[发明专利]一种基于改进新安江模型的实际径流量预报方法

权利要求书

1.一种基于改进新安江模型的实际径流量预报方法，包括如下步骤：

步骤1：基于新安江模型研发半分布式天然径流量预报模块，对天然径流量进行预报；

步骤2：研发用水总量统计模块，对农业灌溉用水量和非农业灌溉用水量分别进行统计；

步骤3：研发基于改进新安江模型的流域水循环模型，计算实际径流量；

步骤4：收集基础资料，对水循环模型参数进行率定。

2.根据权利要求1所述的基于改进新安江模型的实际径流量预报方法，其特征在于：所述研发半分布式天然径流量预报模块，具体通过数字流域构建、产流计算、汇流计算进行：

1)所述数字流域构建过程是：

(1)流域要素数字化：利用流域地形图等高线和实际水系数据，采用Arcgis软件平台生成1km网格上的标量矩阵，以便在生成数字水系、子流域边界、数字坡度、数字河长要素时使用；

(2)计算单元划分：运用矩形网格划分法或自然子流域-水文响应单元划分法，将流域细分为若干个计算单元，以考虑流域下垫面和气候因素的时空变异性；

(3)计算单元雨量插值：采用降水空间分布点雨量插值方法，将雨量代表站实测雨量插值到各计算单元；

2)所述产流计算是：采用新安江模型分别对上述数字流域的各计算单元产流过程进行半分布式模拟计算；

所述汇流计算过程是：

(1)计算单元汇流计算：对于覆盖子流域的每一个网格单元，计算网格单元的汇流路径、汇流时间；将汇流时间相的网格单元合并作为一个子流域，采用流时线法汇流模型进行子流域产汇流计算；流量计算公式如下：

式中：Q_i为单元流域出流断面在第i时段出流量；h_i为第i时段地面净雨；ω_j为单元流域第j块流时面积；Δt为时段长；

(2)河系汇流计算：采用马斯京根分段连续演算法将每个计算单元的流量进行汇流演算到子流域出口并进行算术叠加，再将该子流域入流进行马斯京根河道汇流演算至子流域出口，将这两部分合并作为该子流域的出流，即天然径流。

3.根据权利要求2所述的基于改进新安江模型的实际径流量预报方法，其特征在于：所述研发用水总量统计模块，对农业灌溉用水量和非农业灌溉用水量分别进行统计；具体按照如下步骤进行：

(1)首先统计农业灌溉用水量，包括水稻灌溉用水量和旱作物灌溉用水量：

①水稻灌溉用水量统计，包括灌排期用水量和插秧泡田期用水量；灌排期用水量计算公式为：

H_i+1＝H_i+P_i+D_i-E_i-Rcf_i

E_i＝K_r×K₁×Ep_i

插秧泡田期用水量计算公式为：

ΔV＝(WM-W₀+H_t)/d+(R_f+R_e)

W_i+1＝W_i+H_i+P_i-Et_i-Rf_i

式中：H_i为水稻田i时段初水深；H_min、H_max、H_p为水稻生长的适宜水深下限、适宜水深上限和最大水深，按参考灌溉试验站数据取值；D_i为水稻田i时段灌溉量；P_i为i时段降雨量；E_i为水稻i时段生长需水量；Rcf_i为水稻田i时段下渗量；Ep_i为蒸发皿i时段蒸发量；K₁为水面蒸发量折算系数；K_r为水稻生长需水系数；W_i为水稻田i时段初土壤湿润层储水量；Et_i为i时段水面蒸发量；Rf_i为泡田期i时段渗漏量；ΔV为泡田期日最大灌水量；WM为田间持水量；W₀为泡田期初土壤含水量；H_t为泡田期末田间蓄水深；d为泡田期天数；R_f为泡田期平均每天渗漏量；R_e为泡田期平均每天水面蒸发能力量；

②旱作物灌溉用水量统计；对于蓄满产流为主的南方湿润地区，旱作物灌溉用水量计算公式如下：

W_i'₊₁＝W_i'+P_i-k×Ep_i

式中：Dh_i为旱作物i时段灌溉用水量；W_max为土壤湿润层旱作物生长适宜含水量；W_min为土壤湿润层旱作物生长最小含水量，大于凋萎含水量，土壤湿润层含水量低于该值就应灌溉；W_i'为旱田i时段初土壤湿润层储水量；k为流域综合蒸散发折算系数；β_i为旱田i时段土壤湿润层相对于田间持水量的相对含水量；β_min为农作物生长土壤湿润层最小相对含水量；β_max为农作物生长土壤湿润层适宜相对含水量；

(2)然后统计非农业灌溉用水量，包括生活、工业、林牧渔畜用水量：

①生活用水量统计，包括城镇生活和农村生活用水量；城镇生活用水量根据城镇水厂取水计量监控数据，结合城镇生活供水比例进行统计；计算公式如下：

农村生活用水量根据农村生活历史用水量数据；计算公式如下：

式中：为城镇生活第i日用水量；为城镇水厂第i日取水量；k_sc为城镇生活年供水比例；为农村生活第i年度第j天用水量，n为历史序列年份数，f(x)为用水量预测模型；

②工业用水量统计，包括管网供水企业用水量和自备取水企业用水量；管网供水企业用水量从城镇水厂取水量中扣除城镇生活用水量得到；计算公式如下：

自备取水企业用水量中在线监控的用水量根据监控数据直接统计；而离线计量的用水量根据历史用水量数据；计算公式如下：

式中：D_gg为管网工业用第i日水量；在线监测的自备企业第i日用水量；第j家在线监测的自备企业第i日取水量；T为在线监测自备企业数量；为未在线监控的自备工业第i年度第j月用水量；

③林牧渔畜用水量统计，包括林地灌溉、园地灌溉、草地灌溉、渔场养殖、大牲畜养殖、小牲畜养殖用水量；首先根据各类用水定额，结合经济统计指标对其年用水量进行统计，然后根据典型用水过程分配得到逐日用水量；计算公式如下：

式中：为林牧渔畜第i日用水量，E_lmyc为林牧渔畜养殖定额，P_lmyc为林牧渔畜养殖数量，k_i为林牧渔畜第i日用水量占全年用水量的比例；

(3)最后对用水总量统计结果进行校正，具体过程如下：

设置生活、工业、农业用水量校正参数分别为K_s、K_g、K_n，以此来校准本次统计结果与水资源公报数据的偏差；采用AR自回归模型方法构建各行业用水量校正参数的预测模型；以参数K_g为例，设其历史序列为则未来时段的校正参数计算公式为：

式中：为t年度工业用水量校正参数；{c₁,c₂,c₃,…,c_p}为自回归参数系列；p为自回归阶数，值小于校正参数系列长度；ξ_t+1为t+1年度校正计算后的系统残差。