[发明专利]一种适合喀斯特地区的概念式水文模型组合预报方法

权利要求书

1.一种适合喀斯特地区的概念式水文模型组合预报方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1，搜集水文模型输入资料，包括区域历史观测降雨、蒸发、径流的水文气象数据及流域的DEM地形资料，将实测水文气象数据分为两部分，一部分用于模型率定，一部分用于模型检验；

步骤2，提取河网、水系，进行子流域的划分，采用泰森多边形方法计算各子流域面平均雨量和蒸发量；

步骤3，对研究区域建立概念式岩溶水箱模型；

步骤4，构建融合蓄满产流和岩溶水文特性的组合预报体系；

步骤5，组合水文模型参数多目标优选，具体的，利用多目标优化算法以洪量目标、确定性目标和洪峰目标作为目标函数优化率定各个水文模型参数；

步骤6，开展实时降雨-径流预报，并从水源划分和退水时期的径流特点入手，判定组合模型的合理性和可靠性。

2.根据权利要求1中所述的一种适合喀斯特地区的概念式水文模型组合预报方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

(2-1)河网水系提取、子流域划分具体为：借助ArcGIS工具对流域DEM数据依次利用填洼工具、流向工具、流量工具、分水岭工具得到流域边界及河网水系，通过捕捉子流域的出口点，再利用分水岭工具将流域划分为若干个小流域，

(2-2)面蒸发、面降雨量计算，具体为，利用ArcGIS中的泰森多边形工具，根据流域内雨量站对流域进行划分，计算每个多边形的面积，计算每个站点所代表的多边形面积占总流域面积的权重，根据每个站点的权重将各个站点的降雨量与蒸发量转换为流域的面雨量和面蒸发量，再根据历史资料的长度将数据划分为率定期与检验期，其中：

式中：为流域面降雨量，单位为mm；x_i为雨量站i点降雨量，单位为mm；f_i为雨量站i代表的流域面积；A为流域总面积。

3.根据权利要求2中所述的一种适合喀斯特地区的概念式水文模型组合预报方法，其特征在于：

所述步骤3中岩溶水文模型由两个水箱组成，水箱V₁代表整个岩溶区域，其作用是将径流划分成不同水源，包括快速径流R_KS、直接岩溶水R_KB、岩溶地下径流R_KG，水箱V₂代表表层岩溶，用于对直接岩溶水进行调蓄出流，其具体包括如下子步骤：

(3-1)岩溶面积上降水P去除本时段蒸发E作为岩溶蓄水库V₁的输入，S_K为岩溶蓄水库的当前蓄水量，当蓄水量S_K大于岩溶蓄水库的蓄水容量K_M时，超过部分作为快速岩溶地表径流R_KS，R_KS公式表达式为：

(3-2)剩下蓄水容量V₁分别按线性出流系数K_KB、K_KG出流形成直接岩溶径流R_KB和岩溶地下径流R_KG，门槛参数H_K用于反映岩溶垂直节理发育程度，只有当S_K超过H_K时才会产生直接岩溶径流R_KB，其计算公式为：

R_KG＝K_KG×S_K,S_K≥0 (4)

(3-3)直接岩溶径流R_KB进入岩溶调蓄水箱V₂进行调蓄输出，调蓄公式为：

Q_K＝Q_K0×C_K+(1-C_K)×R_KB×U (5)

式中：Q_K是水箱V₂的输出流量；Q_K0是上一时段V₂输出流量；C_K是消退系数；U是单位转换系数。