[发明专利]一种云边协同精细化模拟的陆面单元-河网网格嵌套方法

权利要求书

1.一种云边协同精细化模拟的陆面单元-河网网格嵌套方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于数字高程模型DEM，对陆面单元进行单元划分，建立精细化模拟全尺度的网格离散系统；

每个单元产生的水量及污染负荷进入河道，河道内进行水下地形网格的生成，完成河网网格耦合；

进行陆面单元与河网网格的嵌套，其中，通过箱体单元媒介完成所述陆面单元与河网网格的嵌套所涉及的河道内外物质与能量的交换过程。

2.根据权利要求1所述的一种云边协同精细化模拟的陆面单元-河网网格嵌套方法，其特征在于，所述对陆面单元进行单元划分时，陆面单元的离散尺度包括流域尺度、集水区尺度、水文响应单元尺度、行政单元尺度。

3.根据权利要求2所述的一种云边协同精细化模拟的陆面单元-河网网格嵌套方法，其特征在于，所述流域尺度的模型计算单元，基于流域具有统一出水口、水文特性相近的特征来进行流域划分；具体包括以下步骤：

根据包括支流流域的地形地貌、土壤性状、植被覆盖、土地利用在内的多方面存在的差异，基于陆面系统格局与支流空间异质性特征，将流域划分为若干个相对独立、完整单元的支流流域，得到支流流域面积及所占比例。

4.根据权利要求3所述的一种云边协同精细化模拟的陆面单元-河网网格嵌套方法，其特征在于，所述集水区尺度的模型计算单元，采用D8算法计算各支流流域的水流流向、分水线，并基于流域水系及合理集水面积阈值生成支流子流域；具体包括以下步骤：

对所述数字高程模型DEM进行包括填洼在内的预处理过程，得到预处理后的数字高程模型DEM；

利用代码编码水流流动的八个方向，通过循环处理每个格网点的水流流向，生成格网数据模型；其中，所述每个格网点的水流流向为邻近格网点中坡度最陡的单元；

计算汇聚在每个格网点的上游格网数，生成水流聚集点数据模型，最后生成流域河网；

基于流域水系及合理集水面积阈值生成支流子流域，其中，根据给定河道上游的集水面积阈值决定河网水系与支流子流域生成的精细程度。

5.根据权利要求4所述的一种云边协同精细化模拟的陆面单元-河网网格嵌套方法，其特征在于，所述水文响应单元尺度的模型计算单元，将所述支流子流域的土壤类型、土地利用类型及坡度类型信息进行图层空间叠加，通过地表属性面积阈值约束条件而生成；具体包括以下步骤：

采用GIS工具叠加土壤类型、土地利用类型及坡度类型图层，并输入土壤阈值、土地利用阈值及坡度阈值来消除次要土壤类型、次要土地利用类型和次要坡度类型的组合，再将小于各阈值的部分消除进行重分配，确定包括水文响应单元面积、平均坡度在内的信息，得到多边形斑块的唯一空间属性特征；

其中，分配方程为：

式中：S_new为设定阈值后土地利用类型面积比，S为设定阈值前土地利用类型面积比，S_i为阈值时土地利用类型面积比。

6.根据权利要求2所述的一种云边协同精细化模拟的陆面单元-河网网格嵌套方法，其特征在于，所述行政单元尺度的模型输出单元，基于网格单元面积权重分配方法，将水文响应单元所产的非点源负荷分配到乡镇尺度单元；具体包括以下步骤：

所述网格单元面积权重分配方法以面积作为权重，通过GIS软件在源单元区域叠加目标单元区域，确定每个源单元区域落在某一目标单元区域的面积比例；其中，源单元为水文响应单元，目标单元为乡镇尺度单元；

根据面积比例分配源单元区域属性值到目标单元区域，获得目标单元区域的属性值。