CN115496622A - Mikebasin水资源配置模型文件快速生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法。它包括如下步骤，步骤一：对所在区域进行水资源分区；步骤二：根据产汇流和上下游相关关系构建水资源供水网络；步骤三：统计研究片区的水库、坑塘和湖泊情况；步骤四：生成不同供水设施的径流序列dfs0文件；步骤五：生成引提水工程及地下水工程的最大供水能力dfs0文件；步骤六：统计水资源单元的灌溉用水及非灌溉用水情况，生成用水户的用水dfs0文件；步骤七：整合水资源单元上的供水和用水相关文件，将其输入到已经构建好的MIKEBASIN水资源模型中，进行计算，得到长系列水资源配置结果。本发明具有能自动化生成参数文件，效率高，准确性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程领域，更具体地说它是一种MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法。
背景技术
我国人均水资源较为匮乏，人均水资源量只占世界平均的28％，耕地亩均水资源量仅为世界平均的一半，同时，我国大部分位于季风性气候区域，水资源时空分布严重不均。因此合理配置水资源，促进水资源的高效利用，是我国水安全保障的重要组成部分。
随着经济社会发展、气候变迁，水资源供需矛盾日益突出，对合理优化地区水资源配置的需求越来越大。MIKEBASIN是丹麦水利研究所研究开发的一款水资源平衡配置分析计算软件，在输入径流、水库调度方式、用户用水情况等数据后，即可对一个区域的水资源状况进行长系列调算分析。MIKEBASIN在国内得到了广泛的应用，多个大型灌区的规划设计、长三角水安全保障规划等大型流域的规划设计工作均采用了MIKEBASIN进行了计算。
MIKEBASIN作为一种常用的水资源平衡分析软件，被大量应用于地区水资源规划设计中。但是MIKEBASIN设计完成于上世纪，其提供的图形界面较为老旧，难以使用，虽然近年来是丹麦水利研究所对图形界面重新进行了设计，但是由于MIKEBASIN模型运行需要通过手动输入大量的模型参数文件，前期准备的文件非常繁琐，这严重制约了该MIKEBASIN软件的应用，影响了规划设计人员对地区进行水资源平衡计算的效率。
因此，开发一种能自动化生成MIKEBASIN模型运行所需要参数文件，提高效率，提高准确性的基于MIKEBASIN的水资源配置模型构建方法很有必要。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，能自动化生成MIKEBASIN模型运行所需要参数文件，效率高，准确性高；克服了现有技术通过手动输入大量的模型参数文件，效率低且容易出错的缺陷。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：对所在区域进行水资源分区，生成不同的水资源计算单元；
步骤二：根据产汇流和上下游相关关系构建水资源供水网络(如图1所示)；
步骤三：统计研究片区的水库、坑塘和湖泊情况；
步骤四：生成不同供水设施的径流序列dfs0文件；
步骤五：生成引提水工程及地下水工程的最大供水能力dfs0文件；
步骤六：统计水资源单元的灌溉用水及非灌溉用水情况，生成用水户的用水dfs0文件；
步骤七：整合水资源单元上的供水和用水相关文件，将其输入到已经构建好的MIKEBASIN水资源模型中，进行计算，得到长系列水资源配置结果。
在上述技术方案中，在步骤一中，对所在区域进行水资源分区的具体方法为：综合考虑地形地势、水库分布及供水情况、灌溉渠系布置情况、行政区划等因素，将研究区域分割为多个水资源单元，在QGIS中由生成水资源单元组成的shp文件。
在上述技术方案中，在步骤二中，产汇流和上下游形成供水工程；
供水工程包括供水工程分为蓄水工程、引提水工程和地下水工程；其中，蓄水工程包括水库、坑塘和湖泊；
引提水工程供水直接从相应的河流水系中计算；地下水工程概化为河流后按照引提水工程处理。
在上述技术方案中，在步骤三中，统计研究片区的水库、坑塘和湖泊情况时，将水库、坑塘和湖泊概化为MIKEBASIN中的普通水库，生成MIKE BASIN计算所需的水库特征水位dfs0文件、不同时期蓄水上限dfs0文件、限制供水水位及比例dfs0文件、水位-库容-水面面积特征曲线dfs0文件和生态下泄流量dfs0文件。
在上述技术方案中，在步骤三中，统计研究片区的水库、坑塘和湖泊情况的具体方法为：
S31：统计各个水资源单元的水库情况；
S311：将水库情况统计为表1格式的CSV文件导入到QGIS中生成水库位置散点的shp文件；
表1水库情况统计表
S312：在QGIS中将水库位置散点的shp文件和水资源单元的shp文件在QGIS中进行相交操作，并将相交生成的属性表导入到excel中，利用excel的数据透视功能统计各个水资源单元的水库情况；
S32：统计研究片区的坑塘情况；
S321：在QGIS中将土地调查的坑塘水面的shp文件同水资源单元的shp文件进行相交操作，并将相交生成的属性表导入到excel中，利用excel的数据透视功能统计各个水资源单元的坑塘水面面积Si；S322：在QGIS中将土地调查的坑塘水面的shp文件同行政村边界的shp文件进行相交操作，并将相交生成的属性表导入到excel中，利用excel的数据透视功能统计各个行政村的坑塘水面面积Sj；S323：在QGIS中将坑塘水面的shp文件依次与水资源单元的shp文件和行政村边界的shp文件依次进行相交操作，利用excel的数据透视功能统计不同水资源单元中不同行政村的坑塘水面面积Sij；
S324：根据水资源普查中每个村的坑塘容积Vj并结合村中坑塘水面面积Sj，计算每个水资源单元的坑塘容积
S33：生成水库、坑塘和湖泊情况表；
将水库、湖泊和每个水资源单元坑塘情况统计入水库情况表(如表2所示)中；水库类别为1或-1，1为有资料水库、湖泊，-1为无资料水库、湖泊和坑塘；ISMR代表水库是否有生态下泄，1表示有、-1表示没有；将水库情况表(如表2所示)存为一个excel表，并在其中附上不同表单(sheet)；不同表单(sheet)中有已知大中型水库的水位-库容曲线、水位-面积曲线、以及大中型水库的入库流量(即在excel电子表格上插入包含大中型水库水位-库容-水面面积曲线和入库径流的表单(sheet))，表单(sheet)的名称由大中型水库的数字代码结合所含数据类别命名(如，1-水位库容面积曲线，2-水位库容面积曲线，3-水位库容面积曲线，…，1-入库径流，2-入库径流，3-入库径流)，方便程序索引；
表2水库、坑塘和湖泊情况表
S34：生成不同水库、坑塘和湖泊的特征水位、限制供水水位及比例和不同时期蓄水上限dfs0文件；
通过MIKESDK MATLABDfsBuilder接口生成MIKE BASIN计算所需的水库特征水位dfs0文件、不同时期蓄水上限dfs0文件、限制供水水位及比例dfs0文件、水位-库容-水面面积特征曲线dfs0文件和生态下泄流量dfs0文件；坑塘和湖泊均概化为水库处理(即，生成不同水库、坑塘和湖泊的特征水位和限制供水水位及比例dfs0文件)，需要数据为坝底高程、坝顶高程、死水位、死水位、汛限水位、正常蓄水位；由坝底高程、坝顶高程、死水位生成每个水库的特征水位dfs0文件；并由死水位生成限制供水水位及比例(比例默认为0)的dfs0文件；特殊要求的水库、湖泊和坑塘(即，限制供水水位不等于死水位、对不同用户有不同限制供水水位的水库、湖泊和坑塘)可以手动修改；由汛限水位、正常蓄水位和汛期时间生成不同时期的蓄水上限dfs0文件；
水库：水库的特征水位包括死水位、汛限水位和正常蓄水位等。通过水利普查可以知道不同水库的坝底高程、坝顶高程、死水位、汛限水位、正常蓄水位。
坑塘：坑塘特征水位包括坑塘正常蓄水位、坑塘的坝底水位、死水位。每个水资源单元中的坑塘概化为一个坑塘，其水面面积为Si，将坑塘简化为长方体可以计算出坑塘容积Vi对应的坑塘正常蓄水位(即长方体的高)。坑塘的坝底水位等于死水位(0)，坝顶高程等于正常蓄水位。坑塘没有汛限水位。
湖泊：湖泊的特征水位包括湖泊的正常蓄水、汛限水位、生态水位和死水位。从各个地区的“一湖一策”文件中可以获知各地湖泊的正常蓄水、汛限水位、生态水位。湖泊的死水位为生态水位，坝底高程等于死水位，坝顶高程等于正常蓄水位；
S35：生成不同水库、坑塘和湖泊的水位-库容-水面面积dfs0文件以及生态下泄流量dfs0文件；
对于已知水位-库容曲线、水位-面积曲线和入库流量的水库和湖泊，其类别为-1；可通过水库代码索引水库情况表并利用MIKESDK MATLABDfsBuilder接口，直接生成水库水位-库容-水面面积曲线的dfs0文件；当水库有生态下泄需求(ISMR>0)，结合环保要求的不同时期生态下泄比例，根据入库流量，生成水库的生态下泄dfs0文件。
对于没有水位-库容曲线、水位-水面面积曲线和入库流量的无资料水库、湖泊和坑塘，其类别为1；利用死水位h1、死库容V1(湖泊为生态水位对应库容，坑塘为0)、正常蓄水位水位h2、正常蓄水位对应库容V2，生成水位-库容曲线，结合正常蓄水位对应的水面面积S2和棱台公式
计算死水位对应的水面面积S1，生成水位-水面面积曲线，利用MIKESDK MATLABDfsBuilder接口，结合生成水库水位-库容和水位-水面面积曲线输出水库的水位-库容-水面面积曲线的dfs0文件；当水库有生态下泄需求(ISMR>0)，利用临近水库的入库径流，按流域面积的比例缩放得到无资料水库的入库径流，结合环保要求的不同时期生态下泄比例，生成生态下泄dfs0文件(坑塘不需要生态下泄)。
在上述技术方案中，在步骤四中，生成不同供水设施的径流序列dfs0文件的具体方法为：
统计不同供水设施来流信息(即水资源供水网络，如图1所示中不同径流节点信息)，将其构成径流节点信息表(如表3所示)，将节点信息表储存为excel表，表中附加有已知大中型水库及湖泊处理前和处理后长系列径流序列的表单，表单(sheet)命名利用径流序列编码命名(1，2，3，…)，方便程序检索；利用MIKESDK MATLABDfsBuilder接口，生成不同供水设施的径流序列dfs0文件。
表3径流节点信息表
在上述技术方案中，在步骤四中，径流节点信息表中，有多个类别，将坑塘设定为类别1、小型水库设定为类别2、大中型水库及湖泊设定为类别3、地下水工程设定为类别4；
坑塘：坑塘的入库径流通过复蓄系数、坑塘容积和临近已知水库径流比拟来进行计算；坑塘的入库径流QK，通过复蓄系数KF、坑塘容积Vi和临近已知水库径流QR比拟来进行计算：
小型水库：利用相邻已知水库的径流序列，按照流域面积的比例进行折减计算；
大中型水库及湖泊：大中型水库及湖泊旁多配置有雨量站，通过降雨产流系数和流域面积可以得到年径流总量，通过临近水文站的年内径流分配，可以得到长系列大中水库的入库径流序列；对于大中型水库及湖泊在MIKEBASIN模型中径流序列的dfs0文件的生成，需要根据上下游关系扣除塘坝、小型水库拦截的水量；
地下水工程：地下水工程首先统计到每个水资源计算单元上，其对应的径流节点的多年平均径流量等于水利普查中地下水工程的年平均供水量，径流序列的年内分配与用水户的用水序列相同(用水户的用水序列计算方法见步骤6，径流序列的年内分配通过步骤S61、S62实现)。
在上述技术方案中，在步骤五中，生成引提水工程及地下水工程的最大供水能力dfs0文件的具体方法为：利用水利普查资料，得到不同引提水及地下水工程的最大供水能力，结合MIKESDK MATLABDfsBuilder接口，生成最大供水能力dfs0文件。
在上述技术方案中，在步骤六中，统计水资源单元的灌溉用水及非灌溉用水情况，生成用水户的用水dfs0文件的具体方法如下：
对于灌溉用水，统计研究片区种植结构，即不同作物的种植比例。根据气象数据得到不同作物的长系列用水数据。统计不同水资源计算单元的耕地亩数。
对于非灌溉用水，统计研究片区的经济社会发展情况和各行业需水定额，计算现状年和规划年的非灌溉用水量，将其记录入需水统计表，需水统计表的格式和内容见附表4。非灌溉需水的需水量需要分配到每个计算单元。
S61：灌溉用水计算；
S611：统计各个水资源单元的耕地情况；在QGIS中导入水资源单元的shp文件，同时导入土地调查的耕园地分布图斑shp文件，将上述两个文件在QGIS中进行相交操作，并将相交生成的属性表导入到excel中，利用excel的数据透视功能统计各个水资源单元的耕地情况；
S612：计算不同作物长系列需水量；跟据水资源单元内统计的耕地情况(如，水田、旱地和园地)和年鉴中的各种作物的播种面积，得到研究片区耕地的种植结构，并根据当地农业发展规划计算规划年种植结构；通过当地气象水文数据计算不同作物的长系列需水量；作物分为两种：水稻和旱作物，其需水量计算方法见下：
水稻：
h2＝h1+P+m-ET-C (1)
式(1)中：h1为时段初田面水层深度(mm)，h2为时段末田面水层深度(mm)，P为时段内的降雨量(mm)，m为时段内的灌水量(mm)，ET为时段内的作物需水量(mm)，C为时段内的排水量(mm)。
计算方法：如果时段初的农田水分处于适宜水层上限(Hmax)经过一个时段的消耗(公式(1))，田面水层降至适宜水层下限(Hmin)，这时如果没有降雨，则需进行灌溉，灌至适宜水层上限(Hmax)。如时段内降雨较大，时段消耗后的田面水层大于降雨后最大蓄水深度(Hp)，则需排水，排至降雨后最大蓄水深度(Hp)。
采用FAO-56推荐的单作物系数法计算作物逐日需水量，作物需水量计算方法见下式：
ET＝Kc×ET0 (2)
式(2)中：ET为作物逐日需水量(mm/day)，Kc为作物系数，ET0为参考作物蒸发量(mm/day)；
采用世界粮农组织(FAO)1998年修正的Penman-Monteith模型计算：
式(3)中：Rn为作物表面上的净辐射(MJ/m2，day)，G为土壤热通量(MJ/m2，day)，T为2m高处日平均气温(℃)，u2为2m高处的风速(m/s)，es为饱和水汽压(kpa)，ea为实际水汽压(kpa)，△为饱和水汽压曲线斜率，γ为湿度计常数(kpa/℃)。
旱作物：
Wt＝W0+P0+K+M-ET (4)
M＝102×γH(θmax-θmin) (5)
P0＝σP (6)
式(4)、(5)、(6)中：Wt，W0为时段末、时段初H深度土层内储水量(mm)，ET为时段内作物需水量(m3/hm2)，P为实际降雨量，mm，P0为时段内有效降雨量(m3/hm2)，K为时段内地下水补给量(m3/hm2)，γ为H深度内土壤平均容重(t/m3)，H为土壤计划湿润深度(m)，M为灌水定额(m3/hm2)，θmax，θmin为H深度内土壤含水率上限、下限。
其中α为降雨入渗系数，参考《灌区规划规范》(GB 50509-2009)当P小于5mm，α＝0；当P在5～50mm之间，α取1.0；当P在50～100mm之间，α取0.8；当P在100～150mm之间，α取0.75；当P在150～200mm之间，α取0.7。
计算方法：为了满足作物正常生长的要求，土壤计划湿润层内的土壤储水量必须经常保持在一定范围内，即通常要求不小最小允许含水量和不大于最大允许含水量。当计划湿润层内的平均土壤含水量低于或者接近最小允许含水量时，即需要灌溉，一次的灌水量按照上式计算。超过土壤最大含水量时进行排水。
计算各个作物的需水量后，将统计的灌溉和非灌溉用水信息记录入需水统计表，需水统计表的格式和内容见表4。
表4用户需水统计表
S62：非灌溉用水计算；
统计研究片区的经济社会发展情况和各行业需水定额(城镇生活用水定额、城镇公共用水定额、农村生活用水定额、工业万元GDP增加值用水定额、鱼塘补水定额和城镇生态用水定额等)，计算现状年和规划年的非灌溉用水量，将其记录入需水统计表，需水统计表的格式和内容如上述表4；非灌溉需水的需水量需要分到每个计算单元；
S63：生成用水户的长系列用水序列和回水系数dfs0文件；
统计的灌溉和非灌溉用水信息归纳入需水统计表(如上述表4所示)中，需水统计表(如上述表4所示)中从左至右分别为计算单元名、计算单元类别(1代表为农业用水单元，-1为非农业用水单元)、生活用水量(万m3，农业用水单元的生活用水量为0)、工业用水量(万m3，农业用水单元的工业用水量为0)、鱼塘用水量(万m3，非农业用户鱼塘用水量为0)、灌溉水利用系数、回水系数、灌溉亩数、主要作物种植比例(％，早稻、中稻、晚稻、小麦等，主要作物种植比例与当地的种植作物类型有关))和折减系数(用来表示该灌溉单元是否完全灌溉，完全灌溉的话折减系数为0)；将用户需水计算表做成一个excel文件，并在其中添加不同的表单(sheet)用以储存作物需水的长系列数据，表单名为作物名，方便程序索引，结合MIKESDK MATLABDfsBuilder接口，生成用户需水相关的dfs0文件。
本发明具有如下优点：
(1)本发明利用水资源配置模型MIKEBASIN进行水资源配置过程中，快速、高效、准确地生成模型运行所需要的模型参数文件；本发明简化了MIKEBASIN水资源配置模型参数文件的生成过程；本发明利用MIKEBASINMATLAB接口，程序化生成模型所需的参数文件，提高了模型构建效率，也便于后期对于模型的维护；克服了现有技术对于单水库单用水户的MIKEBASIN水资源配置模型，至少需要多个参数文件，水资源配置分析涉及到近多个水库和多个用水户，需要准备多个配置参数文件(配置参数文件的数量一般在1000个以上)，手动制作这些文件效率低下，也不利于模型后期更新维护的缺陷；
(2)通过设置水库、坑塘和湖泊情况统计表，径流节点信息表以及用户需水统计表，将水资源配置繁杂的配置信息做了归整，方便程序读取并生成MIKEBASIN水资源配置模型所需要的参数文件；同时，各种统计表的形式简单易懂，方便后期升级维护，模型通用性高；
(3)本发明所需资料常规，通过地方水利部门统计的水利普查资料、自然资源部门的土地调查资料、气象部门的气象水文资料和经济社会发展数据等即可快速搭建一个水资源配置模型，对搭建模型的技术人员要求低，有益于本发明的推广；
(4)对于缺乏资料的水库、坑塘和湖泊，本发明给出了一套通用处理方法(如步骤S34、S35所示)，内置于参数文件生成程序中，简化了模型处理人员的工作，且该通用处理方法的可靠性高；
(5)本发明的兼容性好，考虑到了多类型的用水户(灌溉、非灌溉)，灌溉用水户可能具有的多种种植结构，以及由于灌溉设施损毁只能部分灌溉单元内耕地的情况，有益于本发明的推广应用。
附图说明
图1本发明中的水资源供水网络示意图。
图2本发明中的实施例某市水资源计算单元分布图(图2中，MC1、MC2等符号均代表水资源计算单元)。
图3本发明中的实施例某市MIKEBASIN水资源配置模型图。
图4为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
本发明提供了一种基于MIKE BASIN的水资源配置模型快速构建方法，其通过分析统计片区内水库、坑塘和湖泊情况，不同供水设施来流过程，不同用水户的需水情况，构建水库、坑塘和湖泊情况表，径流节点信息表和用户需水统计表，并利用MIKESDKMATLAB接口，读取统计表中的信息，自动化生成MIKEBASIN模型运行所需要参数文件。该方法概化坑塘、湖泊为水库，并通过假设，自动补齐缺乏资料的水库、坑塘和湖泊信息，规划设计人员只需修改统计表便可新建或修改MIKEBASIN水资源配置模型的参数文件，从而大大简便了模型构建过程，避免了低级错误，也有利于后期模型的更新与维护。本发明通过MIKEBASIN程序拓展包MIKESDK并结合QGIS，可以快速生成MIKEBASIN所需要的前处理文件，进而快速构建水资源配置模型，较大提高了水资源平衡分析计算的效率。
实施例
现以本发明试用于某市水资源配置模块的构建为实施例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其他水利工程的水资源配置模块的构建同样具有指导作用。
本实施例中，某市的单水库单用水户的MIKEBASIN水资源配置模型，至少需要8个参数文件，对于某市的水资源配置分析涉及到近100个水库和58个用水户，某市MIKEBASIN水资源配置模型需要的参数文件共计1000多个，现有技术采用手动方式生成这些参数文件，需要耗费大量的时间，效率低下，易于出错也不利于模型后期更新维护和改造。
本实施例采用本发明方法进行水资源配置模型快速构建，包括如下步骤：
步骤1：对某市进行水资源分区。综合考虑地形地势、水库分布及供水情况、灌溉渠系布置情况、行政区划等因素，将研究区域分割为58个水资源计算单元，具体分布如附图2所示，并在QGIS中由生成水资源单元组成的shp文件。
步骤2：根据产汇流和上下游相关关系构建水资源供水网络，如图3所示，图3中显示有上百个节点，需要千余个输入文件，手动制作耗时耗力，容易出错(供水工程分为蓄水工程(水库、坑塘和湖泊)，引提水工程，地下水工程。其中某市共有100座水库，3个大型湖泊(马口湖，武山湖，太白湖)，203个取水口，10万处地下水井)。
步骤3：统计研究片区的水库、坑塘和湖泊情况，填写水库、坑塘和湖泊情况统计表(如表2所示)，由统计表生成MIKE BASIN计算所需的水库特征水位dfs0文件，不同时期蓄水上限dfs0文件，限制供水水位及比例dfs0文件，水位-库容-水面面积特征曲线dfs0文件和生态下泄流量dfs0文件；共457个文件。
步骤4：某市无大型水库，有4座中型水库，通过雨量站和邻近水文站可知中型水库的长系列径流过程，其余无资料的水库和湖泊数据通过流域面积等比缩减得到，坑塘水面通过复蓄系数和坑塘容量缩放已知径流过程得到，引提水工程及地下水工程通过多年平均供水量缩放用水量得到，将统计的信息生成径流节点信息表(如表3所示)，由统计表生成不同供水设施的径流序列dfs0文件。统计不同引提水及地下水工程的最大供水能力，生成引提水工程及地下水工程的最大供水能力dfs0文件，并生成最大供水能力dfs0文件；共计442个文件。
步骤5：统计水资源单元的灌溉用水及非灌溉用水情况，填写用水需水统计表(如表4所示，后缀含有C的如YC1C为生活用水节点，后缀含有D的如DFD为工业用水节点)，生成用水户的用水和回水系数dfs0文件。某市的主要种植作物为早稻、中稻、晚稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花、蔬菜等；共计280个文件。
表4本实施例中的用户需水统计表
步骤6：整合水资源单元上的供水和用水相关文件，将其输入到已经构建好的MIKEBASIN水资源模型中，进行计算，得到长系列水资源配置结果。
通过上述步骤可知，某市MIKEBASIN水资源配置模型需要的参数文件共计1179个，如果手动制作这些参数文件需要5人天，由于人工制作容易出错，准确率低(大约为70％)，并且需要较长的时间复核参数文件的参数是否正确。本发明提供的方法将模型参数文件生成的时间缩短到了1人天，准确率为100％，在输入模型参数表的阶段即可判断参数是否正确，无需另外花时间进行复核，本发明操作简便、大大提高了准确率、工作效率，节省了人工成本。本发明方法可以极大的简化模型参数文件准备过程，便于后期的升级维护，并有较强的兼容性；克服了现有技术采用手动方式生成这些参数文件需要耗费大量的时间，易于出错也不利于后期模型的维护和改造的缺陷。
应用验证
《某市水资源公报(2019)》统计得到，2019年地表水资源供给量3.3亿m3，地下水资源供给量0.12亿m3。
某市采用本发明方法构建的水资源模型计算某市多年地表水资源供给量为3.4亿m3，地下水资源供给量为0.1亿m3。可见本实施例采用本发明方法构建的水资源模型计算值与《某市水资源公报(2019)》统计相差较小，说明本发明提出的快速构建水资源模型的方法是可靠合理的。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (9)
1.一种MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：对所在区域进行水资源分区；
步骤二：根据产汇流和上下游相关关系构建水资源供水网络；
步骤三：统计研究片区的水库、坑塘和湖泊情况；
步骤四：生成不同供水设施的径流序列dfs0文件；
步骤五：生成引提水工程及地下水工程的最大供水能力dfs0文件；
步骤六：统计水资源单元的灌溉用水及非灌溉用水情况，生成用水户的用水dfs0文件；
步骤七：整合水资源单元上的供水和用水相关文件，将其输入到已经构建好的MIKEBASIN水资源模型中，进行计算，得到长系列水资源配置结果。
2.根据权利要求1所述的MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：在步骤一中，对所在区域进行水资源分区的具体方法为：综合考虑地形地势、水库分布及供水情况、灌溉渠系布置情况、行政区划这些因素，将研究区域分割为多个水资源单元，在QGIS中由生成水资源单元组成的shp文件。
3.根据权利要求1或2所述的MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：在步骤二中，产汇流和上下游形成供水工程；
供水工程包括供水工程分为蓄水工程、引提水工程和地下水工程；其中，蓄水工程包括水库、坑塘和湖泊；
引提水工程供水直接从相应的河流水系中计算；地下水工程概化为河流后按照引提水工程处理。
4.根据权利要求3所述的MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：在步骤三中，统计研究片区的水库、坑塘和湖泊情况时，将水库、坑塘和湖泊概化为MIKEBASIN中的普通水库，生成MIKE BASIN计算所需的水库特征水位dfs0文件、不同时期蓄水上限dfs0文件、限制供水水位及比例dfs0文件、水位-库容-水面面积特征曲线dfs0文件和生态下泄流量dfs0文件。
5.根据权利要求4所述的基于MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：在步骤三中，统计研究片区的水库、坑塘和湖泊情况的具体方法为：
S31：统计各个水资源单元的水库情况；
S311：将水库情况统计为CSV文件导入到QGIS中生成水库位置散点的shp文件；
S312：在QGIS中将水库位置散点的shp文件和水资源单元的shp文件在QGIS中进行相交操作，并将相交生成的属性表导入到excel中，利用excel的数据透视功能统计各个水资源单元的水库情况；
S32：统计研究片区的坑塘情况；
S321：在QGIS中将土地调查的坑塘水面的shp文件同水资源单元的shp文件进行相交操作，并将相交生成的属性表导入到excel中，利用excel的数据透视功能统计各个水资源单元的坑塘水面面积si；
S322：在QGIS中将土地调查的坑塘水面的shp文件同行政村边界的shp文件进行相交操作，并将相交生成的属性表导入到excel中，利用excel的数据透视功能统计各个行政村的坑塘水面面积sj；
S323：在QGIS中将坑塘水面的shp文件依次与水资源单元的shp文件和行政村边界的shp文件依次进行相交操作，利用excel的数据透视功能统计不同水资源单元中不同行政村的坑塘水面面积Sij；
S324：根据水资源普查中每个村的坑塘容积Vj并结合村中坑塘水面面积Sj，计算每个水资源单元的坑塘容积
S33：生成水库、坑塘和湖泊情况表；
将水库、湖泊和每个水资源单元坑塘情况统计入水库情况表中；水库类别为1或-1，1为有资料水库、湖泊，-1为无资料水库、湖泊和坑塘；ISMR代表水库是否有生态下泄，1表示有、-1表示没有；将水库情况表存为一个excel表，并在其中附上不同表单；不同表单中有已知大中型水库的水位-库容曲线、水位-面积曲线、以及大中型水库的入库流量，表单的名称由大中型水库的数字代码结合所含数据类别命名；
S34：生成不同水库、坑塘和湖泊的特征水位、限制供水水位及比例和不同时期蓄水上限dfs0文件；
通过MIKESDK MATLABDfsBuilder接口生成不同水库、坑塘和湖泊的特征水位和限制供水水位及比例dfs0文件，需要数据为坝底高程、坝顶高程、死水位、死水位、汛限水位和正常蓄水位；由坝底高程、坝顶高程和死水位生成每个水库的特征水位dfs0文件；并由死水位生成限制供水水位及比例的dfs0文件；限制供水水位不等于死水位、对不同用户有不同限制供水水位的水库、湖泊和坑塘手动修改；由汛限水位、正常蓄水位和汛期时间生成不同时期的蓄水上限dfs0文件；
S35：生成不同水库、坑塘和湖泊的水位-库容-水面面积dfs0文件以及生态下泄流量dfs0文件；
对于已知水位-库容曲线、水位-面积曲线和入库流量的水库和湖泊，其类别为-1；通过水库代码索引水库情况表并利用MIKESDK MATLABDfsBuilder接口，直接生成水库水位-库容-水面面积曲线的dfs0文件；当水库有生态下泄需求，结合环保要求的不同时期生态下泄比例，根据入库流量，生成水库的生态下泄dfs0文件；
对于没有水位-库容曲线、水位-水面面积曲线和入库流量的无资料水库、湖泊和坑塘，其类别为1；利用死水位h1、死库容V1、正常蓄水位水位h2、正常蓄水位对应库容V2，生成水位-库容曲线，结合正常蓄水位对应的水面面积S2和棱台公式
计算死水位对应的水面面积S1，生成水位-水面面积曲线，利用MIKESDK MATLABDfsBuilder接口，结合生成水库水位-库容和水位-水面面积曲线输出水库的水位-库容-水面面积曲线的dfs0文件；当水库有生态下泄需求，利用临近水库的入库径流，按流域面积的比例缩放得到无资料水库的入库径流，结合环保要求的不同时期生态下泄比例，生成生态下泄dfs0文件。
6.根据权利要求5所述的MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：在步骤四中，生成不同供水设施的径流序列dfs0文件的具体方法为：
统计水资源供水网络中不同径流节点信息，将其构成径流节点信息表，将节点信息表储存为excel表，表中附加有已知大中型水库及湖泊处理前和处理后长系列径流序列的表单，表单命名利用径流序列编码命名；利用MIKESDK MATLABDfsBuilder接口，生成不同供水设施的径流序列dfs0文件。
7.根据权利要求6所述的MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：在步骤四中，径流节点信息表中，有多个类别，将坑塘设定为类别1、小型水库设定为类别2、大中型水库及湖泊设定为类别3、地下水工程设定为类别4；
坑塘：坑塘的入库径流QK，通过复蓄系数KF、坑塘容积Vi和临近已知水库径流QR比拟来进行计算
小型水库：利用相邻已知水库的径流序列，按照流域面积的比例进行折减计算；
大中型水库及湖泊：大中型水库及湖泊通过降雨产流系数和流域面积得到年径流总量，通过临近水文站的年内径流分配，得到长系列大中水库的入库径流序列；对于大中型水库及湖泊在MIKEBASIN模型中径流序列的dfs0文件的生成，根据上下游关系扣除塘坝、小型水库拦截的水量；
地下水工程：地下水工程首先统计到每个水资源计算单元上，其对应的径流节点的多年平均径流量等于水利普查中地下水工程的年平均供水量，径流序列的年内分配与用水户的用水序列相同。
8.根据权利要求7所述的MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：在步骤五中，生成引提水工程及地下水工程的最大供水能力dfs0文件的具体方法为：利用水利普查资料，得到不同引提水及地下水工程的最大供水能力，结合MIKESDKMATLABDfsBuilder接口，生成最大供水能力dfs0文件。
9.根据权利要求8所述的MIKEBASIN水资源配置模型文件快速生成方法，其特征在于：在步骤六中，统计水资源单元的灌溉用水及非灌溉用水情况，生成用水户的用水dfs0文件的具体方法如下：
S61：灌溉用水计算；
S611：统计各个水资源单元的耕地情况；在QGIS中导入水资源单元的shp文件，同时导入土地调查的耕园地分布图斑shp文件，将上述两个文件在QGIS中进行相交操作，并将相交生成的属性表导入到excel中，利用excel的数据透视功能统计各个水资源单元的耕地情况；
S612：计算不同作物长系列需水量；跟据水资源单元内统计的耕地情况和年鉴中的各种作物的播种面积，得到研究片区耕地的种植结构，并根据当地农业发展规划计算规划年种植结构；通过当地气象水文数据计算不同作物的长系列需水量；
计算各个作物的需水量后，得到将其记录入需水统计表；
S62：非灌溉用水计算；
统计研究片区的经济社会发展情况和各行业需水定额，计算现状年和规划年的非灌溉用水量，将其记录入需水统计表；非灌溉需水的需水量分到每个计算单元；
S63：生成用水户的长系列用水序列和回水系数dfs0文件；
统计的灌溉和非灌溉用水信息归纳入需水统计表中，需水统计表中从左至右分别为计算单元名、计算单元类别、生活用水量、工业用水量、鱼塘用水量、灌溉水利用系数、回水系数、灌溉亩数、主要作物种植比例和折减系数；将用户需水计算表做成一个excel文件，并在其中添加不同的表单用以储存作物需水的长系列数据，表单名为作物名，结合MIKESDKMATLABDfsBuilder接口，生成用户需水相关的dfs0文件。
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