[发明专利]一种全分布式考虑流域内水库影响的汇流模拟方法

说明书

本发明公开了一种全分布式考虑流域内水库影响的汇流模拟方法，方法包括获取目标流域中各栅格单元的坡度、流向和汇流累计值，基于水库位置，将目标流域中的栅格单元划分为水库栅格和非水库栅格，构建水库栅格的蓄泄模型，基于该模型获取各水库栅格的泄流量，基于MCT方法构建非水库栅格单元的汇流模型，基于该模型获取各非水库栅格的泄流量。本发明提供的方法应用目标流域的数字高程数据，数据来源稳定可靠，方法考虑了流域内水库对汇流计算的影响，计算结果精确合理，同时解决了有水库的流域的汇流计算问题，有利于数字水文学及水文模型研究的深入发展。

技术领域

本发明涉及水文技术领域，具体涉及一种全分布式考虑流域内水库影响的汇流模拟方法。

背景技术

洪水灾害是最常见的自然灾害，给国民经济和人民生命财产带来巨大损失。近年来，受气候变化影响，由局地强降水造成的中小河流突发性洪水频繁发生，已成为造成人员伤亡的主要灾种，对中小流域突发性洪水进行快速预报成为亟待解决的重要问题。减轻洪水灾害的方法包括堤防建设等工程措施及洪水预警预报等非工程措施。

随着遥感、地理信息以及数字流域等技术的发展，基于栅格数字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)的分布式水文模型以其充分考虑降雨和下垫面条件空间变化的特点，现已有成为非工程措施中洪水预报的主要工具的趋势，发展分布式水文模型，对应对洪水灾害有重要意义。在构建分布式的水文模型时，通常将流域划分为若干个正交的网格，以每一个网格作为计算单元。在每一个计算单元中通过产流模型计算产生的径流，然后按照一定的汇流顺序逐单元进行汇流计算。

水库作为防洪减灾工程措施的重要组成部分，可以拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。但是，大规模的水库建设，显著改变了流域尺度的水文循环和流域的自然汇流过程，给流域洪水预报带来了新的挑战。目前洪水预报中考虑库塘的影响，主要是对预报洪量进行修正或者是在集总式模型进行改进，在分布式水文模型的汇流过程中考虑水库的影响，是洪水预报必然的发展趋势。一般的水库均有设计时的特征库容资料，包括死库容、兴利库容、防洪库容等等，但在众多中小流域中，存在大量的无资料小水库和塘坝，这些小库塘对洪水过程影响显著，却通常仅有总库容资料，缺乏特征库容资料。如何在汇流中考虑这一部分库塘的影响，是分布式水文模型建模的重点和难点之一。

为了解决以上难题，进一步促进分布式水文模型中汇流计算的发展，需要更深入理解水库对于汇流计算的影响，研究基于水库真实位置，将水库蓄泄过程加入基于正交网格的汇流演算中，并且同时考虑了有资料的水库和无资料的水库，从而构建一种全分布式考虑流域内水库影响的汇流模拟方法，正是发明人需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的：提供一种基于水库真实位置，计及水库蓄泄洪过程的汇流模拟方法。

技术方案：本发明提供的一种全分布式考虑流域内水库影响的汇流模拟方法，用于获取目标流域内各栅格单元在目标时刻t时的泄流量，方法包括如下步骤：

步骤1：基于目标流域的数字高程数据，获取目标流域中各栅格单元的坡度、流向、汇流累计值；基于各栅格单元的流向和汇流累计值，计算各栅格单元的演算次序；然后进入步骤2；

步骤2：根据目标流域内各水库的位置，将各栅格单元区分为水库栅格和非水库栅格；然后进入步骤3；

步骤3：分别针对各水库栅格i，将其作为第一待处理栅格，依次执行步骤3.1.1至步骤3.1.2：

步骤3.1.1：判断第一待处理栅格i在目标时刻t时的库容ResStroage_i,t是否大于或等于其总库容TotalStorage_i，是则根据如下公式获取第一待处理栅格i在目标时刻t时的泄流量ResDrainage_i,t；否则进入步骤3.1.2；