[发明专利]一种流域尺度的水文非一致性诊断方法

说明书

本发明涉及一种流域尺度的水文非一致性诊断方法，所述方法的步骤：建立流域非一致指标体系；进行单一指标序列的非一致性诊断；进行流域水文非一致性定量诊断。本发明将代表多种水文过程各项发展特征的指标序列，并依照指标‑要素‑目标的层次进行分类组合，整体上判断序列究竟是趋势变异，还是跳跃变异，对单一指标序列的非一致性诊断后，再对各项指标进行综合非一致性诊断，避免了现有技术在这方面的缺陷。对多项指标以同一标准进行非一致性判断，可以对多重应用提供理论支撑，如水资源诊断、水库调度、水利工程设计，防洪抗旱。

技术领域

本发明涉及一种流域尺度的水文非一致性诊断方法，是一种水文计算方法，是一种可以覆盖多要素、多项指标的诊断方法，是一种基于统计以及水文实测数据的诊断方法，是一种针对流域尺度水文过程变异的诊断方法。

背景技术

针对流域尺度的水文非一致性诊断，目前技术主要通过流域某项代表性指标的统计检验，观察其是否发生显著变化来诊断该地区的水文过程是否发生非一致。例如，通过对年降雨的周期、趋势、突变点的统计检验，判断该地区的降雨过程是否发生非一致变化，通过对流域出口处的年径流序列的统计检验，判断该地区的径流过程是否发生非一致变化。此类诊断方法普遍基于时间序列分析和假设检验，代表检验方法有Man-Kendall 检验，Hurst系数，Pettitt检验，Spearman秩次相关法，小波分析法，连续谱分析法，周期图法等等。或是综合了多种统计检验方法的水文变异诊断系统，集成多达十余种方法对单一时间序列进行多层次的统计检验，从趋势综合、跳跃综合及变异形式的选择得到变异诊断结论，最后结合实际水文调查分析，确定该水文变量的真实变异形式。或者是通过与水文模型的结合，考虑造成水文变异的成因，设置不同的气候和下垫面条件的情景，对其进行模拟，从而考察变化环境下水文过程的演变规律，诊断出水文过程的变异情形。这类技术方法实施主要依赖于GCMs，RCMs等气候模式，LUCC数据集，主要的代表模型有SWAT模型， VIC模型等。

以上几种水文非一致性诊断都不同程度存在若干不足。

选择代表指标进行统计检验，缺陷源于统计方法针对单一指标进行检验时，不同的统计方法的基本假设不同，这些方法往往在形式上偏重于趋势或跳跃，在性质上偏重于均值或方差等某个统计参数，且计算精度不一，检验结果并不一致，更重要的是缺乏系统性，不能从整体上判断序列究竟是趋势变异，还是跳跃变异，即使判断是跳跃变异也不能给出唯一的跳跃点。而水文变异诊断系统针对一个时间序列所进行的非一致性诊断，虽然集合了多种方法，将多种方法的检验结果再次统计，得到一个综合性的比较准确的判断，但其同代表指标检验都具有的一个缺陷是忽略了要素的多尺度和多等级效应，一个时间尺度上的指标序列仅能代表其在该尺度上的特征，不能代表研究对象降水、径流、蒸发等水文要素的整体变异水平，更不可能对多种应用起到指导所用，例如，年降雨日数只概括了当地的湿润特征，月降雨不能用于防洪预警，年降雨日数也不能用于极端天气预警，年径流序列不能直接指导水库调度，洪峰流量不能用于诊断水资源量。

基于水文模型的非一致性诊断方法，试图改善统计检验在大尺度流域的诊断效果，但这种方法仍有其缺陷。水文模型在不同情境模式下对水文要素进行模拟时，一般假设部分要素保持不变，而考虑另一部分变量对水文过程的影响，但由于影响水循环过程的外部因素非常多，并且影响因子之间的交叉作用非常复杂且不容忽视，因此这样模拟出的水循环过程虽然能够在一定程度上反应部分影响因子对水循环过程的影响，但仍然是片面且不真实的。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种流域尺度的水文非一致性诊断方法。所述的诊断方法针对现有流域尺度的水文非一致性诊断在统计和模型方法的不足而提出的。所述诊断方法涉及到多项的降水径流指标，实现了流域尺度上水文非一致性的诊断，可以指导多个层面的应用。

本发明的目的是这样实现的：一种流域尺度的水文非一致性诊断方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：