[发明专利]基于水文与水动力模型耦合的未控区径流预报方法

权利要求书

1.基于水文与水动力模型耦合的未控区径流预报方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.利用SWAT模型构建控制区河网流域结构：

将流域河网数据、地形DEM数据、控制区流域出口测站位置作为ArcSWAT模型的输入，利用ArcSWAT模型的流域绘制模块，得到具有拓扑关系的控制区河网与子流域结构数据；

步骤2.利用Delft3D模型构建未考虑未控区径流的湖泊水动力模型：

将控制区流域出口断面实测径流、未考虑未控区的河流入湖点、湖泊边界、出湖口水位作为湖泊水动力模型的输入，构建未考虑未控区径流的湖泊水动力模型情景OrgScenario；利用湖泊实测水位与出湖口实测径流数据对OrgScenario情景的水动力模型进行参数率定与验证，得到Delft3D模型的率定参数及OrgScenario情景下的湖口径流模拟值；

步骤3.流域水文模型与湖泊水动力模型的耦合，包括：

步骤3-1.构建未控区河网流域结构：

根据上游控制区河网流域结构、未考虑未控区径流的湖泊水动力模型上边界，构建未控区河网流域结构：首先，使用SWAT模型绘制河网、子流域及各子流域出口；再编辑河网、子流域边界及各子流域出口；

步骤3-2.构建SWAT模型，计算未控区径流量：

将气象数据、土壤数据、土地利用类型数据、地形DEM数据、控制区与未控区河网流域数据作为SWAT模型的输入，构建整个流域的SWAT模型；利用控制区流域出口测站实测径流，分别率定各控制站对应的上游子流域的水文参数；并将水文参数迁移到对应的下游未控区子流域；计算未控区的径流量，未控区总径流量计算为整个流域出口总径流量与控制区流域出口总径流量的差值；

步骤3-3.未控区径流量分配：

根据流域内河网流域结构、入湖点位置，分别计算未控区流域对各个入湖点径流量的贡献；对于每一个入湖口，将未控区与控制区径流量进行加和计算，得到入湖点径流量；其中控制区径流量设定为实测数值；各入湖泊点径流量作为考虑未控区径流的湖泊水动力模型的入湖径流量；

步骤3-4.构建考虑未控区径流的湖泊水动力模型：

将考虑未控区径流的湖泊水动力模型的入湖径流量、考虑未控区径流的湖泊上边界、出湖口水位作为湖泊水动力模型的输入，模型参数设置为与OrgScenario情景中一样，构建考虑未控区径流的湖泊水动力模型情景AdjScenario，得到考虑未控区径流的湖泊出湖口径流的模拟值；

步骤4.未控区径流量模拟结果的验证：

通过对比湖泊水动力模型的OrgScenario与AdjScenario情景中出湖口径流的模拟精度，验证未控区径流模拟的有效性；其中，水动力模型的出湖口径流的模拟精度由判定系数和均方根误差来评价。

2.根据权利要求1所述的基于水文与水动力模型耦合的未控区径流预报方法，其特征在于：

其中，湖泊水动力模型上边界条件包括湖泊边界、河流入湖点、各入湖点的径流量；河流入湖点在湖泊的边界上；在OrgScenari情景中，河流入湖点为河流延长线与湖泊边界的交点；各入湖点径流量为入湖点对应的上游流域汇流量，用流域内河流出口断面的实测径流量表示。

3.根据权利要求1所述的基于水文与水动力模型耦合的未控区径流预报方法，其特征在于：

其中，在步骤3-1中，未控区子流域、河流、流域出口、湖泊入湖口的绘制应遵循以下约束条件：(1)未控区河网需连接上游控制区的河流和下游水体水动力模型上边界的入湖点；(2)将上游控制区流域的控制测站设置为未控区流域的入口；控制区流域的最下游边界应与未控区最上游边界重合；(3)未控区流域的出口必须与水动力模型上边界入湖点完全重合；而未控区流域最下游边界应与水体上边界重合；(4)未控区的子流域应覆盖未控区整个区域。