申请/专利权人：浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院)

申请日：2022-12-16

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN115796381B

主分类号：G06Q10/04

分类号：G06Q10/04;G06Q10/0631;G06F30/20;G06F17/11

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2023.03.31#实质审查的生效;2023.03.14#公开

摘要：本发明涉及一种水资源及节水管理方法。目的是提供一种基于改进新安江模型的实际径流量预报方法。该方法具有适用于中小流域、预报精度高的特点，可以为水资源及节水管理提供精确的实际径流量成果。技术方案是一种基于改进新安江模型的实际径流量预报方法，包括如下步骤：步骤1：基于新安江模型研发半分布式天然径流量预报模块，对天然径流量进行预报：所述研发半分布式天然径流量预报模块，包括数字流域构建、产流计算、汇流计算；计算流程参见图2。

主权项：1.一种基于改进新安江模型的实际径流量预报方法，包括如下步骤：步骤1：基于新安江模型研发半分布式天然径流量预报模块，对天然径流量进行预报；步骤2：研发用水总量统计模块，对农业灌溉用水量和非农业灌溉用水量分别进行统计；步骤3：研发基于改进新安江模型的流域水循环模型，计算实际径流量；步骤4：收集基础资料，对水循环模型参数进行率定；所述研发半分布式天然径流量预报模块，具体通过数字流域构建、产流计算和汇流计算进行：1）所述数字流域构建过程是：（1）流域要素数字化：利用流域地形图等高线和实际水系数据，采用Arcgis软件平台生成1km网格上的标量矩阵，以便在生成数字水系、子流域边界、数字坡度和数字河长要素时使用；（2）计算单元划分：运用矩形网格划分法或自然子流域-水文响应单元划分法，将流域细分为若干个计算单元，以考虑流域下垫面和气候因素的时空变异性；（3）计算单元雨量插值：采用降水空间分布点雨量插值方法，将雨量代表站实测雨量插值到各计算单元；2）所述产流计算是：采用新安江模型分别对上述数字流域的各计算单元产流过程进行半分布式模拟计算；所述汇流计算过程是：（1）计算单元汇流计算：对于覆盖子流域的每一个网格单元，计算网格单元的汇流路径和汇流时间；将汇流时间相的网格单元合并作为一个子流域，采用流时线法汇流模型进行子流域产汇流计算；流量计算公式如下： 式1式中：为单元流域出流断面在第时段出流量；为第时段地面净雨；为单元流域第j块流时面积；为时段长；（2）河系汇流计算：采用马斯京根分段连续演算法将每个计算单元的流量进行汇流演算到子流域出口并进行算术叠加，再将该子流域入流进行马斯京根河道汇流演算至子流域出口，将这两部分合并作为该子流域的出流，即天然径流；所述研发基于改进新安江模型的流域水循环模型，计算实际径流量，具体按照如下步骤进行：1）搭建流域二元水循环结构；基于天然径流量预报模型对流域降水-产流-入渗-蒸发-汇流的自然水循环过程的模拟，再根据水源工程与各用水户之间的取供耗排关系，搭建流域自然-社会二元水循环结构；2）基于改进新安江模型研发流域水循环模型；水循环模型在天然径流量预报模块基础上，添加了小水库塘坝调蓄模拟模块、控制性水库调蓄模拟模块和取供耗排模拟模块；（1）小水库塘坝调蓄模拟；山丘区子流域内部建有较多小水库、小山塘及小池塘；为模拟上述蓄水工程对子流域产汇流过程的影响，将多个小型工程概化为一个虚拟水库，通过模拟虚拟水库的调蓄过程，将小水库塘坝的调蓄影响加入到新安江模型的产汇流过程，计算公式如下： 式12 式13式中：为概化水库集水面积占子流域面积的比例；为概化水库时段初蓄水量；为子流域时段天然径流量；为概化水库时段供水量；为概化水库时段弃水量；为概化水库总库容；为概化水库兴利库容；为概化水库溢流系数；（2）控制性水库调蓄模拟；子流域出口控制性水库会显著改变子流域出流过程，进而影响河系汇流演算；为模拟控制性水库的影响，设置两种调蓄模拟方式，可择一选用：其一为水库调度规则模拟，即水库按照既定供水调度规则进行调蓄模拟；其二为水库自由蓄水模拟，即当水库蓄满才会向下游溢流；（3）取供耗排模拟；对水源供水过程、用户取水过程和用户退水过程进行模拟，具体过程如下： 水源供水过程模拟；基于水源天然径流量预报结果和其用水户用水总量统计结果，对水源向不同用水户的供水过程进行模拟，为水源实际径流量预报奠定基础；模型根据计算单元内某特定水源向城乡生活、工业、服务业、农业灌溉用水行业的实际供水次序进行调节计算，直至当日的可供水量依次全部分配给各用水部门；水源供水过程模拟计算公式如下： 式14式中：和分别为计算单元内用水优先序为的用水部门当日的用水量和供水量；为用水部门个数；为计算单元当日的取水量；为城镇生活、工业供水管网漏损率或农业灌溉水利用率； 用户取水过程模拟；基于用水户用水总量统计结果及其供水水源天然径流量预报结果，对用水户从不同水源的取水过程进行模拟；与水源供水过程模拟结合，实现区域水资源供用过程的完整模拟；模型根据计算单元内某特定用水户从水库水、塘坝水、河道水、外调水多种水源的实际取水顺序进行调节计算，直至满足该计算单元的当日需水量或者到最后一个供水源供水完毕为止；用户取水过程模拟计算公式如下： 式15式中：为计算单元中供水优先序为的水源当日的取水量；为供水源个数；为计算单元当日的用水量；为取水工程的供水能力；为水源当日的可利用水量；为区域取水限制总量； 用户退水过程模拟；计算单元内生活、工业、农业用水户取用水之后，经内部消耗后退水至河道中；用户退水计算公式如下： 式16式中：、、分别为计算单元生活、工业、农业用水户当日退水量；、、分别为计算单元生活、工业、农业取水户当日取水总量、、、为生活、工业、农业用水户退水系数；3）利用流域水循环模型计算实际径流量；基于流域水循环模拟结果，特定水源工程集水区域实际径流量是在其天然径流量的基础上，扣除水源供水量，再加上区域用水户退水量，计算公式如下： 式17式中：为水源实际径流量；为水源天然径流量；为水源向外供水总量；为水源工程集水区域或上游区域内用水户退水量。

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