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申请/专利权人：清华大学

摘要：本发明提出一种基于产流类型分类的缺径流资料流域径流模拟方法及装置，属于流域水文模拟技术领域。其中，所述方法包括：根据流域干旱指数、坡度和地质松散物质类型，得到流域的主导产流类型；根据主导产流类型，构建对应的产流模型，并估计所述产流模型的参数；将待模拟时间段的降水和潜在蒸散发数据输入该产流模型，得到流域在该时间段的模拟径流序列。本发明适用于各种不同气候和下垫面组合条件下的缺径流资料流域径流模拟和预报，在无需流域径流资料的条件下，实现了仅基于少量流域特征信息得到缺径流资料流域的主导产流类型并构建对应的简洁的产流模型，能够合理地模拟缺径流资料流域的径流过程，模拟精度较高。

主权项：1.一种基于产流类型分类的缺径流资料流域径流模拟方法，其特征在于，包括：获取待模拟流域的干旱指数、坡度和地质松散物质类型，收集所述流域在选取的待模拟时间段的降水和潜在蒸散发数据；根据所述干旱指数、坡度和地质松散物质类型，得到所述流域的主导产流类型；根据所述主导产流类型，构建对应的产流模型，并估计所述产流模型的参数；将所述降水和潜在蒸散发数据输入所述产流模型，得到所述流域在所述时间段的模拟径流序列；其中，所述根据所述主导产流类型，构建对应的产流模型，包括：若流域的主导产流类型为广义超渗产流型，则构建新型超渗产流模型；所述广义超渗产流型包括超渗地面径流以和沿相对不透水界面侧向流动的沿壤中流；若流域的主导产流类型为广义蓄满产流型，则构建新型蓄满产流模型；所述广义蓄满产流型包括地下水位上升至地表引起的蓄满地面径流和地下水位上升至近地面相对透水层引起的地下水快速出流；所述新型超渗产流模型以降雨P为输入，所述新型超渗产流模型包括上层土壤蓄水体S1和下层土壤蓄水体S2，径流组分包括超渗径流Qie和基流Qg；发生降雨时，采用考虑流域分布特征的格林-安普特下渗曲线计算超渗径流Qie和入渗FA；上层土壤蓄水体S1以土壤入渗FA为输入，产生实际蒸散发ET；该模型考虑上层土壤田间持水能力在流域内的分布不均，在田间持水能力被满足的流域面积上，降雨入渗对下层土壤蓄水体S2产生补给Q12；下层土壤蓄水体S2基于非线性水库出流产生基流Qg；该模型表达式如下： 式中，FM为流域实际下渗能力；FC为模型参数，表示流域上层土壤蓄水量达到田间持水能力时的稳定下渗能力；KF为模型参数，表示渗透系数；Sfc为模型参数，表示土壤田间持水能力；S1为上层土壤蓄水体蓄水量；流域下渗能力-面积分配曲线近似采用指数形式： 式中，F为流域单点下渗能力；α为下渗能力小于F的流域面积占流域总面积之比；Fmm为流域单点最大下渗能力，Fmm＝FM1+BF；BF为模型参数，表示下渗能力-面积分配曲线的指数；对于日降雨量P，在P超过单点下渗能力的区域会产生超渗径流，而在其他区域则全部下渗； 式中，Qie为超渗径流量，FA为入渗量；上层土壤蓄水体S1的水量平衡方程为： 式中，S1为上层土壤蓄水体蓄水量；ET为实际蒸散发；Q12为上层土壤蓄水体向下层土壤蓄水体的补给； 式中，PET为潜在蒸散发； 式中，β为上层土壤田间持水能力-面积分配曲线的指数；下层土壤蓄水体S2的水量平衡方程为： 式中，S2为下层土壤蓄水体蓄水量；Qg为基流；Qg＝aS2b10式中，a和b为模型参数，为非线性水库出流参数；Q＝Qie+Qg11式中，Q为总径流量；式2-11即构成所述新型超渗产流模型；所述新型蓄满产流模型以降雨P为输入，所述新型蓄满产流模型包括上层土壤蓄水体S1和下层土壤蓄水体S2，其中上层土壤蓄水体S1被划分为张力水蓄水体S1T和自由水蓄水体S1F，径流组分包括蓄满径流Qse和基流Qg；降雨P先进入张力水蓄水体S1T，S1T产生蒸散发ET；所述新型蓄满产流模型考虑了张力水蓄水体S1T蓄水能力在流域内的空间分布不均，在S1T蓄水能力被蓄水量满足的区域，降雨对自由水蓄水体S1F产生补给R；自由水蓄水体S1F以R为输入，当自由蓄水体S1F内有水时，其稳定补给下层蓄水体S2，即Q12；所述新型蓄满产流模型考虑了自由水蓄水体S1F蓄水能力在流域内的空间分布不均，在S1F蓄水能力被蓄水量满足的区域，降雨对S1F的补给直接形成蓄满径流Qse；下层土壤蓄水体S2以Q12为输入，基于非线性水库出流产生基流Qg；该模型表达式如下：上层张力水蓄水体水量平衡为： 式中，P为降雨；ET为实际蒸散发；R为对自由水蓄水体的补给； 式中，PET为潜在蒸散发；为张力水蓄水量；为模型参数，表示张力水蓄水能力； 式中，βT为模型参数，表示张力水蓄水能力-面积分配曲线的指数； 式中，Qse为蓄满径流量；Q12为自由水蓄水体对下层蓄水体的补给； 式中，为张力水蓄水量；为模型参数，表示张力水蓄水能力；βF为模型参数，表示自由水蓄水能力-面积分配曲线的指数； 式中，cg为模型参数，表示补给系数；下层土壤蓄水体S2的水量平衡方程为： 式中：Qg为基流；Qg＝aS2b19式中，a和b为模型参数，为非线性水库出流参数；Q＝Qse+Qg20式中，Q为总径流量；式12-20即构成所述新型蓄满产流模型。

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百度查询： 清华大学 基于产流类型分类的缺径流资料流域径流模拟方法及装置