[发明专利]一种反映地表下垫面类型特征的子流域划分和编码方法

说明书

本发明公开了一种反映地表下垫面类型特征的子流域划分和编码方法，包括基于DEM栅格数据计算流域内各栅格流向和栅格汇流累积量，并分别提取模拟河网和模拟沟道，从而将流域栅格分为河道栅格、沟道栅格和坡面栅格；从流域出口开始溯源遍历追迹，并根据不同下垫面类型特征采用不同子流域划分模式划分子流域，并对每个子流域进行编号且确定其流向；根据子流域流向和汇流面积确定上游流入子流域的干流、支流关系以及不同下垫面类型特征属性；根据子流域划分结果、上下游关系和相关特征属性信息，编制子流域汇流关系属性表。优点是：可以根据不同子流域单元属性动态调用不同的水文模拟过程，实现不同下垫面类型差异化模拟。

技术领域

本发明涉及水文模型技术领域，尤其涉及一种反映地表下垫面类型特征的子流域划分和编码方法。

背景技术

在大尺度流域分布式水文模型构建应用中，采用子流域进行计算单元划分并进行编码是水文模拟的基础。一般情况下，假定划分的子流域具有相同的产汇流结构，按照坡面产流、坡面汇流、河道汇流的顺序进行模拟。然而，在一些特殊类型的子流域中，则可能存在特殊的模拟需求或者缺少部分环节。例如，将平原区按正方形栅格进行划分时，有些平原单元没有对应的河道，此时则不存在河道汇流过程，而且不同平原区单元之间存在着额外的地下水交换过程等等；将湖泊湿地水面划分为一个子流域时，需要进行湖泊湿地水量调蓄模拟，汇入湖泊湿地的部分子流域也没有河道汇流过程等等。此时，传统的编码方式将无法适应新要求，需要增加新的属性以反映不同子流域单元的特殊性，并基于此调用不同的水文模拟模块。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反映地表下垫面类型特征的子流域划分和编码方法，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：

一种反映地表下垫面类型特征的子流域划分和编码方法，包括如下步骤，

S1、基于DEM栅格数据计算流域内各栅格流向和栅格汇流累积量，并基于设定的河道阈值和沟道阈值分别提取模拟河网和模拟沟道，从而将流域栅格分为河道栅格、沟道栅格和坡面栅格，所述坡面栅格为非河道非沟道栅格；

S2、从流域出口开始溯源遍历追迹，并根据不同下垫面类型特征采用不同子流域划分模式将整个流域划分成数目不等的子流域，并对每个子流域进行编号且确定各个子流域流向；

S3、根据各个子流域流向和汇流面积确定上游流入各个子流域的干流、支流关系以及不同下垫面类型特征属性；

S4、根据子流域划分结果、上下游关系和相关特征属性信息，编制子流域汇流关系属性表。

优选的，步骤S1中，所述栅格流向采用D8算法计算得出，即将该栅格流向其周边8个栅格中坡度最陡的栅格的流向作为该栅格的流向；坡度计算为当前栅格高程和相邻栅格高程的差与两者之间距离的比值，比值越大则坡度越陡，当比值为负数，则表示相邻栅格流向该栅格；该栅格与其上下左右的四个栅格之间的距离为1个栅格单位长；该栅格与其对角线上的4个栅格之间的距离为个单位长；所述栅格汇流累积数为根据流向汇入当前栅格的上游栅格数量总和。

优选的，步骤S1中，所述河道阈值大于或等于沟道阈值，保证通过沟道阈值能够提取出沟道栅格和河道栅格；若某个栅格的汇流累积数大于沟道阈值，则判定该栅格为待定栅格，否则该栅格为坡面栅格；若待定栅格的汇流累积数大于河道阈值，则判定该待定栅格为河道栅格，否则判定该待定栅格为沟道栅格；所有的河道栅格共同构成模拟河网；所有的沟道栅格共同构成模拟沟道；所述模拟河网用于模拟流域内的河道汇流过程；所述模拟沟道用于模拟地下水-沟道产流过程，沟道产流量直接进入河道。

优选的，步骤S2中包括几类子流域划分模式，分别如下，