一种径流量变化归因定量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种径流量变化归因定量分析方法，属于径流量变化分析技术领域。该方法根据待分析的某流域径流量变化数据，构建分布式水文模型，借助分布式水文模型设置多个情景试验，并模拟出每一个情景试验的径流量；设定所述多个不同情景试验中的最接近真实情况的情景试验为基准情景试验Q1，通过比对分析模拟每一个情景试验的径流量与基准情景试验模拟的径流量变化，定量计算得到各影响因子对径流量变化的贡献值，形成了一套较为完整的基于分布式水文模型的径流量变化归因定量分析技术流程，细化了气候要素对径流量变化的影响，并给出了定量计算主要气候因子对径流量变化的贡献近似值方法。贡献近似值方法。贡献近似值方法。

【技术实现步骤摘要】
一种径流量变化归因定量分析方法


[0001]本专利技术涉及径流量变化分析
，具体涉及一种基于分布式水文模型的径流量变化归因定量分析方法。

技术介绍

[0002]现有的评估气候变化和人类活动对径流量变化影响的定量方法，大致有三种，分别是：分布式水文模型模拟法、概念模型及弹性系数法、数理统计法。
[0003]随着分布式水文模型的开发与改进，分布式水文模型模拟已成为定量分析径流量变化影响因素的主要方法。其原理是，根据所研究的径流量的实际情况，分析其突变发生的年份，继而将径流量变化序列划分为基准期和变化期，利用水文模型改变变化期内的相应影响要素，再将模型计算得到的变化期内的径流量与基准期的径流量比较，得出各影响因素对径流量变化的贡献值。近年来，随着全球气候变化的加剧，我国极端天气频发，气候变化对径流量的影响发生了明显变化；另外，我国经济社会发生了翻天覆地的变化，全国土地利用状况也随之变化显著，势必会对径流量变化造成一定影响。因此，有必要单独将土地利用变化从人类活动的笼统概念中单独提出进行分析，同时将气候变化中的主要气象因子单独分析，全面细致定量分析造成径流量变化的各影响因子贡献值。
[0004]当前，对于径流量变化的归因分析大多聚焦在气候变化和人类活动的影响方面，关于人类活动中的土地利用变化较少单独提及，也未将气候变化中的主要气象因子对径流量变化的贡献单独分析。

技术实现思路

[0005]针对上述领域中存在的问题，本专利技术提出了一种径流量变化归因定量分析方法，解决了无法实现将气候变化中的主要气象因子对径流量变化的贡献单独分析的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种径流量变化归因定量分析方法，具体步骤包括：
[0007]根据待分析的某流域径流量变化数据，构建分布式水文模型，依据分布式水文模型设置多个不同情景试验，模拟每一个情景试验的径流量；
[0008]设定所述多个不同情景试验中的最接近真实情况的情景试验为基准情景试验Q1，土地利用变化情景试验为Q2、气候变化情景试验为Q3、降水量变化情景试验为Q4、气温变化情景试验为Q5、风速变化情景试验为Q6，通过比对分析模拟每一个情景试验的径流量与基准情景试验模拟的径流量变化，定量计算得到各影响因子对径流量变化的贡献值。
[0009]优选地，所述定量计算的土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量相对影响的公式如下：
[0010][0011][0012][0013][0014][0015]其中，和分别是Q1、Q2和Q3情景下模型输出的流域多年平均模拟径流量；是Q2和Q1情景下的模拟径流量之差；是Q3和Q1情景下的模拟径流量之差；是和之和；和分别是土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量的相对影响，和之和为100％。
[0016]优选地，所述定量计算的研究期内直接人类活动对径流量变化影响的公式如下：
[0017][0018][0019][0020]其中，ΔShum指的是由直接人类活动引起的径流变化量；和分别指的是研究期径流量的模拟值和实测值；指的是基准期径流量观测值；η
hum
指的是研究期直接人类活动对径流量的影响。
[0021]优选地，所述定量计算的研究期内气候变化情景试验Q3和土地利用变化情景试验Q2对径流量相对影响的公式为：
[0022]η
CL
＝100％
‑
η
hum
[0023][0024][0025]其中，η
CL
是指研究期气候变化情景试验Q3和土地利用变化情景试验Q2对径流量的影响值总和；η
LU
和η
clim
分别是指研究期土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量的影响值。
[0026]优选地，所述定量计算的研究期内气候变化情景试验Q3对径流量的影响百分比，即计算降水变化情景试验Q4、气温变化情景试验Q5和风速变化情景试验Q6主要气候因子对径流量影响的近似值公式为：
[0027][0028][0029][0030]ΔS
p
+ΔS
t
+ΔS
w
≈ΔS
clim
[0031][0032][0033][0034]其中，和分别是指Q4、Q5和Q6情景下模型输出的流域多年平均模拟径流量；ΔS
p
指Q4和Q1情景下的模拟径流量之差；ΔS
t
是指Q5和Q1情景下的模拟径流量之差；ΔS
w
是指Q6和Q1情景下的模拟径流量之差；η
p
、η
t
和η
w
分别是指降水、气温和风速对径流量变化的影响近似值。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0036]该方法借助分布式水文模型设置多个情景试验，并模拟出每一个情景试验的径流量；设定所述多个不同情景试验中的最接近真实情况的情景试验为基准情景试验Q1，通过比对分析模拟每一个情景试验的径流量与基准情景试验模拟的径流量变化，定量计算得到各影响因子对径流量变化的贡献值，形成了一套较为完整的基于分布式水文模型的径流量变化归因定量分析技术流程，细化了气候要素对径流量变化的影响，并给出了定量计算主要气候因子对径流量变化的贡献近似值方法。
附图说明
[0037]图1是本专利技术的分析方法流程图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图1，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。
[0039]实施例
[0040]1.分布式水文模型情景试验设计
[0041]借助分布式水文模型设置多个情景试验，可以模拟在多情景下的径流量，通过比对径流量变化计算出各影响因子对径流量变化的贡献值。本方案的分布式水文模型情景试验设计如表1所。
[0042]表1基于分布式水文模型的径流量变化影响归因分析情景设计
[0043][0044]表1共设计了6中模拟情景，其中Q2、Q3、Q4、Q5、Q6分别通过改变不同的要素值，并将其模拟的径流量与Q1情景下模拟的径流量进行比对分析，从而得出各影响因子对径流量变化的贡献值。
[0045]表1中的去趋势是指将该要素的系列数值进行去趋势化处理，保持数值原有的波动，但是变化趋势取消，这样操作可以将要素对试验模拟的径流量变化的影响降至最低。去趋势后的数值计算方法可通过Matlab软件中自带的detrend函数计算获取。通过该方法计算之后，要素序列数值的平均值将变为0，为了增加情景模拟的合理性，可接着给所有数据加上其实测值的多年平均值。
[0046]2.定量计算各要素变化对径流量的影响
[0047]1)计算气候和土地利用变化对径流量的相对影响
[0048]如果将直接人类活动(如取水用水等)忽略不计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种径流量变化归因定量分析方法，其特征在于，具体步骤包括：根据待分析的某流域径流量变化数据，构建分布式水文模型，依据分布式水文模型设置多个不同情景试验，模拟每一个情景试验的径流量；设定所述多个不同情景试验中的最接近真实情况的情景试验为基准情景试验Q1，土地利用变化情景试验为Q2、气候变化情景试验为Q3、降水量变化情景试验为Q4、气温变化情景试验为Q5、风速变化情景试验为Q6，通过比对分析模拟每一个情景试验的径流量与基准情景试验模拟的径流量变化，定量计算得到各影响因子对径流量变化的贡献值。2.根据权利要求1所述的一种径流量变化归因定量分析方法，其特征在于，所述定量计算的土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量相对影响的公式如下：算的土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量相对影响的公式如下：算的土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量相对影响的公式如下：算的土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量相对影响的公式如下：算的土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量相对影响的公式如下：其中，和分别是Q1、Q2和Q3情景下模型输出的流域多年平均模拟径流量；是Q2和Q1情景下的模拟径流量之差；是Q3和Q1情景下的模拟径流量之差；是和之和；和分别是土地利用变化情景试验Q2和气候变化情景试验Q3对径流量的相对影响，和之和为100％。3.根据权利要求2所述的一种径流量变化归因定量分析方法，其特征在于，所述定量计算的研究期内直接人类活动对径流量变化影响的公式如下：算的研究期内直接人类活动对径流量变化影响的公式如下：算的研究期内直接人类活动对径流量变化影响的公式如下：其中，ΔS
hum
指的是由直接人类活动引起的径流变化量；和分别指的是研究期径流量的模拟值和实测值；指的是基准期径流量观测值；η
hum
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬霖，张宙，连恒，马婵，蒲永峰，王重波，白亚伟，
申请(专利权)人：自然资源部第二地形测量队陕西省第三测绘工程院，
类型：发明
国别省市：