[发明专利]基于SWAT模型的流域天然径流计算方法

说明书

本发明公开了一种基于SWAT模型的流域天然径流计算方法，包括以下步骤：建立流域SWAT模型；基于SUFI‑2方法对天然子流域确定参数值并验证其正确性；建立各子流域参数与天然子流域参数相关关系；输入参数，通过SWAT模型计算流域天然水资源量。本发明充分利用了能反映流域天然径流情况的天然子流域的径流资料，建立典型子流域参数与下垫面变化剧烈的子流域参数的相关关系，进而将不确定性较低的参数展布到其他地区，提高整个目标流域天然径流模拟值的可靠性。同时，本发明也为天然径流的计算提供了新方法、新思路。

技术领域

本发明属于天然径流计算领域，尤其涉及一种基于SWAT模型的流域天然径流计算技术。

背景技术

近年来，随着经济社会的发展以及城市化进程的加快，许多流域的下垫面发生了变化。工农业取水、生活取水、地下水开采等人类活动使得实际测得的径流已然无法代表无人类活动影响下的天然径流。计算流域天然径流是流域水资源评价、水资源配置的基础，只有了解流域真实的天然产流，才能谈及合理利用。

计算天然径流的方法有很多，利用分布式水文模型模拟天然径流是方法之一。SWAT模型是考虑了流域整个产汇流物理过程的分布式水文模型，通过输入流域的气候数据、土壤分布数据和土地利用数据，模拟整个流域的水流运动。SWAT模型可以很好的应用于流域天然径流的模拟，有效解决上述下垫面变化以及人类取用水活动影响监测径流的问题。

目前，利用SWAT模型模拟天然径流存在以下不足：(1)模型自带参数值确定功能效率低。SWAT模型自带的参数值确定及敏感性分析功能效率较低、运算时间长。(2)参数值的不确定性大。由于天然径流难以测得，相应的历史水文数据缺乏，导致模型模拟的参数值存在很大的不确定性，进而导致模拟精度低下，模拟的径流依然无法代表天然径流。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明通过搜集DEM、土地利用和土壤等资料，建立基础数据库，在此基础上，对目标流域建立了流域SWAT模型。对流域中的天然子流域确定了相关模型参数值并验证其合理性，然后建立了天然子流域参数与其他子流域参数的相关关系，最后基于参数值确定后的模型计算流域的天然径流，提出了一种基于SWAT模型的流域天然径流计算方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于SWAT模型的流域天然径流计算方法，包括以下步骤：

步骤1，建立流域SWAT模型，构建基础数据库；

步骤2，基于SUFI-2方法对天然子流域确定参数值并验证其正确性；

步骤3，建立其余各子流域参数与天然子流域参数相关关系；

步骤4，输入参数，通过SWAT模型计算流域天然水资源量。

根据本发明的一个方面：所述步骤2的天然子流域为受人类活动影响小于预期值、具备历史实测径流资料的子流域，参数确定及验证的范围仅为天然子流域。所述步骤3的相关关系是将其余个子流域的下垫面情况以及是否与天然子流域接壤指标化，通过指标计算其余各子流域参数值。步骤4中的所述输入参数是代表天然状况下模型的参数。

进一步地，提供一种基于SWAT模型的流域天然径流计算方法，包括以下步骤：

步骤1，建立流域SWAT模型和基础数据库；所述基础数据库中的数据包括空间数据资料、土地利用资料、土壤空间分布资料、气象资料和水文资料；上述数据经数据清理、格式统一化处理和投影变换后添加到模型中；其中，空间数据资料、土地利用资料和土壤空间分布资料需要将其图层本身的地理坐标系统转换为投影坐标系统；

基础数据库建立完成后，利用DEM图提取流域水系；根据设定的子流域面积范围与子流域进出口的位置等进行子流域的划分；根据不同的下垫面情况，进一步划分水文响应单元HRUs；