[发明专利]一种面向多水塘蓄满溢流的流域水文模拟方法

权利要求书

1.一种面向多水塘蓄满溢流的流域水文模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取流域内的基础数据和水文气象数据，对原始HSPF模型的参数进行初步率定；

S2、构建水塘水量平衡方程，如下：

其中ΔH_pond为水塘蓄水量变化值，P为塘面接收降雨量，E为水面蒸发速率，H_pump为抽水用水消耗量；H_catch为水塘自身汇水区的入流流量；H_{l,in_cover}为水塘通过第l个入流暗管增加汇水面积而获得的入流流量，l＝1,2,…,L，L为水塘入流暗管的总数量；H_{m,out_cover}为水塘通过第m个出流暗管出流的流量，m＝1,2,…,M，M为水塘出流暗管的总数量；H_{n,in_open}为水塘通过第n个沟渠而获得的入流流量，n＝1,2,…,N，N为水塘入流沟渠的总数量；H_ground为浅层地下水渗透补给量；H_{out_open}为水塘通过沟渠实现的出流总流量；R为流入河道的水量比例，r_k为通过沟渠流入下游第k个水塘的水量比例，k＝1,2,…,K，K为由沟渠连通的下游水塘数量；e为是蒸发、侧渗损失量；

S3、以完成初步率定的原始HSPF模型为基础，将HSPF中水塘水量平衡方程表征的水体模拟模块RCHRES与陆面水量平衡模块PWATER集成，形成初始流域水文模型，具体步骤为：

S31、将子流域、土地利用、土壤类型数据、水塘和所述水塘汇水区范围，作为HSPF默认陆面单元划分的输入条件，对流域进行空间离散化；

S32、对流域内每个水塘建立入流暗管、出流暗管、沟渠的连接关系；

S33、对各个子流域内水塘汇水区以外的范围，和整个流域的水文过程采用默认的HSPF-PWATER模拟；对子流域内部的水塘采用水塘水量平衡方程表征的水体模拟模块RCHRES模拟；

S4、对初始流域水文模型中的参数R和r_k进行率定，得到最终流域水文模型，进行面向多水塘蓄满溢流的流域水文模拟。

2.根据权利要求1所述的流域水文模拟方法，其特征在于，所述步骤S4采用非支配排序遗传算法，从源头子流域开始，依次求解流域范围内上游至下游各水塘流入河道的水量比例R和通过沟渠流入下游第k个水塘的水量比例r_k；

所述非支配排序遗传算法中种群规模为Sum；通过野外调查估计R的最大值R_max和最小值R_min，估计r_k的最大值r_kmax和最小值r_kmin；根据如下条件确定个体初始值分布范围：

R_min≤R≤R_max,r_kmin≤r_k≤r_kmax且

在个体初始值分布范围内以均匀分布选取Sum个点，以第s个点的坐标作为种群中第s个个体的初始取值，s＝0,1,…,Sum-1；

所述非支配排序遗传算法中个体适应度F为：

其中f_watershed为流域出口流量的均方根误差，f_pond为水塘水位的均方根误差，f_stream为常年输水沟渠流量的均方根误差；和分别为第q次实测与模拟的流域出口流量，Q为流域流量的总观测与模拟次数；和分别为流域内第a个水塘第b次实测与模拟水位，A为流域内的水塘总数，B为水位的总观测与模拟次数；和分别为流域内第c条沟渠第d次实测与模拟流量，C为流域内沟渠总条数，D为沟渠流量的总观测与模拟次数；

种群个体间支配与非支配排序按照从源头至下游的原则排序，每次迭代在种群个体初始值的基础上，以百分比ε₀为幅度调整个体取值。