E+A＜W_n，则根据计算产流量。