气候变化和人类活动对河川径流变化定量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种气候变化和人类活动对河川径流变化定量分析方法，收集流域内的水文气象资料、水资源评价数据以及人类活动资料，判断年径流过程的突变点，突变点之前为流域的天然期，突变点之后为流域的影响期，利用天然期的水文气象资料，采用水文模型率定模型参数，再利用全时段的气象资料重构整个天然径流序列，利用重构的天然径流与实测径流的差异，分析气候变化和人类活动对河川径流变化的贡献；本发明专利技术结合流域内的水文气象要素变化、土地利用变化和取用水等情况，将气候变化和人类活动对河川径流变化的二元归因分析，推广到了降水变化、气温变化、土地利用变化和取用水对河川径流变化的四元归因分析。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，收集流域内的水文气象资料、水资源评价数据以及人类活动资料，判断年径流过程的突变点，突变点之前为流域的天然期，突变点之后为流域的影响期，利用天然期的水文气象资料，采用水文模型率定模型参数，再利用全时段的气象资料重构整个天然径流序列，利用重构的天然径流与实测径流的差异，分析气候变化和人类活动对河川径流变化的贡献；本专利技术结合流域内的水文气象要素变化、土地利用变化和取用水等情况，将气候变化和人类活动对河川径流变化的二元归因分析，推广到了降水变化、气温变化、土地利用变化和取用水对河川径流变化的四元归因分析。【专利说明】
本专利技术涉及水文水资源应用领域，具体涉及一种河川径流变化定量分析方法。
技术介绍
河川径流是水文循环的核心环节，是地表水资源最重要的赋存形式，直接影响人 类的生存条件。然而，近几十年来受气候变化和人类活动等因素的影响，中国乃至全球很多 流域的河川径流都发生了显著的变化。最为明显的是，中国北方的海河、黄河和辽河等河流 的径流量呈现出了显著的下降趋势。以海河流域为例，1980-2008年的多年平均径流量比 1961-1980年的下降了四至七成。河川径流的锐减不仅对人类的生存条件提出了严峻的挑 战，成为制约经济社会可持续发展的瓶颈；同时也改变了流域内的生态环境，成为扰乱生态 系统平衡的关键因子。因此，科学准确地判断环境变化对河川径流的影响，定量评估河川径 流变化的原因，对于保障人类的可持续发展和推进生态文明建设具有十分重要的科学意义 和实用价值。 长期以来，气候变化和人类活动对河川径流的影响一直是水文学家和流域管理者 关注的热点话题。最初主要利用趋势分析和相关分析等方法来定性的评估河川径流变化的 原因。随着流域水文模拟技术的发展，水文学家提出利用水文模型重构天然径流的方法来 区分气候变化和人类活动对河川径流变化的贡献。然而，各种气候因子，例如降水和气温的 变化对河川径流变化的贡献分别是多少？此外，土地利用变化与流域内取用水对河川径流 的影响又是多少？对于这些问题都没有明确的答案。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种气候变化和人类活 动对河川径流变化定量分析方法，可准确定量地评估气候变化与人类活动对变化环境下的 流域水资源影响。 技术方案：本专利技术提供了一种气候变化和人类活动对河川径流变化定量分析方 法，包括以下步骤： (1)收集流域内的水文气象资料（径流量、降水量和气温）、水资源评价数据（地 表水资源量、地下水资源量和水资源总量）以及人类活动资料（土地利用数据、取水量和用 水量）； (2)分析流域内径流、降水、气温和取用水的历史演变规律和土地利用变化状况， 判断年径流过程的突变点，突变点之前为流域的天然期，突变点之后为流域的影响期； (3)利用天然期的水文气象资料，采用水文模型率定模型参数，再利用全时段的气 象资料重构整个天然径流序列； (4)利用重构的天然径流与实测径流的差异，分析气候变化和人类活动对河川径 流变化的贡献； (5)利用径流对降水和气温的响应，分析气候变化中的降水变化和气温变化对河 川径流变化的贡献； (6)利用水资源评价数据和实测径流的差异，分析人类活动中土地利用变化和流 域内取用水对河川径流变化的贡献。 优选的，步骤（2)运用Mann-Kendall方法来分析流域内径流量的历史演变趋势， 并得出年径流过程的突变点。 进一步，步骤（5)根据降水的变化和天然期的降水序列，假定降水量情景，再利用 水文模型来模拟径流序列，将水文模型模拟的径流序列与天然期的径流序列之差作为降水 变化引起的径流量变化；然后，根据气温的变化和天然期的气温序列，假定气温情景，再利 用水文模型来模拟径流序列，将其与天然期的径流序列之差作为气温变化引起的径流量变 化。 进一步，步骤（6)根据年径流的突变点，天然期和影响期水资源评价数据中年径 流之差表示气候变化与土地利用变化引起的径流量变化，扣除步骤（5)计算得到的气候变 化的贡献部分，剩余的则是土地利用变化引起的径流量变化；再根据人类活动引起的径流 变化量与土地利用变化引起的径流变化量之差，得到取用水引起的径流变化量。 有益效果：本专利技术结合流域内的水文气象要素变化、土地利用变化和取用水等情 况，将气候变化和人类活动对河川径流变化的二元归因分析，推广到了降水变化、气温变 化、土地利用变化和取用水对河川径流变化的四元归因分析。 【专利附图】【附图说明】 图1为气候变化和人类活动对河川径流变化的贡献分析示意图。 【具体实施方式】 下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施 例。 实施例：一种，包括以下步 骤： (1)基础资料收集：收集流域内的水文气象资料：径流量、降水量、气温；水资源评 价数据：地表水资源量、地下水资源量和水资源总量；以及人类活动资料：土地利用数据、 取水量和用水量。 (2)水文气象要素趋势分析：利用Mann-Kendall方法来检测流域内径流的历史演 变趋势，并分析年径流过程的突变点，具体的计算步骤为： ①给定原假设Htl，表示径流过程没有显著增加或者减少趋势； ②构造Mann-Kendall统计量UFi,来检验原假设是否成立，其计算公式为： 【权利要求】1. 一种，其特征在于：包括以下步 骤： (1) 收集流域内的水文气象资料(径流量、降水量和气温)、水资源评价数据(地表水资 源量、地下水资源量和水资源总量）以及人类活动资料(土地利用数据、取水量和用水量）； (2) 分析流域内径流、降水、气温和取用水的历史演变规律和土地利用变化状况，判断 年径流过程的突变点，突变点之前为流域的天然期，突变点之后为流域的影响期； (3) 利用天然期的水文气象资料，采用水文模型率定模型参数，再利用全时段的气象资 料重构整个天然径流序列； (4) 利用重构的天然径流与实测径流的差异，分析气候变化和人类活动对河川径流变 化的贡献； (5) 利用径流对降水和气温的响应，分析气候变化中的降水变化和气温变化对河川径 流变化的贡献； (6) 利用水资源评价数据和实测径流的差异，分析人类活动中土地利用变化和流域内 取用水对河川径流变化的贡献。2. 根据权利要求1所述的，其特征 在于：步骤（2)运用Mann-Kendall方法来分析流域内径流量的历史演变趋势，并得出年径 流过程的突变点。3. 根据权利要求1所述的，其特征 在于：步骤（5)根据降水的变化和天然期的降水序列，假定降水量情景，再利用水文模型来 模拟径流序列，将水文模型模拟的径流序列与天然期的径流序列之差作为降水变化引起的 径流量变化；然后，根据气温的变化和天然期的气温序列，假定气温情景，再利用水文模型 来模拟径流序列，将其与天然期的径流序列之差作为气温变化引起的径流量变化。4. 根据权利要求3所述的，其特征 在于：步骤（6)根据年径流的突变点，天然期和影响期水资源评价数据中年径流之差表示 气候变化与土地利用变化引起的径流量变化，扣除步骤（5)计算得到的气候变化的贡献部 分，剩余的则是土地利用变化引起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气候变化和人类活动对河川径流变化定量分析方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）收集流域内的水文气象资料（径流量、降水量和气温）、水资源评价数据（地表水资源量、地下水资源量和水资源总量）以及人类活动资料（土地利用数据、取水量和用水量）；（2）分析流域内径流、降水、气温和取用水的历史演变规律和土地利用变化状况，判断年径流过程的突变点，突变点之前为流域的天然期，突变点之后为流域的影响期；（3）利用天然期的水文气象资料，采用水文模型率定模型参数，再利用全时段的气象资料重构整个天然径流序列；（4）利用重构的天然径流与实测径流的差异，分析气候变化和人类活动对河川径流变化的贡献；（5）利用径流对降水和气温的响应，分析气候变化中的降水变化和气温变化对河川径流变化的贡献；（6）利用水资源评价数据和实测径流的差异，分析人类活动中土地利用变化和流域内取用水对河川径流变化的贡献。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王国庆，鲍振鑫，张建云，金君良，刘翠善，刘艳丽，贺瑞敏，王小军，万思成，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32