[發明專利]一種流域尺度的水文非一致性診斷方法

有效

• 申請號: 201611177269.2
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106600508B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 趙勇;王建華;李海紅;翟家齊;章數語;何凡;肖偉華;王麗珍;朱永楠;王慶明
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q50/26
• 分類號: G06Q50/26
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;李富華

本發明涉及一種流域尺度的水文非一致性診斷方法，所述方法的步驟：建立流域非一致指標體系；進行單一指標序列的非一致性診斷；進行流域水文非一致性定量診斷。本發明將代表多種水文過程各項發展特征的指標序列，并依照指標?要素?目標的層次進行分類組合，整體上判斷序列究竟是趨勢變異，還是跳躍變異，對單一指標序列的非一致性診斷后，再對各項指標進行綜合非一致性診斷，避免了現有技術在這方面的缺陷。對多項指標以同一標準進行非一致性判斷，可以對多重應用提供理論支撐，如水資源診斷、水庫調度、水利工程設計，防洪抗旱。

技術領域

本發明涉及一種流域尺度的水文非一致性診斷方法，是一種水文計算方法，是一種可以覆蓋多要素、多項指標的診斷方法，是一種基于統計以及水文實測數據的診斷方法，是一種針對流域尺度水文過程變異的診斷方法。

背景技術

針對流域尺度的水文非一致性診斷，目前技術主要通過流域某項代表性指標的統計檢驗，觀察其是否發生顯著變化來診斷該地區的水文過程是否發生非一致。例如，通過對年降雨的周期、趨勢、突變點的統計檢驗，判斷該地區的降雨過程是否發生非一致變化，通過對流域出口處的年徑流序列的統計檢驗，判斷該地區的徑流過程是否發生非一致變化。此類診斷方法普遍基于時間序列分析和假設檢驗，代表檢驗方法有Man-Kendall 檢驗，Hurst系數，Pettitt檢驗，Spearman秩次相關法，小波分析法，連續譜分析法，周期圖法等等。或是綜合了多種統計檢驗方法的水文變異診斷系統，集成多達十余種方法對單一時間序列進行多層次的統計檢驗，從趨勢綜合、跳躍綜合及變異形式的選擇得到變異診斷結論，最后結合實際水文調查分析，確定該水文變量的真實變異形式。或者是通過與水文模型的結合，考慮造成水文變異的成因，設置不同的氣候和下墊面條件的情景，對其進行模擬，從而考察變化環境下水文過程的演變規律，診斷出水文過程的變異情形。這類技術方法實施主要依賴于GCMs，RCMs等氣候模式，LUCC數據集，主要的代表模型有SWAT模型， VIC模型等。

以上幾種水文非一致性診斷都不同程度存在若干不足。

選擇代表指標進行統計檢驗，缺陷源于統計方法針對單一指標進行檢驗時，不同的統計方法的基本假設不同，這些方法往往在形式上偏重于趨勢或跳躍，在性質上偏重于均值或方差等某個統計參數，且計算精度不一，檢驗結果并不一致，更重要的是缺乏系統性，不能從整體上判斷序列究竟是趨勢變異，還是跳躍變異，即使判斷是跳躍變異也不能給出唯一的跳躍點。而水文變異診斷系統針對一個時間序列所進行的非一致性診斷，雖然集合了多種方法，將多種方法的檢驗結果再次統計，得到一個綜合性的比較準確的判斷，但其同代表指標檢驗都具有的一個缺陷是忽略了要素的多尺度和多等級效應，一個時間尺度上的指標序列僅能代表其在該尺度上的特征，不能代表研究對象降水、徑流、蒸發等水文要素的整體變異水平，更不可能對多種應用起到指導所用，例如，年降雨日數只概括了當地的濕潤特征，月降雨不能用于防洪預警，年降雨日數也不能用于極端天氣預警，年徑流序列不能直接指導水庫調度，洪峰流量不能用于診斷水資源量。

基于水文模型的非一致性診斷方法，試圖改善統計檢驗在大尺度流域的診斷效果，但這種方法仍有其缺陷。水文模型在不同情境模式下對水文要素進行模擬時，一般假設部分要素保持不變，而考慮另一部分變量對水文過程的影響，但由于影響水循環過程的外部因素非常多，并且影響因子之間的交叉作用非常復雜且不容忽視，因此這樣模擬出的水循環過程雖然能夠在一定程度上反應部分影響因子對水循環過程的影響，但仍然是片面且不真實的。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種流域尺度的水文非一致性診斷方法。所述的診斷方法針對現有流域尺度的水文非一致性診斷在統計和模型方法的不足而提出的。所述診斷方法涉及到多項的降水徑流指標，實現了流域尺度上水文非一致性的診斷，可以指導多個層面的應用。

本發明的目的是這樣實現的：一種流域尺度的水文非一致性診斷方法，其特征在于，所述方法的步驟如下：