[发明专利]一种区分坡面和沟道汇流速度差异的地貌单位线构建方法

权利要求书

1.一种区分坡面和沟道汇流速度差异的地貌单位线构建方法，其特征在于：所述方法基于水文“粒子说”假定，设定每个栅格上均有一雨滴粒子，该粒子会有一条固定路径流到流域出口，所述方法包括以下步骤：

1)采集小流域数字高程模型数据；

2)采用D8算法计算小流域的流向数据，提取小流域的水系，将栅格区分为坡面栅格和沟道栅格；

3)确定时段单位线的计算时段Δt；

4)计算每个雨滴粒子沿着固定的流路到达流域出口的时间；

5)统计每个时段内到达流域出口的雨滴粒子数量以及其占总粒子数的相对百分比；

6)将各相对百分比依次相加得到S曲线；

7)根据S曲线计算该流域的无因次时段单位线，如式(1)

u(Δt,t)＝S(t)-S(t-Δt)(1)

式中：u(Δt,t)为时段为Δt的无因次单位线在t时刻的数值；S(t)为t时刻S曲线值；S(t-Δt)为t-Δt时刻S曲线值；

8)将无因次时段单位线转为时段单位线，如式(2)

q(Δt,t)=10F3.6Δtu(Δt,t)---(2)]]>

式中：q(Δt,t)为时段为Δt的单位线在t时刻的数值；F为流域面积，单位为km²，Δt以小时计。

2.根据权利要求1所述的地貌单位线构建方法，其特征在于：山丘区流域集水面积大于2.5km²，对步骤8)所获得的时段单位线采用线性水库法进行一次调蓄计算。

3.根据权利要求1所述的地貌单位线构建方法，其特征在于：步骤2)中将坡面栅格的属性赋值为0，将沟道栅格的属性赋值为1。

4.根据权利要求1所述的地貌单位线构建方法，其特征在于：步骤3)确定的计算时段Δt可以是任意时间步长，不局限于水文领域常用的以1h为时段的时间步长。

5.根据权利要求1所述的地貌单位线构建方法，其特征在于：步骤4)的具体计算方法为：根据粒子每一步运动的距离除以相应的汇流速度，得到粒子单步运动的时间；将粒子从开始位置运动到流域出口位置所经历的所有单步运动时间相加即可得到该粒子汇流时间，即所述雨滴粒子沿着固定的流路到达流域出口的时间。

6.根据权利要求5所述的地貌单位线构建方法，其特征在于：

当粒子在坡面上运动时，采用式(3)计算汇流速度，

式中：K_坡为坡面汇流系数，J_坡为流域坡面平均坡度；

而当粒子进入沟道后，采用式(4)进行计算汇流速度，

式中：K_沟为沟道汇流系数，J_沟为流域沟道平均坡度。

7.根据权利要求5所述的地貌单位线构建方法，其特征在于：粒子从一个栅格运动到另一个栅格的路径长度有两种，正向运动的距离是栅格的长度L，对角运动的距离为

8.根据权利要求1所述的地貌单位线构建方法，其特征在于：步骤5)计算出的各时段内到达流域出口的雨滴粒子数量占总粒子数的相对百分比依次累积相加得到的值即S曲线在Δt,2Δt,3Δt......nΔt时刻处的坐标值。