【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水文水资源，具体涉及一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法。
技术介绍
1、相对于短期水文预报，月尺度径流预报具有较长的预见期，对于实现水资源科学管理和合理分配具有重要意义。现有技术中，普遍采用流域水文模型进行月尺度径流预报，流域水文模型包括分布式流域水文模型和概念性流域水文模型。概念性水文模型不仅具有与分布式流域水文模型相近的精度，而且具有结构简单、参数少、流域适用性强和过程机理清晰的优点，同时对数据的要求比较低，通常只需要降水量和潜在蒸散量等基础水文气象数据作为输入数据。现有的流域水文模型中，通常只包含两层或一层的储水层，降水径流过程过于概化，对于土壤水和地下水的产流过程解释不够清晰，从而降低了径流预测精度。此外，在径流预测时，需要采用潜在蒸散发作为输入数据。常见的潜在蒸散发的计算公式如彭曼公式需要较多的气象水文数据，包括气温、地面净辐射、土壤通量等，部分流域由于缺乏观测站点导致缺少必要的气象水文数据，从而无法得到潜在蒸散发，进而制约了径流预测。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，可有效解决上述问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，获得待预测流域的水文气象信息，包括流域所在纬度和流域在当前第i月的平均温度ti；
5、步骤s2，根据步骤s1获得的流域的水文气象信息，得到流
6、步骤s3，建立三层结构嵌套的月尺度径流预测模型；将流域水分的存储分为三个储水层，分别为地表水层、土壤水层和地下水层，根据所述月尺度径流预测模型和步骤s2得到的流域在第i月的潜在蒸散发fi，得到流域在第i+1预测月的地表径流oi+1、壤中流ui+1和基流bi+1，根据公式(1)，得到流域在第i+1预测月的流域总径流ri+1：
7、ri+1＝oi+1+ui+1+bi+1 (1)
8、由此实现流域的月尺度径流预测。
9、优选的，步骤s2具体为：
10、步骤s2.1，采用公式(2)，得到流域的太阳辐角ω：
11、
12、其中：ji为流域在第i月的15日在一年中的日数；
13、步骤s2.2，采用公式(3)，得到流域在第i月的潜在蒸散发fi：
14、
15、由此得到流域在第i月的潜在蒸散发fi。
16、优选的，采用以下方法，得到流域在第i+1预测月的地表径流oi+1：
17、步骤s3.1，采用公式(4)，得到第i月的地表水量di：
18、
19、其中：
20、yi为流域在第i月的可能蒸散发量；计算公式为：其中，a和b分别为模型的第一参数和模型的第二参数；wi代表流域在第i月的存水量；
21、步骤s3.2，采用公式(5)，得到流域在第i+1预测月的存水量wi+1：
22、wi+1＝pi+1+di(5)
23、其中：pi+1为已预测到的流域在第i+1预测月的降水量；
24、步骤s3.3，采用公式(6)，得到流域在第i+1预测月的地表径流oi+1：
25、
26、其中：
27、c为模型的第三参数。
28、优选的，采用以下方法，得到流域在第i+1预测月的壤中流ui+1：
29、步骤s3.4，采用公式(7)，得到流域在第i+1预测月的土壤水补给量ti+1：
30、
31、步骤s3.5，采用公式(8)，得到流域在第i月的土壤水储量si：
32、
33、步骤s3.6，采用公式(9)，得到流域在第i+1预测月的土壤水储量si+1：
34、
35、其中：
36、yi+1为流域在第i+1预测月的可能蒸散发量，计算公式为：wi+1通过步骤s3.2得到；
37、fi+1为流域在第i+1预测月的潜在蒸散发，计算公式为：i+1为已预测到的流域在第i+1预测月的平均温度；
38、步骤s3.7，采用公式(10)，得到流域在第i+1预测月的土壤水层对于地下水层的补给量qi+1：
39、
40、其中：
41、d为模型的第四参数；
42、e为模型的第五参数；
43、ui为流域在第i月的壤中流量；
44、步骤s3.8，采用公式(11)，得到流域在第i+1预测月的壤中流ui+1：
45、
46、由此得到流域在第i+1预测月的壤中流ui+1。
47、优选的，采用以下方法，得到流域在第i+1预测月的基流bi+1：
48、步骤s3.9，获得流域在第i月的地下水储量gi；
49、步骤s3.10，采用公式(12)，得到流域在第i+1预测月的地下水储量gi+1：
50、
51、其中：
52、f为模型的第六参数；
53、步骤s3.11，采用公式(13)，得到流域在第i+1预测月的基流bi+1：
54、bi+1＝fgi+1(13)
55、由此得到流域在第i+1预测月的基流bi+1。
56、本专利技术提供的一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法具有以下优点：
57、本专利技术提供一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，将水分在流域的存储分为三层结构，分别为地表水层、土壤水层和地下水层，充分考虑地表产流以及水分在土壤水层和地下水层的交换过程，从而提高月尺度径流预测精度。另外，针对部分区域缺乏潜在蒸散发数据集，或者没有完整的气象观测资料用于估算潜在蒸散发的问题，本专利技术提出一种基于温度和纬度的潜在蒸散发计算方法，为月尺度径流预测提供必要的输入数据来源。
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1.一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，其特征在于，步骤S2具体为：
3.根据权利要求1所述的一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，其特征在于，采用以下方法，得到流域在第i+1预测月的地表径流Oi+1：
4.根据权利要求3所述的一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，其特征在于，采用以下方法，得到流域在第i+1预测月的壤中流Ui+1：
5.根据权利要求4所述的一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，其特征在于，采用以下方法，得到流域在第i+1预测月的基流Bi+1：
【技术特征摘要】
1.一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，其特征在于，步骤s2具体为：
3.根据权利要求1所述的一种三层结构嵌套的月尺度径流预测方法，其特征在于，采用以下方法，得到流域在第i+1预测月的地...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾洪宾，章国勇，薛联芳，王伟营，王伶俐，
申请(专利权)人：水电水利规划设计总院，
类型：发明
国别省市：
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