[發明專利]一種多變量對徑流變化敏感性評估的定量識別方法

在審

• 申請號: 202010469474.6
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111626006A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 姚俊強;陳靜;霍文;迪麗努爾·托列吾別克;李建剛
• 申請（專利權）人: 中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

本發明涉及水文技術領域，公開了一種多變量對徑流變化敏感性評估的定量識別方法，包括步驟：構建流域尺度生態水文氣象要素數據庫；確定流域徑流量變化的特征，將歷史時間序列劃分為基準期和變化期；構建多參數經驗耦合模型；拓展氣候彈性法，根據多參數經驗耦合模型構建多參數多彈性的徑流變化敏感性定量評估模型；計算徑流變化敏感性定量評估模型的敏感性系數，根據敏感性系數定量辨識傳統水文氣象要素、土壤水儲量和降水強度對徑流變化的影響。本發明考慮了土壤水分和降水強度對徑流變化的影響，還利用表征流域下墊面狀況的參數考慮了人類活動對徑流的影響，為流域徑流歸因研究提供了一種新的思路和方法；計算結果也更加全面、更加科學。

技術領域

本發明涉及水文技術領域，尤其涉及一種多變量對徑流變化敏感性評估的定量識別方法。

背景技術

徑流是全球水文循環的主要環節，是可利用水資源的最主要形式之一，其變化引起科學家和社會公眾的很大關注。在全球氣候變暖背景下，全球水文循環加劇，極端氣候水文事件頻發，影響著流域徑流的時空格局變化。同時，人類的社會經濟活動通過影響氣候和下墊面地表過程，進而影響到流域的徑流過程。長期以來，水資源開發利用以水文序列的平穩變化假定為前提，而忽略了氣候變化和人類活動影響帶來的不確定性。尤其對我國來說，變化環境下徑流的時空差異巨大，變化劇烈，已嚴重影響到水資源的可持續利益和管理，對區域水資源安全提出嚴重的挑戰。因此，精細解讀氣候變化和水文過程的相互關系和機理，定量識別各主要要素對徑流變化的影響，是減少水資源評估的不確定性，保障區域水資源安全的科學基礎。

如何有效的識別變化環境下徑流變化的因素并進行定量化表征，是一項十分具有挑戰性的工作。目前采用的方法有兩類：一是水文模擬方法。該方法具有較好的物理基礎，但模型結構和輸入參數具有較大的不確定性，且流域差異較大，在實際應用中困難較大；另一種是彈性系數的方法，有研究證明該方法簡單有效，較易實用；但是，彈性系數方法側重考慮氣候因素的影響，忽略了土壤水儲量等要素對徑流變化的影響，也無法識別降水強度的變化對徑流變化的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種多變量對徑流變化敏感性評估的定量識別方法，本發明能夠定量辨識傳統水文氣象要素、土壤水儲量和降水強度對徑流變化的影響，從而解決現有技術的上述問題。

一種多變量對徑流變化敏感性評估的定量識別方法，包括以下步驟：

S1)收集流域預設歷史時間序列內的逐月徑流量、土壤水儲量和逐日氣象要素數據，構建流域尺度生態水文氣象要素數據庫；

S2)確定流域徑流量變化的特征，根據流域徑流量變化的特征將歷史時間序列劃分為基準期和變化期；

S3)考慮所述變化期內的降水量、潛在蒸散發量、土壤水儲量和降水強度，根據流域水量平衡方程和Budyko水熱耦合平衡方程構建多參數經驗耦合模型；

S4)拓展氣候彈性法，并根據多參數經驗耦合模型構建多參數多彈性的徑流變化敏感性定量評估模型；

S5)計算徑流變化敏感性定量評估模型的敏感性系數。

步驟S5)中，計算徑流變化敏感性定量評估模型的敏感性系數，根據所述敏感性系數定量辨識傳統水文氣象要素、土壤水儲量和降水強度對徑流變化的影響。

進一步的，步驟S1)中，所述流域尺度生態水文氣象要素數據庫包括最高溫度、最低溫度、平均氣溫、相對濕度、降水量、地表風速、日照時數、潛在蒸散發量、降水強度和/或土壤水儲量。

進一步的，步驟S2)中，采用Pettitt檢驗方法確定流域徑流量變化的特征，所述流域徑流量變化的特征包括徑流突變點，根據所述徑流突變點將時間序列劃分為基準期和變化期，所述基準期用于反映流域天然徑流狀況。