[发明专利]一种多弹性对径流变化驱动因素的定量分割方法

说明书

本发明公开了一种多弹性对径流变化驱动因素的定量分割方法，通过收集流域内长序列水文气象资料，计算潜在蒸发量和实际蒸发量，再采用单参数Budyko方程计算代表流域特性的参数，分析流域内各水文气象变量相对于多年平均值的变化程度，计算径流对七个驱动因素的弹性，判断年径流过程的突变点，突变点之前为基准期，之后为变化期，利用各水文气象变量的弹性系数以及在变化期相对于基准期的差异，分析七个驱动因素对径流变化的贡献率。本发明结合流域内水文气象要素变化，将气候弹性法推广到径流变化对降水，最高、最低气温，风速，日照，相对湿度和流域特性的多弹性分析，定量辨识各驱动因素对径流变化的影响。该方法适用性广，计算成果更全面，更科学。

技术领域

本发明涉及一种多弹性对径流变化驱动因素的定量分割方法，属于水文水资源应用技术领域。

背景技术

径流是地表水文循环的重要环节，作为人类最早可利用的水资源形式之一，其变化过程很早以前就受到人们的关注。近年来，以气候变化和强人类活动影响为特征的环境变化导致中国乃至全球很多流域的河川径流都发生了显著的变化。特别是对于我国而言，在社会经济迅猛发展和水资源短缺、洪旱灾害问题并存的背景下，中国北方的海河、黄河和辽河等河流的径流量的显著下降对我国水资源可持续利用和管理提出了严峻的挑战。因此，精确解读气候变化和强人类活动下水资源转化过程的响应规律和机理，定量辨识气候变化和人类活动的各因子对地表径流的影响，是减少水资源评估不确定性，从而保障区域水资源安全的关键科学基础。

如何准确的分离出气候变化的各变量和人类活动对地表径流的影响十分具有挑战性，目前在气候变化水文响应评估中被广泛采用的方法主要有两类：基于气候弹性系数的方法和基于水文模拟的方法。水文模拟方法采用水文模型来量化气候变化及人类活动引起的下垫面改变对径流的影响。该方法具有较好的物理基础，但模型结构和参数等存在一定的不确定性，可能导致评价结果产生较大偏差。另一种基于气候弹性系数的方法，已有研究证明该方法是一种简单有效的方法。随着流域水文技术的发展，气候弹性法已由最初的只考虑降水对径流影响的单参数弹性法发展到考虑降水，温度，辐射，风速以及相对湿度的多弹性法。然而，辐射数据测站少且不易获取，辐射与温度和湿度之间的相关性不可忽略。如何消除变量间的相关性影响，更精确地定量评估相对独立的各气候因子对径流变化的贡献？此外，如何利用弹性法计算人类活动对径流变化的影响？这些都是需要解决的关键问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多弹性对径流变化驱动因素的定量分割方法，可准确定量地评估降水、最高气温、最低气温、风速、日照、相对湿度和流域特性对径流变化的影响。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种多弹性对径流变化驱动因素的定量分割方法，包括如下步骤：

步骤1，收集流域内至少40年的年径流量资料以及日气象要素资料，其中，气象要素资料包括降水量、最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数；

步骤2，结合最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数，运用Penman-Montieth公式计算流域日潜在蒸发量，进而得到流域多年平均潜在蒸发量；

步骤3，根据流域内的水量平衡方程，结合流域多年平均径流量与多年平均降水量，计算流域多年平均实际蒸发量；

步骤4，采用单参数的Budyko方程，结合多年平均降水量、多年平均潜在蒸发量、多年平均实际蒸发量，计算多年平均的流域特性参数；

步骤5，计算径流对降水量、最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数以及流域特性这七个驱动因素的弹性系数；

步骤6，分析流域内年径流量的变化趋势，判断年径流过程的突变点，将突变点之前作为基准期，突变点之后作为变化期；