[发明专利]一种流域汇流模拟估测方法

说明书

本发明涉及一种流域汇流模拟估测方法，引入分布式水文模型，基于下垫面与降雨参数，模拟流域产流过程。再根据模拟获得的产流量以及下垫面参数，模拟流域汇流过程，从而实现汇流估测，设计中有效体现了流域雨洪过程的空间分布差异与时间差异，对于小微流域的模拟具有较高的精度；而且方法无需流域出口的水文站历史数据就可以进行雨洪模拟，可以实现对大范围流域中任意一点的上游集水区流域进行模拟，具有较高的灵活性与实用性；同时设计方法完全基于栅格计算原理进行模拟运算，运算速度快；并且依据应用需求通过调整栅格数据的分辨率可以进一步加快模拟运算速度，以便于进行快速的大量实验。

技术领域

本发明涉及一种流域汇流模拟估测方法，属于水文预测技术领域。

背景技术

随着中国海绵城市建设理念的发展与转变，海绵城市规划开始关注城市周边集水区流 域在降雨时对城市河道产生的影响。对于山地丘陵地区，这些地区流域由于地形复杂、平 均坡度较大等因素，使得流域内降雨所形成的径流过程具有时间段、水流强度大等特点， 极易使得下游城市建成区内部河道水位的快速上涨，从而影响城市雨水排放功能，形成洪 涝灾害。因此模拟暴雨情景下城市周边集水区的小微流域的产汇流过程、以及模拟预测入 城河道断面的流量变化过程，可以为滞洪湿地、滞洪水库等大中型海绵体的规划建设提供 有效的数据与支持，这就需要引入水文学领域成熟的流域水文模型。

现有对此的应用方法包括传统单位线法、分布式单位线法、空间分布式汇流时间方法， 其中，传统单位线法是由Sherman于1932年提出的一种能够模拟径流过程的工具，该工 具基于历史水文监测资料，推算流域在单位时段内均匀分布的单位地面净雨量在该流域出 口断面形成的单位径流过程线。通过应用倍比假定与叠加假定解决降雨时长与净雨量的差 异，实现对未来降雨情景下流域出口断面流量过程线的模拟。传统单位线法通过对实测的 流域降雨和径流单位基础数据进行对比、统计和制图等常规技术的分析处理，就实现了最 简单的降雨和径流的一维过程模拟。但是此方法依旧存在着问题与缺点，该方法是一种集 总式模型，由于其没有体现流域降雨与下垫面的空间差异性，在小微流域的模拟预测误差 较大；而且该方法基于流域出口断面的实测径流资料，无法对于无水文资料的流域进行模 拟预测。

分布式单位线概念是由Maidment提出的，是一种能够反映流域几何特征与地形特征 的类单位线法。分布式单位线法通过流域DEM栅格数据确定每个格网单元的流向，使用固 定流速计算流域内各格网单元内产生净流汇流至流域出口的汇流时间，获得流域等流时面 (即在同一时段内汇流至流域出口的格网单元面)，进而计算得到单位线。但是此方法依 旧存在着问题与缺点，该方法没有表达流域各单元净雨量的空间差异性；而且由于采用固 定流速，无法表达汇流过程中河道流与坡面流的流速差异。

空间分布式汇流时间方法由谢华、都金康等所提出，该方法利用地表遥感覆盖信息和GIS作为支持，采用SCS-CN模型表达了流域净雨量的空间差异性。并引用国外相关研究成 果计算河道流流速与坡面流流速，进而得到更为准确的流域等流时面。大幅度的提高了模 拟精度。但是此方法依旧存在着问题与缺点，谢华、都金康等的文章中对方法描述较为笼 统，仅简单的描述了方法的基本思路与概念流程。缺乏对方法中所涉及的因子参数与计算 公式做深入的解读与分析，许多参数的取值方法依旧未知，难以将方法应用于其他流域与 降雨情景中，而且文章中虽然将流域格网单元划分为了河道流与坡面流，但并未给出不同 单元的判断方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流域汇流模拟估测方法，引入分布式水文模型， 基于城市规划中所能获得的各种相关图件资料与电子数据，系统地构建基于流域下垫面空 间数据，不依赖于水文站监测数据，能够高效实现流域汇流过程的模拟与估测。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种流域汇流模拟估 测方法，用于实现对目标地区中流域的汇流估测，包括如下步骤：

步骤A.构建目标地区所对应的流域下垫面参数；