基于城市建成区的分布式水文模型、构建及供水模拟方法

本发明涉及分布式水文模型应用，特别涉及一种基于城市建成区的分布式水文模型、构建及供水模拟方法。

背景技术：

1、分布式水文模型是探索水循环过程复杂机理的重要工具，已经在区域水资源综合管理、农业灌溉和城市取用水研究等领域的研究中发挥了不可替代的作用。其建模思路是考虑研究流域内气象条件和下垫面条件的空间异质性特征，采用网格、等高线、山脊线等特定处理方法，将研究区域划分为若干个水文模拟单元，分别输入不同的气象、土壤、植被、点源污染、农田管理等信息，各水文模拟单元都采用一组反映各自水文、水化学特征的参数计算产流和污染，再根据河网的长度、坡度、糙率、温度等因素演算流域出口的径流过程和水质过程。

2、尽管如此，传统的水文模型多是以产汇流机制为核心开发的，而在生活、工业取用水方面的设计有着重大的不足。主要表现为以下两个方面：

3、(1)我国城市生活和工业生产用水多是河道水、水库水、再生水、地下水、外源水等多种水源的供水模式，传统的分布式模型一般对水资源开发利用的处理较为粗略，并不考虑各水源的供水先后次序，大多仅以河道、水库等水源取水作为边界条件，采用从水源中直接扣除水量的方式模拟城市建成区的取水过程。

4、(2)城市建成区的生活生产用水不仅有水量需求，还有水质要求，尤其对河道、水库等地表水源。传统的分布式水文模型在取用水模拟时没有考虑水质变化对人类取用水的影响，可能会导致地表、地下取水模拟结果不能反映实际情况，从而使城市建成区的供水结构模拟结果出现偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于城市建成区的分布式水文模型、构建及供水模拟方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于城市建成区的分布式水文模型，包括：

4、水源基本信息读取模块，用于读取当前水文模拟单元的供水源、供水源供水先后次序、取水水质要求以及取水限制条件；

5、多水源分质供水模块，所述多水源分质供水模块包括：城市建成区识别单元、水源水质条件识别单元、取水限制条件识别单元以及水源取水计算单元；

6、所述城市建成区识别单元，用于确定水文模拟单元的土地利用类型；

7、所述水源水质条件识别单元，用于在水文模拟单元的土地利用类型为城市用地时，确定当前供水源的水质是否满足所述取水水质要求，并在所述当前供水源的水质不能满足所述取水水质要求时，根据所述供水源供水先后次序将下一供水源作为当前供水源，跳转至确定当前供水源的水质是否满足所述取水水质要求步骤；

8、所述取水限制条件识别单元，用于在水文模拟单元的土地利用类型为城市用地时，确定当前供水源的水量是否满足取水限制条件，并在所述当前供水源的水质不能满足取水限制条件时，根据所述供水源供水先后次序将下一供水源作为当前供水源，跳转至确定当前供水源的水量是否能满足取水限制条件步骤；所述取水限制条件包括能够保障河道最低生态流量和地下水开采最低水位；

9、所述水源取水计算单元，用于在所述当前供水源满足所述取水水质要求以及取水限制条件时，计算所述当前供水源的供水量。

10、可选的，所述供水源的类型包括河道、水库、地下含水层、坑塘和流域外水源。

11、可选的，所述城市建成区识别单元还用于当所述水文模拟单元的土地利用类型不是城市用地时，结束当前水文模拟单元的供水模拟，选择下一个水文模拟单元作为当前水文模拟单元。

12、可选的，所述水源取水计算单元用于确定所述当前供水源的可用水量以及所述当前水文模拟单元的需水量，并比较所述可用水量与所述需水量的大小，在所述可用水量大于所述需水量时，将所述需水量确定为所述当前供水源的供水量，以及在所述可用水量小于所述需水量时，将所述可用水量确定为所述当前供水源的供水量。

13、可选的，所述水源取水计算单元还用于在可用水量小于所述需水量时，根据所述供水源供水先后次序确定下一供水源为当前供水源，将未满足的需水量作为当前需水量，跳转至比较可用水量与所述需水量的大小步骤。

14、可选的，所述水源水质条件识别单元用于根据当前供水源的日污染负荷量和当前供水源的日水量确定当前供水源的水质；

15、可选的，所述水源水质条件识别单元用于根据水质浓度计算公式确定当前供水源的水质，所述水质浓度计算公式如下：

16、con＝load×1000/wt

17、其中，con表示当前供水源的水质浓度，load表示当前供水源的日污染负荷量，wt表示当前供水源的日水量。

18、本发明还提供了一种基于城市建成区的分布式水文模型的构建方法，包括以下步骤：

19、步骤1：在分布式水文模型主程序中添加水源基本信息读取代码，所述水源基本信息读取代码用于模型启动时读取水文模拟单元的供水源、供水源供水先后次序、取水水质要求以及取水限制条件；

20、步骤2：在分布式水文模型的子流域模块中，添加多水源分质供水代码，所述多水源分质供水代码用于：

21、确定水文模拟单元的土地利用类型；

22、在水文模拟单元的土地利用类型为城市用地时，确定当前供水源的水质是否满足所述取水水质要求，并在所述当前供水源的水质不能满足所述取水水质要求时，根据所述供水源供水先后次序将下一供水源作为当前供水源，跳转至确定当前供水源的水质是否满足所述取水水质要求步骤；

23、在水文模拟单元的土地利用类型为城市用地时，确定当前供水源的水量是否满足取水限制条件，并在所述当前供水源的水质不能满足取水限制条件时，根据所述供水源供水先后次序将下一供水源作为当前供水源，跳转至确定当前供水源的水量是否能满足取水限制条件步骤；所述取水限制条件包括能够保障河道最低生态流量和地下水开采最低水位；

24、在所述当前供水源满足所述取水水质要求以及取水限制条件时，计算所述当前供水源的供水量。

25、可选的，所述的基于城市建成区的分布式水文模型的构建方法还包括：采用visual studio软件创建工程文件夹，导入修改后的水文模型源代码。

26、本发明还提供了一种基于城市建成区的分布式水文模型的供水模拟方法，包括：将水文模拟单元的供水源、供水源供水先后次序、取水水质要求以及取水限制条件输入至本技术所述的分布式水文模型，对各水文模拟单元进行供水模拟。

27、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

28、本发明公开了一种基于城市建成区的分布式水文模型，该模型包括水源基本信息读取模块和多水源分质供水模块，所述多水源分质供水模块包括城市建成区识别单元、水源水质条件识别单元、取水限制条件识别单元以及水源取水计算单元。针对传统的分布式水文模型不考虑各水源的供水先后次序，且在水源取水时不能考虑水源水质变化对人类取用水的影响等方面的不足，本发明对传统的分布式水文模型进行了改进，在传统的分布式水文模型中添加多水源分质供水模块，使得改进后的分布式水文模型能够依据供水源的供水次序和水质情况对城市建成区进行供水模拟，使得到的供水模拟结果更能够反映城市建成区的实际供水情况。