【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水文评价，具体涉及一种用于评估中小河流水文情势变化程度的方法。
技术介绍
1、水文情势是河流生态系统结构的主要驱动力，对维持河流健康和生态系统功能至关重要。然而，拦河修建的水利工程阻断了河流上下游的信息物质交换，显著改变了河流的水文情势，进而引发了一系列的河流生态环境问题。开展水文情势变化分析，评估水利工程对河流生态系统的影响，对于制定河流生态保护措施具有重要意义。目前，水文情势变化分析研究主要集中在大型河流，对于中小河流研究相对不足。中小河流由于集水面积小，汇流速度快，径流过程受降雨因素影响较大，存在多峰现象，尤其是在汛期极端降雨频发，径流的多峰现象更加突出。常规的水文变异指标体系表征的水文信息全面科学且简单易用，被广泛用于河流水文情势分析，但以年为单位进行各参数统计的方式，会忽略了某些水文参数的季节性差异，难以准确反映中小河流的水文情势特征，因此有必要提出适用于中小河流的水文变异指标体系，综合考虑各水文参数的季节性差异，全面反映河流的水文情势特征。
技术实现思路
1、专利技术目的：提供一种基于改进水文变异指标体系的水文情势分析方法，为准确评估中小河流水文情势变化规律提供了一种可行的方法和技术。
2、技术方案：本专利技术的一种基于改进水文变异指标体系的水文情势分析方法，包括以下步骤：
3、s1收集历史径流数据资料，构造水文分期指标集x。采用critic法计算各指标权重，并将分期指标集x转化为分期综合指标集y。由y构造用于判断汛期与枯期的阈值l
4、进一步地，步骤s1中构造的水文分期指标集x如下：
5、
6、其中，p为径流资料的年数；xi为第i年的指标集合；m为每旬选择的指标数(在流量平均值的基础上，增加了最小和最大1天、3天、5天、7天径流等能够反映径流过程信息的指标)；为第i年内第k旬的第j个指标。
7、进一步地，步骤s1中将水文分期指标集x转化为分期综合指标集y的步骤如下：
8、
9、其中，yi为第i年的综合指标集合；为第i年内第k旬的综合指标；wj为第j个指标的权重，采用critic法进行计算。
10、进一步地，步骤s1中用于判断汛期和枯期的阈值l计算公式如下：
11、
12、其中，为第j个指标的均值。
13、进一步地，步骤s1中计算各旬对于汛期集合的隶属度的步骤如下：
14、①针对给定的第i年的径流序列，选择综合指标大于阈值l的起始旬和结束旬作为汛期的开始和结束，依此类推，p年的系列资料可统计得到p个汛期区间其中i＝1,2,...,p。
15、②统计各旬落在p个汛期区间中的个数n，作为其对于汛期的隶属度。
16、λk＝n/p (4)
17、s2根据各旬对于汛期集合的隶属度序列{λk}，划分为枯期和汛期。并进一步采用均值变点分析法将汛期划分为前汛期、主汛期和后汛期。
18、进一步地，步骤s2中划分为枯期和汛期的标准如下：
19、选取隶属度λk＝0.5作为截断水平，判断汛期与否。当λk>0.5时，说明第k旬对汛期的倾向更强，则将旬k划入汛期；当λk<0.5时，说明第k旬对枯期的倾向更强，则将旬k划入枯期。
20、进一步地，步骤s2中采用均值变点分析法将汛期划分为前汛期、主汛期和后汛期的步骤如下：
21、①以对汛期隶属度最大的旬λm为分界点，将隶属度序列{λk}划分为前序列{λf,λf+1,...,λm}和后序列{λm,λm+1,...,λf+d}。其中，f和d代表汛期开始以及汛期长度。
22、②假定前序列{λf,λf+1,...,λm}的变点为第α个旬λα，计算统计量d与d'的差值β。
23、
24、β＝d-d' (6)
25、其中，分别为序列{λf,λf+1,...,λα}、{λα+1,λα+1,...,λm}以及{λf,λf+1,...,λm}的均值。
26、③变点α依次从f到m，选择最大β对应的旬s，作为前汛与主汛的分界点。
27、④同样地，按照上述变点的搜索方式，获取后序列{λm,λm+1,...,λf+d}的变点e，最终完成汛内划分。前汛期、主汛期和后汛期分别对应着[f,s]、[s+1,e]以及[e+1,f+d]。
28、s3在常规水文变异指标体系的基础上，保持第一和第三组分的参数不变，对第二、第四和第五组分进行参数补充，提出改进的水文变异指标体系。
29、进一步地，第一组指标体系从月均流量的角度反映了河流基本水文情势需求，由于其明确了参数的尺度，因此不作变化，包含12个月均流量；第三组指标体系反映了河流极端水文情势需求，传递着生物的迁徙与产卵信号，而通常生物迁徙与产卵并不频繁，也只与年内极端流量相关，因此参数的统计尺度仍以年为主，包含年最大以及年最小流量出现的时间2个参数；第二组分中增加枯期、前汛期、主汛期、后汛期4个阶段内的最大和最小1天、3天、7天流量，共增加24个参数；第五组分中增加枯期、前汛期、主汛期、后汛期4个阶段内的流量平均增加率、流量平均减少率以及流量翻转次数，共增加12个参数；第四组组分反映了高低流量脉冲过程，统计尺度较短容易造成流量脉冲事件的割裂。因此，汛期不再拆分成前汛、主汛与后汛三个阶段，而仅增加枯期与汛期2个阶段内的高低流量脉冲次数及持续时间，共增加8个参数。
30、s4基于改进水文变异指标体系，采用rva法(即变化范围评价法，下同)以及hma法(即直方图匹配法，下同)计算中小河流的水文情势改变程度。
31、进一步地，步骤s4中基于改进水文变异指标体系，采用rva法计算中小河流的水文情势改变程度的步骤如下：
32、①确定径流序列的突变点，根据径流变化前的历史逐日流量资料计算改进水文变异指标体系下各组分的参数值。
33、②选择各参数25％和75％频率下的特征值，构成rva的目标范围i，该范围是各水文参数可接受的范围。
34、③根据变化后的历史逐日流量资料，计算径流受影响后改进水文变异指标体系下各组分的参数值，并按下式计算单个参数的水文改变度以及整体的水文改变度。
35、
36、其中，di为第i个参数的水文改变度；d为整体水文改变度；m为改进水文变异指标体系中参数个数；nio为第i个参数实际落在rva目标范围i内的年数；nie为第i个参数预期落在rva目标范围内的年数，可取受影响后总年数的一半。河流整体水文改变度的划分标准包括轻度改变(0～33％)、中度改变(33％～67％)以及高度改变(67％～100％)。
37、进一步地，步骤s4中基于改进水文变异指标体系，采用hma法计算中小河流的水文情势改变程度的步骤如下：
38、①确定直方图中类的数量nc，即参数应划分为多少区间。
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【技术保护点】
1.一种基于改进水文变异指标体系的中小河流水文情势变化分析方法，其特征在于，包括以下流程：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进水文变异指标体系的中小河流水文情势变化分析方法，其特征在于，S1采用的水文分期包括分期指标集构建、隶属度计算以及汛期划分；
3.根据权利要求1所述的一种基于改进水文变异指标体系的中小河流水文情势变化分析方法，其特征在于，所述改进的水文变异指标体系，包含5个组分的参数，各组分参数与常规水文变异指标体系的区别如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于改进水文变异指标体系的中小河流水文情势变化分析方法，其特征在于，包括以下流程：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进水文变异指标体系的中小河流水文情势变化分析方法，其特征在于，s1采用的水文分期包括分期指标集...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜敏，方国华，戴灵辉，方功先，黄显峰，丁紫玉，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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