[发明专利]变化环境下闸控河流的基流和地表径流的水文过程模拟方法及系统

权利要求书

1.一种变化环境下闸控河流的基流和地表径流的水文过程模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取闸控河流的多种基础数据和实测径流数据，多种所述基础数据包括DEM数据、土壤类型数据、土地利用类型数据和气象数据；

在原始SWAT水文模型的基础上，将非线性水库和闸坝模块同时引入，并根据所述闸控河流的多种基础数据，建立SWAT闸控河流水文模型；

基于所述SWAT闸控河流水文模型，模拟得到所述闸控河流的基流数据和地表径流数据；

基于所述闸控河流的实测径流数据，运用数字滤波法将所述闸控河流的实测径流数据分割为基流和地表径流两部分；

将所述数字滤波法分割得到的基流数据和地表径流数据与所述SWAT闸控河流水文模型模拟得到的基流数据和地表径流数据进行对比，以实现对所述SWAT闸控河流水文模型模拟得到的基流数据和地表径流数据的对比和验证；

分别对所述SWAT闸控河流水文模型模拟得到的基流数据以及地表径流数据与所述气象数据进行交叉小波变换和/或小波相干变换，得到基流数据以及地表径流数据与所述气象数据的交叉小波变换和/或小波相干变换结果；

根据得到的基流数据以及地表径流数据与所述气象数据的交叉小波变换和/或小波相干变换结果，确定基流以及地表径流与气象要素之间在时频域中的相干程度；

向建立的所述SWAT闸控河流水文模型输入所述闸控河流的不同情景的所述土地利用类型数据，得到土地利用类型要素对所述基流和所述地表径流的影响结果。

2.根据权利要求1所述的变化环境下闸控河流的基流和地表径流的水文过程模拟方法，其特征在于，所述SWAT闸控河流水文模型的水文循环阶段由下式描述：

其中，SW₀和SW_t分别为时段初和时段末的土壤含水量，mm；t为时间步长，d；R_day为时间步长内的降水量，mm；Q_surf为时间步长内产生的地表径流量，mm；E_a为时间步长内的蒸散发量，mm；W_seep为时间步长内土壤剖面下渗和侧向流的水量，mm；Q_gw为时间步长内汇入河流的地下水量，mm。

3.根据权利要求1所述的变化环境下闸控河流的基流和地表径流的水文过程模拟方法，其特征在于，所述SWAT闸控河流水文模型在估算地表径流时采用SCS-CN法，SCS曲线数方程为：

其中，Q_surf表示地表径流，mm；P_day表示某天的雨深，mm；I_a表示初损量，mm；S表示滞留量，mm；

S的计算公式为：

其中，CN表示某天的曲线数。

4.根据权利要求1所述的变化环境下闸控河流的基流和地表径流的水文过程模拟方法，其特征在于，所述基于所述闸控河流的实测径流数据，运用数字滤波法将所述闸控河流的实测径流数据分割为基流和地表径流两部分的步骤所涉及的计算公式如下：

Q_b(i)＝Q_i-Q_d(i)

其中，Q_d(i)为第i天的地表径流量，m³/s；Q_d(i-1)为第i-1天的地表径流量，m³/s；Q_i为第i天的径流量，m³/s；Q_i-1为第i-1天的径流量，m³/s；Q_b(i)为第i天的基流量，α为滤波系数。

5.根据权利要求1所述的变化环境下闸控河流的基流和地表径流的水文过程模拟方法，其特征在于，所述基流以及地表径流与气象要素之间在时频域中的相干程度包括所述基流以及地表径流与气象要素之间的共振周期和相位关系。