一种基于陆气耦合的小流域洪水预报方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于陆气耦合的小流域洪水预报方法及系统，以解决小流域的洪水预报精度低的问题。所述的方法包括：设置模型参数；输入原始数据；通过分析原始数据判断产流方式，若产流方式是超渗产流，计算地表径流，将所述地表径流作为模拟径流；若产流方式是蓄满产流，计算土壤下渗量，并利用所述土壤下渗量计算基流和壤中流；当土壤不饱和时，根据所述基流和壤中流计算得出模拟径流；当土壤饱和时，还计算地表径流，并根据所述基流、壤中流和地表径流计算得出模拟径流。本发明专利技术适用于小流域的模拟径流计算，通过理论与实践的结合，使得计算结果更加精确，适合短期或超短期的径流预报，并且预报精度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水文气象，特别是涉及一种基于陆气耦合的小流域洪水预报方法及系统。
技术介绍
水文预报是根据前期和现时的水文、气象等信息，对未来一定时段内水文情势做出的定性或定量预报。水文预报是水文学为经济和社会服务的重要方面，特别是对灾害性水文现象做出预报，对综合利用大型水利枢纽做出短期、中期和长期的预报，作用很大。洪水预报是水文预报中很重要的一部分，洪水预报有很多种方法，其中一种是通过预测径流来预报洪水，所述的径流为在水文循环过程中，沿流域的不同路径向河流、湖泊、沼泽和海洋汇集的水流。洪水预报中一个重要的领域是小流域的洪水预报。小流域通常是指二、三级支流以下以分水岭和下游河道出口断面为界集水面积在IOOkm2以下的相对独立和封闭的自然汇水区域。水利上通常指面积小于IOOOkm2或河道基本上是在一个县属范围内的流域。由于小流域的山区监测站点少甚至没有站点，导致了水文资料匮乏，多采用人工预报。目前小流域洪水的人工预报主要是采用间接法推求，该方法首先是假定雨洪同频，由设计暴雨推求设计洪水，主要方法有推理公式法、7综合瞬时单位线法、地区经验公式法、历史洪水调查分析法等。推理公式法又称“合理化公式”法，是基于暴雨形成洪水的基本原理推求设计洪水洪峰流量的方法。此种方法人为因素较大，缺乏理论基础，因而导致对洪水的预报精度也比较低。因而，目前在小流域洪水的预报中，对洪水的预报精度较低，不能满足对洪水预报的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于陆气耦合的小流域洪水预报方法及系统，以解决小流域的洪水预报精度低的问题。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种基于陆气耦合的小流域洪水预报方法，包括设置模型参数；输入原始数据；通过分析原始数据判断产流方式，若产流方式是超渗产流，计算地表径流，将所述地表径流作为模拟径流；若产流方式是蓄满产流，计算土壤下渗量，并利用所述土壤下渗量计算基流和壤中流；当土壤不饱和时，根据所述基流和壤中流计算得出模拟径流；当土壤饱和时，还计算地表径流，并根据所述基流、壤中流和地表径流计算得出模6拟径流。优选的，所述设置模型参数，包括设置地下水补充系数，最大下渗损失，壤中流出流系数，地下径流系数，下渗损失指数，土壤蓄水容量和截留储存容量参数作为模型参数。优选的，所述输入原始数据，包括输入未来某时段的气象预报降雨量，和虚拟预报与实测流量相结合的数据，并输入气象因子作为原始数据，所述原始数据包括时段降雨量，植被截留储蓄量，潜在蒸发能力，土壤湿度，经验参数和地下水蓄水量。优选的，当产流方式是超渗产流时，所述计算地表径流，包括按照下述公式计算植被截留剩余流量INR = MAX [ (RAI N+1NS-1 NSC)，0]其中，INR为植被截留剩余流量，RIAN为时段降水量，INS为植被截流储蓄量，INSC 为截留储蓄容量参数，MAX表示两个数值中取大的数值；将所述植被截留剩余流量作为所述地表径流。优选的，计算土壤下渗量，包括下渗率与植被截留剩余流量中取最小的数值作为土壤下渗量；所述下渗率为0.95*^Χ—L 」INF = COEFF X e 置其中，INF为下渗率，COEFF为最大下渗损失，S为下渗损失指数，SMS为土壤湿度， SMSC为土壤蓄水容量；所述植被截留剩余流量为INR = MAX[(RAIN+1NS-1NSC)，0]其中，INR为植被截留剩余流量，RIAN为时段降水量，INS为植被截流储蓄量，INSC 为截留储蓄容量参数，MAX表示两个数值中取大的数值。优选的，利用所述土壤下渗量计算壤中流，包括按照下列公式计算壤中流SRUN = SUB χχ RMOSMSC其中，SRUN为壤中流，SUB为壤中流出流系数，SMS为土壤湿度，SMSC为土壤蓄水容量，RMO为土壤下渗量。优选的，利用所述土壤下渗量计算基流，包括根据土壤下渗量计算土壤蓄水量； 判断土壤蓄水量是否达到饱和；当土壤蓄水量达到饱和时，计算地下水蓄水量；判断地下水蓄水量是否达到饱和；当地下水蓄水量达到饱和时，计算基流。优选的，根据土壤下渗量计算土壤蓄水量，包括土壤湿度加上土壤湿度补充量作为所述土壤蓄水量；土壤下渗量减去壤中流，再减去地下水蓄水补充量作为所述土壤湿度补充量。所述地下水蓄水补充量为REC = CRAK χ UxSMS X(RMO-SRUN)SMSC+ SMS其中，REC为地下水蓄水量，CRAK为地下水补充系数，U为经验参数，SMS为土壤湿度，SMSC为土壤蓄水容量，RMO为土壤下渗量，SRUN为壤中流。优选的，计算地下水蓄水量，包括地下水蓄水补充量加上原始数据输入的地下水蓄水量作为所述地下水蓄水量。优选的，计算基流，包括地下径流系数乘以地下水蓄水量作为所述基流。优选的，当土壤饱和时，计算地表径流，包括植被截留剩余流量减去土壤下渗量作为所述地表径流。优选的，当土壤不饱和时，根据所述基流和壤中流计算得出模拟径流包括基流加上壤中流作为所述模拟径流；当土壤饱和时，根据所述基流、壤中流和地表径流计算得出模拟径流包括基流加上壤中流，再加上地表径流作为模拟径流。本专利技术还公开了一种基于陆气耦合的小流域洪水预报系统，包括输入模块，用于设置模型参数，并输入原始数据；超渗产流模块，用于判断产流方式是超渗产流时，计算地表径流，所述地表径流将作为模拟径流；蓄满产流模块，用于判断产流方式是蓄满产流时，计算土壤下渗量，并利用所述土壤下渗量计算基流和壤中流；模拟径流计算模块，用于计算模拟径流，若产流方式是超渗产流，根据所述地表径流得到模拟径流；若产流方式是蓄满产流，当土壤不饱和时，根据所述基流和壤中流计算得出模拟径流，当土壤饱和时，还计算地表径流，并根据所述基流、壤中流和地表径流计算得出模拟径流。优选的，所述输入模块，包括模型参数设置子模块，用于设置地下水补充系数，最大下渗损失，壤中流出流系数，地下径流系数，下渗损失指数，土壤蓄水容量和截留储存容量参数作为模型参数；原始数据输入子模块，用于输入未来某时段的气象预报降雨量，和虚拟预报与实测流量相结合的数据，并输入气象因子作为原始数据，所述原始数据包括时段降雨量，植被截留储蓄量，潜在蒸发能力，土壤湿度，经验参数和地下水蓄水量。优选的，所述超渗产流模块按照下述公式计算植被截留剩余流量INR = MAX[(RAIN+1NS-1NSC)，0]其中，INR为植被截留剩余流量，RIAN为时段降水量，INS为植被截流储蓄量，INSC 为截留储蓄容量参数，MAX表示两个数值中取大的数值；所述超渗产流模块将所述植被截留剩余流量作为所述地表径流。优选的，所述蓄满产流模块包括土壤下渗量计算子模块，用于计算土壤下渗量， 将下渗率与植被截留剩余流量中取最小的数值作为所述土壤下渗量；所述下渗率为「0048本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于陆气耦合的小流域洪水预报方法，其特征在于，包括：设置模型参数；输入原始数据；通过分析原始数据判断产流方式，若产流方式是超渗产流，计算地表径流，将所述地表径流作为模拟径流；若产流方式是蓄满产流，计算土壤下渗量，并利用所述土壤下渗量计算基流和壤中流；当土壤不饱和时，根据所述基流和壤中流计算得出模拟径流；当土壤饱和时，还计算地表径流，并根据所述基流、壤中流和地表径流计算得出模拟径流。

【技术特征摘要】
1.一种基于陆气耦合的小流域洪水预报方法，其特征在于，包括 设置模型参数；输入原始数据；通过分析原始数据判断产流方式，若产流方式是超渗产流，计算地表径流，将所述地表径流作为模拟径流；若产流方式是蓄满产流，计算土壤下渗量，并利用所述土壤下渗量计算基流和壤中流；当土壤不饱和时，根据所述基流和壤中流计算得出模拟径流； 当土壤饱和时，还计算地表径流，并根据所述基流、壤中流和地表径流计算得出模拟径流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置模型参数，包括设置地下水补充系数，最大下渗损失，壤中流出流系数，地下径流系数，下渗损失指数， 土壤蓄水容量和截留储存容量参数作为模型参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入原始数据，包括输入未来某时段的气象预报降雨量，和虚拟预报与实测流量相结合的数据，并输入气象因子作为原始数据，所述原始数据包括时段降雨量，植被截留储蓄量，潜在蒸发能力，土壤湿度，经验参数和地下水蓄水量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当产流方式是超渗产流时，所述计算地表径流，包括按照下述公式计算植被截留剩余流量 INR = MAX[(RAIN+INS-INSC),0]其中，INR为植被截留剩余流量，RIAN为时段降水量，INS为植被截流储蓄量，INSC为截留储蓄容量参数，MAX表示两个数值中取大的数值； 将所述植被截留剩余流量作为所述地表径流。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算土壤下渗量，包括 下渗率与植被截留剩余流量中取最小的数值作为土壤下渗量； 所述下渗率为游λ!INF = COEFF χ e 置其中，INF为下渗率，COEFF为最大下渗损失，S为下渗损失指数，SMS为土壤湿度，SMSC 为土壤蓄水容量；所述植被截留剩余流量为 INR = MAX[(RAIN+INS-INSC),0]其中，INR为植被截留剩余流量，RIAN为时段降水量，INS为植被截流储蓄量，INSC为截留储蓄容量参数，MAX表示两个数值中取大的数值。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述土壤下渗量计算壤中流，包括 按照下列公式计算壤中流SRUN = SUB χ χ RMO SMSC其中，SRUN为壤中流，SUB为壤中流出流系数，SMS为土壤湿度，SMSC为土壤蓄水容量， RMO为土壤下渗量。7.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，利用所述土壤下渗量计算基流， 包括根据土壤下渗量计算土壤蓄水量； 判断土壤蓄水量是否达到饱和； 当土壤蓄水量达到饱和时，计算地下水蓄水量； 判断地下水蓄水量是否达到饱和； 当地下水蓄水量达到饱和时，计算基流。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据土壤下渗量计算土壤蓄水量，包括 土壤湿度加上土壤湿度补充量作为所述土壤蓄水量；土壤下渗量减去壤中流，再减去地下水蓄水补充量作为所述土壤湿度补充量。 所述地下水蓄水补充量为9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，计算地下水蓄水量，包括地下水蓄水补充量加上原始...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，张浩，
申请(专利权)人：大唐软件技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11