基于ABCD水文模型的流域泥沙预报模型构建方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115936194A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211472078.4(22)申请日2022.11.23(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市碑林区金花南路5号(72)发明人于坤霞贾路李占斌李鹏徐国策时鹏肖列许馗刘杰李梦楠阎思宇(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214专利代理师弓长(51)Int.Cl.G06Q10/04(2023.01)G06Q50/26(2012.01)G06F30/20(2020.01)G06F113/08(2020.01)权利要求书4页说明书10页附图2页(54)发明名称基于ABCD水文模型的流域泥沙预报模型构建方法(57)摘要本发明公开了一种基于ABCD水文模型的流域泥沙预报模型构建方法，具体包括如下步骤：首先，收集研究时段内研究流域控制水文站的逐月水文数据和流域内部及其周边气象站的逐月气象数据、流域内逐年水利工程设施数据和逐年NDVI栅格数据以及流域面积数据；其次，计算流域逐月面降雨量、面潜在蒸散发和逐年输沙量，并构建流域ABCD水文模型；接着，分别计算流域的逐年水利工程措施因子指数和NDVI平均值；最后，对泥沙计算模块进行参数的率定与验证，构建基于ABCD水文模型的流域泥沙预报模型。CN115936194ACN115936194A权利要求书1/4页1.基于ABCD水文模型的流域泥沙预报模型构建方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1，确定研究流域和研究时段，收集研究时段内研究流域控制水文站的逐月水文数据；收集研究时段内研究流域内部及周边气象站的逐月气象数据；收集研究时段内研究流域内逐年水利工程设施数据和逐年NDVI栅格数据以及流域面积数据；步骤2，利用步骤1收集的研究时段内研究流域内部及周边气象站的逐月降雨数据、潜在蒸散发数据，计算流域逐月面降雨量和面潜在蒸散发；利用步骤1收集的研究时段内研究流域控制水文站的逐月流量数据、含沙量数据和流域面积数据，计算该流域的逐年输沙量；步骤3，利用步骤1收集到的逐月流量数据和步骤2计算得到的流域逐月面降雨量和面潜在蒸散发，构建流域ABCD水文模型；步骤4，利用步骤1收集的研究时段内的研究流域的逐年水利工程设施数据、逐年NDVI栅格数据和流域面积数据，分别计算该流域的逐年水利工程措施因子指数和NDVI平均值；步骤5，构建泥沙计算模块，并利用最小二乘法和纳什系数对泥沙计算模块进行参数的率定与验证，构建基于ABCD水文模型的流域泥沙预报模型。2.根据权利要求1所述的基于ABCD水文模型的流域泥沙预报模型构建方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：步骤2.1，利用步骤1收集的研究时段内研究流域内部及周边气象站的逐月降雨数据、潜在蒸散发数据，采用算数平均法分别计算流域逐月面降雨量和面潜在蒸散发，具体计算公式如下：式中，和分别为第i个月的面降雨量和面潜在蒸散发量，mm；Pj,i和E0j,i分别第i个月研究流域内部及周边气象站中的第j个气象站的降雨量和潜在蒸散发量，mm；n为研究流域内部及其周边气象站的个数；步骤2.2，利用步骤1收集的研究时段内研究流域控制水文站的逐月流量数据、含沙量数据和流域面积数据，通过逐月求和计算该流域的逐年输沙量，具体公式如下：3式中，Sobs,k为第k年的实测输沙量，亿t；qsk,l为第k年第l个月的含沙量，kg/m；Qk,l为第k年第l个月的流量，mm；F为流域面积，km2。3.根据权利要求2所述的基于ABCD水文模型的流域泥沙预报模型构建方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：步骤3.1，根据如下公式(4)～(13)建立ABCD水文模型原理：Pi‑Ei‑DRi‑GRi＝Sti‑Sti‑1(4)；Wi＝Pi+Sti‑1(5)；2CN115936194A权利要求书2/4页Ei＝Yi‑Sti(8)；DRi＝(1‑c)·(Wi‑Yi)(9)；GRi＝c·(Wi‑Yi)(10)；Gi＝(Gi‑1+GRi)/(1+d)(11)；GDi＝d·Gi(12)；Qsim，i＝DRi+GDi(13)；式中，Pi为第i个月的面降雨量，mm；Ei为第i个月的实际蒸散发，mm；DRi为第i个月的直接径流，mm；GRi为第i个月地下水补给量，mm；Sti为第i个月的土壤水储量，mm；Sti‑1为第i个前一个月的土壤水储量，mm；E0，i为第i个月的面潜在蒸散发，mm；Wi为有效水量，mm；Yi为可能蒸发量，mm；GDi为第i个月的基流量，mm；Gi为第i个月地下水储量，mm；年Gi‑1第i个月前一个月的地下水储量，mm；其中a、b、c、d为待定参数；步骤3.2，利用步骤1收集到的逐月流量数据和步骤2计算得到的流域逐月面降雨量和面潜在蒸散发，并将研究时段