[發明專利]一種人類活動對流域蒸散發影響的不確定性評估方法

有效

• 申請號: 202011468265.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112597698B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 段凱;韋林;唐嘉琪;王小辣;陳曉宏
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N7/00;G06F17/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明提供的一種人類活動對流域蒸散發影響的不確定性評估方法，通過貝葉斯模型平均方法集成多種陸面水文模型對天然條件下流域蒸散發的模擬結果，利用GRACE重力衛星提供的陸地水儲量數據與流域實測徑流序列推算實際發生的流域蒸散發，既而使用“天然蒸散發”與“實際蒸散發”的差值，評估水庫調蓄、消耗性用水、跨流域調水等人類活動所導致的流域蒸散發變化及其不確定性區間。該方法可有效集成多種陸面水文模型的優勢，減小陸面水文模型蒸散發數據同化中的不確定性，并以概率性結果合理衡量人類活動對流域蒸散發的影響程度。

技術領域

本發明涉及水利工程技術領域，更具體的，涉及一種人類活動對流域蒸散發影響的不確定性評估方法。

背景技術

蒸散發是地表水分循環的重要組成部分，同時也是地表能量平衡的一個重要通量成分。從全球陸面平均來看，約58％～65％的降水通過蒸散發重返大氣，消耗的能量約占凈輻射的51％～58％。蒸散發不僅受氣候變化的影響，還受水庫調控、灌溉、土地利用和土地覆蓋變化等人為干預的影響。隨著人口的迅速增長和經濟的發展，水的需求和消耗都在增加。人類活動對下墊面的改造，如水利建設、土地利用方式改變以及生產生活等，對水資源時空分布規律的影響逐步增大。人類活動引起的蒸散發變化通過改變水量與熱量平衡，影響地表溫度、徑流、大氣環流以及降水。因此，弄清人類對蒸散發的影響對于理解水文循環的變化至關重要，是實現變化環境下水資源管理、水資源優化配置的重要科學支撐。

由于陸面水文模型數據的適用性有限，以及自然與人為因素之間復雜的相互作用的影響，在模型中對人為因素誘發的蒸散變化進行參數化一直以來都是一個挑戰。重力恢復和氣候實驗衛星(GRACE)可以監測大尺度陸地水儲量變化，結合水量平衡法可以估算出實際蒸散發。將實際蒸散發與不考慮人類活動影響的陸面水文模型模擬的天然蒸散發進行比較，兩者的殘差可視為人類活動引起的蒸散發變化。公開號為CN108614948A的中國專利申請于2018年10月2日公開了一種大尺度區域實際蒸散發量的估算方法，針對傳統技術無法科學合理估算大尺度區域(土層深厚)實際蒸散發量的技術問題，基于水分平衡原理，采用GRACE重力衛星數據計算區域水量收支變化量，進而反演具有深厚土壤地區(黃土高原)的實際蒸散發量；通過分析實際蒸散發過程和區域水量輸入輸出平衡特征的時空變化規律，進而評價研究地區(黃土高原)退耕還林還草工程實施前后的水分收支特征，進而評價植被建設用水的可持續性，為保障黃土高原生態安全和水安全提供理論支撐。然而，該方法尚未考慮到模型模擬的天然蒸散發中的不確定性會如何影響對人類活動影響的檢測，從而導致無法合理評估人類活動引起的流域蒸散發變化。

發明內容

本發明為克服現有技術中尚未考慮到模型模擬的天然蒸散發中的不確定性會如何影響對人類活動影響的檢測，存在無法合理評估人類活動引起的流域蒸散發變化的技術缺陷，提供一種人類活動對流域蒸散發影響的不確定性評估方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種人類活動對流域蒸散發影響的不確定性評估方法，包括以下步驟：

S1：利用GRACE重力衛星提供的逐月陸地水存量數據，計算各個網格內的陸地水儲量逐月變化，并計算流域內的平均陸地水儲量變化；

S2：采集研究流域實測降水、徑流數據序列數據，結合平均陸地水儲量變化情況，利用流域水量平衡方法，估算流域內的“實際蒸散發”序列；

S3：統計分析流域內的水庫調蓄、取水、耗水、跨流域調水等因素，通過還原計算將實測徑流序列還原為逐月天然徑流序列；

S4：搜集整理多種陸面水文模型的再分析數據產品，結合逐月天然徑流序列進行模型的驗證與比較，優選出若干個在研究區域應用效果最佳的水文模型作為待選模型；

S5：使用貝葉斯模型平均法，以選出的待選模型的蒸散發模擬序列為輸入，計算各個待選模型的最優權重；

S6：根據各個模型的最優權重結果，集成各模型所模擬的蒸散發序列，得到天然蒸散發序列；