[发明专利]一种水土保持工程减水减沙效益定量评价方法

摘要

本发明涉及一种水土保持工程减水减沙效益定量评价方法，包括地形数字化处理；水土保持措施数据收集；其他数据收集与处理；水沙计算；判断；传递变量参数；模型参数的率定和模型验证；设置水土保持情景；生成不同水土保持情景下的水沙过程数据；分析计算不同水土保持情景的保水保土效益；比较并结束。本发明通过收集坡面的水土保持措施的数据以及其他水文、气象数据，利用不同分辨率的栅格DEM数据或等高带数据为平台，以山坡真实水沙物理过程为图景，实现了坡面降雨‑径流和侵蚀‑泥沙过程的耦合模拟计算能力，在精确水沙过程计算的前提下，对不同时期的坡面水土保持状况进行比较分析，十分精确的获得水土保持措施的效果。

主权项

一种水土保持工程减水减沙效益定量评价方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：地形数字化处理的步骤：用于DEM数据为基础，以ArcGIS水文模块为主要工具，采用D8法，建立以栅格为基本计算单元的坡面水文过程计算所需的地形数据、汇流关系数据文件，以这些文件为基础，建立坡面侵蚀与泥沙输移过程计算所需的地形数据文件；水土保持措施数据收集的步骤：用于收集模拟区域内不同时间的坡面植被、土壤、土地利用情况，以及水土保持措施情况，形成不同时间段的水土保持数据集；其他数据收集与处理的步骤：用于收集模拟区域内及其附近的水文、气象，其中水文气象数据包括降雨、平均风速、平均气温、日照时数、空气相对湿度，对收集到的数据按照模拟计算所需的时间步长进行处理和空间匹配处理，同时进入“坡面水文过程计算的步骤”和“坡面侵蚀与泥沙输移过程计算的步骤”；水沙计算的步骤：用于输入模型率定参数或应用参数，进行流域水文过程计算、坡面侵蚀与泥沙输移过程计算：所述的流域水文过程计算为：从坡面顶端的计算单元开始，进行计算单元中坡面水文过程计算，包括：蒸发蒸腾、入渗、地表径流、壤中径流、坡面汇流、积雪融雪计算，以及河道汇流过程计算，如果存在上游计算单元则接收上游计算单元的参数，加入到计算中；所述的坡面侵蚀与泥沙输移过程计算为：从坡面顶端的计算单元开始，进行计算单元中坡面侵蚀与泥沙输送和移动过程模拟和计算，所述的模拟和计算包括：雨滴溅蚀模拟、薄层水流侵蚀模拟、股流侵蚀过程模拟、重力侵蚀过程模拟，以及河道与水库泥沙过程模拟，如果存在上游计算单元则接收上游计算单元的参数，加入到计算中；判断的步骤：用于根据汇流关系文件给定的计算关系， 进行过程计算和决定是否输出当前计算结果，如果“是”进入“计算偏差和率定参数的步骤”，如果“否”则进入“传递变量参数的步骤”；传递变量参数的步骤：用于收集“水沙计算的步骤”所获得的变量参数，并携带这些变量参数回到“水沙计算的步骤”，继续进行水沙计算；模型参数的率定和模型验证的步骤：如果输入的参数为模型率定参数，则通过计算偏差对水沙计算的准确度进行评价，以率定模型是否符合真实情况，并不断的调整参数并回到“水沙计算的步骤”进行计算，同时不断的进行偏差计算和比较，使模型计算与实际情况的偏差达到最小，并进行模型的验证，如果输入的参数为应用参数则跳过本步骤；设置水土保持情景的步骤：用于使用水土保持措施数据，设置多个年代的水土保持措施情景；水土保持治理通过植树、种草、封育、建设淤地坝措施改变流域的水沙过程，对应于模拟模型主要表现为土地利用、水利水保工程的变化；因此，通过改变模型用于计算的输入数据和参数的变化，重新运行模拟模型，即获得不同水土保持治理条件下的流域水沙过程，通过比较和计算不同的模拟结果，定量评价不同水土保持治理取得的减水减沙效益；生成不同水土保持情景下的水沙过程数据的步骤：用于将设计的水土保持情景数据运行计算，得到多个水土保持措施的水沙过程数据；分析计算不同水土保持情景的保水保土效益的步骤：用于对比不同水土保持情景下的水沙过程变化量进行分析；比较并结束的步骤：用于对各个情景水土保持情景的水土保持数据集所对应的水沙过程时间段数据进行比较，并输出比较结果，结束计算过程。