[发明专利]一种考虑多要素的分布式水文模型子流域划分方法

说明书

本发明公开了一种考虑多要素的分布式水文模型子流域划分方法，涉及分布式水文模型计算单元划分应用技术领域，包括如下步骤：计算待划分流域各栅格流向和汇流累积数；设定伪河段长度阈值并删除；设定子流域划分的单点分割位置；对大面积水体进行编码并进行边界修改；对所述模拟河网栅格进行溯源检索，同时进行编码；以每一个模拟河网栅格作为起点，根据栅格流向对非模拟河网栅格进行溯源遍历，将所有汇入当前模拟河网栅格的非河网栅格的陆面编码设置为该模拟河网栅格的河网编码；生成子流域上下游拓扑关系表。本方法能够综合考虑子流域划分过程中的单点分割需求、将水库湖泊水面自动化处理划分到同一个子流域内。

技术领域

本发明涉及分布式水文模型计算单元划分应用技术领域，尤其涉及一种考虑多要素的分布式水文模型子流域划分方法。

背景技术

分布式水文模型是探索和认识复杂水文循环过程和机理的有效手段，也是解决许多水文实际问题的有效工具。在大流域模拟中，采用子流域划分方式能够保证一定模拟精度的同时缩短模型运行时间。子流域划分程度决定了模型模拟的精度。常规的子流域划分主要依赖天然水系分岔，将流入同一河段的区域划分为统一个子流域。这样往往会导致个别子流域面积过大，而且在模拟某些特定断面径流的时候只能采用上下游的断面模拟值代替，引起误差。有研究对这类问题进行了探索，使得能够针对同一河段上考虑人工取水口、水文站等位置进行子流域划分以及处理多个河段汇入同一河段的情况。在新时期分布式模型应用中，尤其在水量水质耦合模拟方面，希望能够将同一个水库、湖泊水体划分到单一的子流域内，从而能够将该类水体作为单一对象进行处理。另一方面，由于研究流域大，下垫面复杂，需要一套快捷有效的方法，在考虑以上多种因素影响基础上，能够自动完成子流域划分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑多要素的分布式水文模型子流域划分方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种考虑多要素的分布式水文模型子流域划分方法，包括如下步骤：

S1，以DEM数据为基础，计算待划分流域各栅格流向和汇流累积数，并基于汇流累积数采用某阈值提取模拟河网；

S2，设定一个伪河段长度阈值，使用该阈值将S1步骤提取的模拟河网中长度小于该阈值的河段删除；

S3，设定子流域划分的单点分割位置，用于在子流域划分的时候在相应位置断开形成2个子流域；

S4，将研究区内需要单独考虑的大面积水体进行自然数编号，并参照模拟河网位置适当进行边界修改，使得大面积水体范围内的模拟河网是连通的；

S5，对模拟河网从流域出口开始依次对所述模拟河网栅格进行溯源检索，同时对各模拟河网栅格按河段进行编码，并记录各编码之间的上下游关系及所在大水体编号；请注意，在编码过程中需要综合考虑单点分割位置、大面积水体范围、多支汇流等情况，并记录各编码之间上下游关系以及所在大水体编号；

S6，以每一个模拟河网栅格作为起点，根据栅格流向对非模拟河网栅格进行溯源遍历，将所有汇入当前模拟河网栅格的非河网栅格的陆面编码设置为该模拟河网栅格的河网编码；模拟河网栅格位置的陆面编码等于其河网编码；陆面编码是子流域编码的翻转；

S7，对S6步骤确定的陆面编码进行翻转处理，即采用最大编号减去栅格的编号再加1，得到栅格的子流域编码，从而对整个流域进行划分，同时生成子流域上下游拓扑关系表。

优选地，步骤S1中采用Gis软件的水文分析模块计算栅格流向和汇流累计数，具体包括：

所述栅格流向采用D8算法计算得出，即流向周边8个栅格中坡度最陡的栅格；汇流累积数是上游所有流入当前栅格的栅格数量。