[发明专利]基于水动力相似的区域降雨模拟系统降雨过程设计方法

权利要求书

1.一种基于水动力相似的区域降雨模拟系统降雨过程设计方法，其特征在于，包括：

获取研究流域的矢量信息，并将其按设定比例缩小得到的模型流域导入室内降雨区中；

按照区域降雨人工模拟系统的空间剖分结构将室内降雨区划分成若干区块，并将模型流域位于的区块标记为流域子块；

采用研究流域中雨量站测量的日降雨量及雨量站与流域子块的权重，计算流域子块的日降雨量；

采用流域子块的日降雨量、雨量雨力关系模型、降雨历时及每个流域子块中模型流域的占比，计算模型流域的室外小时降雨量；

计算模型流域在室外的净雨量R：

其中，I₀为室外初损值；为室外平均下渗率；t_c为产流历时；P_后为室外降雨后期不产流的雨量；D为模型流域的室外小时降雨量；

根据模型流域的室外净雨量和室外出口断面流量，计算模型流域在室外的瞬时单位线u(0，t)：

其中，n′为反应模型流域调蓄能力的参数；Γ(n′)为n′的伽马函数；k′为线性水库的调蓄系数；e为自然对数；t为时间变量；M_Q⁽¹⁾、M_Q⁽²⁾分别为室外出口断面流量Q的一阶和二阶原点矩；M_R⁽¹⁾、M_R⁽²⁾分别为室外净雨量R的一阶和二阶原点矩；

根据模型流域在室外的瞬时单位线，构建模型流域在室外净雨为zmm的时段单位线：

其中，q(Δt，t)为室外时段单位线；Δt为净雨时段；F为模型流域面积；

基于水动力过程相似原理，计算模型流域i时段末的室内出口断面流量Q′_i：

Q′_i＝K₁K₂^3/2Q_i

其中，K₁为模型流域的水平比例尺；K₂为模型流域的垂直比例尺；Q_i为模型流域i时段末的室外出口断面流量，i＝1，2，…，l为流量过程线时段数；

根据室外净雨的时段单位线，计算模型流域第j时段末的室内净雨量：

其中，K₅为q(Δt，t)与模型流域的室内时段单位线q′的换算比例尺，K₅＜1；q′_i-j+1为i-j+1时段的室内时段单位线，i-j+1＝1，2，…n为单位线时段数，j＝1，2，…，m为净雨时段数；

根据模型流域的模型流域第j时段末的室内净雨量R′_j，计算模型流域的室内时段降雨量D′_j：

其中，I′₀为室内初损值；为室内平均下渗率；t_c为产流历时；P′_后为室内降雨后期不产流的雨量；

根据计算的所有室内时段降雨量，生成室内模型流域正上方人工降雨装置的降雨过程控制文件；

所述研究流域的矢量信息的生成方法包括：

获取研究流域的地形数据和雨量站的位置，并将地形数据和雨量站的位置导入ArcGis中生成研究流域的矢量信息。

2.根据权利要求1所述的基于水动力相似的区域降雨模拟系统降雨过程设计方法，其特征在于，所述流域子块的日降雨量的计算公式为：

其中，H_j为第j个流域子块的日降雨量；w_ij为第j个流域子块到第i个雨量站的权重；p_i为第i个雨量站的日降雨量；c为雨量站的总数量。

3.根据权利要求2所述的基于水动力相似的区域降雨模拟系统降雨过程设计方法，其特征在于，所述w_ij的计算公式为：

其中，r_ij为第j个流域子块到第i个雨量站的距离；b为权重指数；b＝0为平方法，b＝1为线性反比法，b＝2为RDS法。