1.质量守恒定律约束的径流输沙路径分配方法,其特征是,包括:获取研究区域的多期原始的DEM数据和径流时长数据;
对所述原始的DEM数据进行填洼处理,得到填洼后的DEM数据;根据所述填洼后的DEM数据,基于坡度指数的多流向算法,得到泥沙流向;
根据多期所述原始的DEM数据,得到DEM数据的地形变化量,进一步转化得到地形变化质量;
根据所述地形变化质量和泥沙流向,基于坡度指数的多流向算法和质量守恒原理消除负值区域,得到输沙量数据;
根据所述径流时长数据和输沙量数据,得到输沙率数据,以实现质量守恒定律约束的径流输沙路径分配;
所述得到地形变化质量的方法,包括:
将相邻期的原始的DEM数据相减,得到一期的地形变化量;根据所述地形变化量,通过预先获取的DEM分辨率和平均土壤容重,得到地形变化质量;
所述地形变化质量的表达式如公式(7):
(7)
其中, 表示第n期的第r个中心像元处的地形变化质量; 表示第n期的第r个中心像元处的地形变化量; 表示DEM分辨率; 表示平均土壤容重;
根据所述地形变化质量和泥沙流向,基于坡度指数的多流向算法和质量守恒原理消除负值区域,得到输沙量数据,包括:根据所述地形变化质量和泥沙分配量,基于坡度指数的多流向算法进行路径分配,得到中心像元向邻域像元的输沙量;
其中,基于质量守恒原理,响应于某一组中心像元的地形变化质量与邻域像元向中心像元输送的总泥沙量之和为负值,则将该组中心像元向邻域像元输送的泥沙量设为0;
所述输沙量数据的表达式如公式(8):
(8)
其中, 表示第n期第r个中心像元向第k个与该中心像元相邻的邻域像元输送的泥沙量; 表示第n期第r个中心像元对第k号与该中心像元相邻的邻域像元的泥沙分配量; 表示第n期第r个中心像元处的地形变化质量; 表示邻域像元向第r个中心像元输送的总泥沙量, ; 表示第n期第k个邻域像元向第r个中心像元输送的泥沙量。
2.根据权利要求1所述的质量守恒定律约束的径流输沙路径分配方法,其特征是,所述原始的DEM数据包括多个中心像元,一个中心像元对应多个与该中心像元相邻的邻域像元;
所述填洼处理包括完全填洼,以预设的窗口对原始的DEM数据的中心像元进行逐个分析。
3. 根据权利要求2所述的质量守恒定律约束的径流输沙路径分配方法,其特征是,所述填洼后的DEM数据的表达式如公式(2):(2)
其中, 表示填洼后的DEM数据, 表示原始的中心像元的DEM数据; 表示原始的邻域像元 的DEM数据; 表示邻域像元的集合; 表示求众数; 分别表示DEM数据的二维数组的数值。
4.根据权利要求2所述的质量守恒定律约束的径流输沙路径分配方法,其特征是,根据所述填洼后的DEM数据,基于坡度指数的多流向算法,得到泥沙流向,包括:根据任一期的填洼后的DEM数据,通过坡度指数函数,计算每一个中心像元对每一个与该中心像元相邻的邻域像元的泥沙分配量,得到相应一期的泥沙流向,进而得到每一期的泥沙流向;
其中,所述泥沙分配量的表达式如公式(3):
(3)
其中, 表示第n期第r个中心像元对第k号与该中心像元相邻的邻域像元的泥沙分配量;k表示与第r个中心像元相邻的邻域像元的序号; 表示与第r个中心像元相邻的邻域像元的总数量; 表示坡度,上标 为控制流向分散或集中的指数, 为1时,表示多流向, 为无穷大时,等同于单流向; 表示第n期第k号邻域像元的等高线长度加权因子。
5.根据权利要求4所述的质量守恒定律约束的径流输沙路径分配方法,其特征是,所述等高线长度加权因子的表达式如公式(4):(4)。
6. 根据权利要求5所述的质量守恒定律约束的径流输沙路径分配方法,其特征是,所述地形变化量的表达式如公式(6):(6)
其中, 表示第n期第r个中心像元处的地形变化量; 表示第n期的第r个中心像元处的原始DEM数据; 表示第n+1期的第r个中心像元处的原始DEM数据。
7. 根据权利要求6所述的质量守恒定律约束的径流输沙路径分配方法,其特征是,所述输沙率数据的表达式如公式(9):(9)
其中, 表示第n期中心像元r向第k个邻域像元输送泥沙量的输沙率;t表示径流时长。