[发明专利]土壤冻融过程中动态蓄水容量产流计算方法

权利要求书

1.土壤冻融过程中动态蓄水容量产流计算方法，其特征在于，步骤如下：

(A)根据土壤温度分布计算流域网格内不同时间的冻土深度；

(B)分析冻土深度的逐日空间分布状况，得到流域不同网格内包气带达到的随时间分布的田间持水量W’_m；

(C)找出流域不同网格内最大的田间持水量W’_mm，并计算流域最大持水量W_m，流域最大持水量W_m为：

式中，为流域蓄水容量曲线；

(D)根据得到的不同网格内最大的田间持水量W’_mm和流域最大持水量W_m，计算流域土壤冻融产流：

当P-E＞0，则产流，否则不产流，式中，P为降水量,E是蒸发量；产流量计算方法为：

若P-E+a＜W’_mm则局部产流，有

若P-E+a≥W’_mm,则全流域产流，有

R＝P-E-(W_m-W₀)

式中，R为产流量,W₀为流域初始土壤蓄水量；

b为流域蓄水容量曲线的方次。

2.根据权利要求1所述的土壤冻融过程中动态蓄水容量产流计算方法，其特征在于：采用土壤水热耦合迁移模型计算步骤(A)中的冻土深度，其中土壤水热耦合迁移模型为：

θ_u≤θ_max(T)

其中，θ_u、θ_i分别为土壤中未冻水、冰的体积含量，t、z分别为时间及空间坐标，D(θ_u)、K(θ_u)分别为非饱和冻土水分扩散率与导水率，ρ_i、ρ_w分别为冰和水的密度，T为土壤温度，C_vs、λ分别为土壤体积热容量、热导率，L为融化潜热，θ_max(T)为相应土壤负温度T条件下可能的最大未冻水含量；

冻土深度由温度小于0位置处的空间坐标确定。

3.根据权利要求2所述的土壤冻融过程中动态蓄水容量产流计算方法，其特征在于：

基于土壤水热耦合迁移模型推求的网格点冻土深度，通过下式转换为土壤蓄水量：

W₀＝h*θ_u

其中，W₀为土壤蓄水量，h为网格消融层深度。

4.根据权利要求3所述的土壤冻融过程中动态蓄水容量产流计算方法，其特征在于：步骤(B)包括流域单点动态蓄水容量计算和流域空间动态蓄水容量曲线获取：

流域单点动态蓄水容量计算：依据土壤冻融深度计算结果和土壤活动层上层土壤冻结和消融状态，获取流域单点逐日蓄水容量过程；

流域空间动态蓄水容量曲线：利用克里金插值法，对土壤特征参数比水容量c_w(θ_u)、非饱和冻土水分导水率K(θ_u)及非饱和冻土水分扩散率D(θ_u)和土壤体积热容量C_vs、土壤热导率λ进行空间插值分析，计算流域内每个网格内的土壤冻融深度和土壤活动层上层土壤冻结和消融状态，统计分析土壤冻融深度的逐日空间分布状况，绘制流域空间动态逐日蓄水容量曲线。

5.根据权利要求4所述的土壤冻融过程中动态蓄水容量产流计算方法，其特征在于：步骤(C)中，基于动态蓄水容量曲线的冻土产流计算方法，利用蓄满产流原理，计算得到流域入渗到土壤中的水量和产流两部分。