[發明專利]一種多彈性對徑流變化驅動因素的定量分割方法

有效

• 申請號: 201710248235.6
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN107084709B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 王衛光;鄒珊;邢萬秋;丁一民;董青;鄭佳重
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了一種多彈性對徑流變化驅動因素的定量分割方法，通過收集流域內長序列水文氣象資料，計算潛在蒸發量和實際蒸發量，再采用單參數Budyko方程計算代表流域特性的參數，分析流域內各水文氣象變量相對于多年平均值的變化程度，計算徑流對七個驅動因素的彈性，判斷年徑流過程的突變點，突變點之前為基準期，之后為變化期，利用各水文氣象變量的彈性系數以及在變化期相對于基準期的差異，分析七個驅動因素對徑流變化的貢獻率。本發明結合流域內水文氣象要素變化，將氣候彈性法推廣到徑流變化對降水，最高、最低氣溫，風速，日照，相對濕度和流域特性的多彈性分析，定量辨識各驅動因素對徑流變化的影響。該方法適用性廣，計算成果更全面，更科學。

技術領域

本發明涉及一種多彈性對徑流變化驅動因素的定量分割方法，屬于水文水資源應用技術領域。

背景技術

徑流是地表水文循環的重要環節，作為人類最早可利用的水資源形式之一，其變化過程很早以前就受到人們的關注。近年來，以氣候變化和強人類活動影響為特征的環境變化導致中國乃至全球很多流域的河川徑流都發生了顯著的變化。特別是對于我國而言，在社會經濟迅猛發展和水資源短缺、洪旱災害問題并存的背景下，中國北方的海河、黃河和遼河等河流的徑流量的顯著下降對我國水資源可持續利用和管理提出了嚴峻的挑戰。因此，精確解讀氣候變化和強人類活動下水資源轉化過程的響應規律和機理，定量辨識氣候變化和人類活動的各因子對地表徑流的影響，是減少水資源評估不確定性，從而保障區域水資源安全的關鍵科學基礎。

如何準確的分離出氣候變化的各變量和人類活動對地表徑流的影響十分具有挑戰性，目前在氣候變化水文響應評估中被廣泛采用的方法主要有兩類：基于氣候彈性系數的方法和基于水文模擬的方法。水文模擬方法采用水文模型來量化氣候變化及人類活動引起的下墊面改變對徑流的影響。該方法具有較好的物理基礎，但模型結構和參數等存在一定的不確定性，可能導致評價結果產生較大偏差。另一種基于氣候彈性系數的方法，已有研究證明該方法是一種簡單有效的方法。隨著流域水文技術的發展，氣候彈性法已由最初的只考慮降水對徑流影響的單參數彈性法發展到考慮降水，溫度，輻射，風速以及相對濕度的多彈性法。然而，輻射數據測站少且不易獲取，輻射與溫度和濕度之間的相關性不可忽略。如何消除變量間的相關性影響，更精確地定量評估相對獨立的各氣候因子對徑流變化的貢獻？此外，如何利用彈性法計算人類活動對徑流變化的影響？這些都是需要解決的關鍵問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種多彈性對徑流變化驅動因素的定量分割方法，可準確定量地評估降水、最高氣溫、最低氣溫、風速、日照、相對濕度和流域特性對徑流變化的影響。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種多彈性對徑流變化驅動因素的定量分割方法，包括如下步驟：

步驟1，收集流域內至少40年的年徑流量資料以及日氣象要素資料，其中，氣象要素資料包括降水量、最高氣溫、最低氣溫、平均相對濕度、平均風速、日照時數；

步驟2，結合最高氣溫、最低氣溫、平均相對濕度、平均風速、日照時數，運用Penman-Montieth公式計算流域日潛在蒸發量，進而得到流域多年平均潛在蒸發量；

步驟3，根據流域內的水量平衡方程，結合流域多年平均徑流量與多年平均降水量，計算流域多年平均實際蒸發量；

步驟4，采用單參數的Budyko方程，結合多年平均降水量、多年平均潛在蒸發量、多年平均實際蒸發量，計算多年平均的流域特性參數；

步驟5，計算徑流對降水量、最高氣溫、最低氣溫、平均相對濕度、平均風速、日照時數以及流域特性這七個驅動因素的彈性系數；

步驟6，分析流域內年徑流量的變化趨勢，判斷年徑流過程的突變點，將突變點之前作為基準期，突變點之后作為變化期；