[发明专利]一种无资料流域水文预报华南模型构建方法

权利要求书

1.一种无资料流域水文预报华南模型构建方法，其特征在于，对已有模型进行按照物理过程进行拆分，然后从拆分或积累的模块中优选适合研究区域或对象的各优势模块，或利用建模环境构建新模块，然后基于针对研究的物理过程，基于建模环境内部耦合机理进行模块融合，或替换已有模型中不完善的模块，实现模型重构或改进,集成建模环境在数据层、应用层和用户层的支持下，由前处理部分、模型管理构建与模拟部分、后处理部分组成，重点形成基于高性能计算命令行访问方式的HOME核心系统，基于图形化建模便于用户操作的HOME桌面应用系统，以及Web与高性能计算结合的HOMEWeb应用系统；

还包括气候变化的响应分析，包括以下步骤：

步骤一、未来气候变化要素变化趋势预估；

1）气候模式适用性评价；选取国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5）提供的五种气候模式：GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、MIROC-ESM-CHEM和NorESM1-M，分别模拟RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种代表性排放情景下的降水量，经过校准和降尺度后，与实测值进行对比，根据计算出的相对误差、均方根误差和相关系数特征值结果，以及每个模式模拟变化趋势，综合分析和评估不同气候模式的降水模拟能力；

2）气候模式修正；基于上述分析结果，选取模拟结果相对较好的气候模式做集合平均，进行气候模式修正；

3）未来降水预估；根据修正后的气候模式预估结果，对研究区域未来降水量进行模拟，得到未来降水量和年降水量的变化趋势；

步骤二、SWAT模型构建与校准；

1）模型输入数据准备及格式化处理；

2）模型校准和验证；①确定模型评价指标；②参数敏感性分析；敏感性分析是评估各项参数对模拟结果的影响程度，优先选择影响程度大的参数进行调整；③模型校准；基于上述步骤，对模型进行校准和验证；

步骤三、总氮、总磷计算；根据SWAT模型对非点源污染的迁移转化过程和原理，可以对非点源污染物进行模拟，模拟的对象主要是氮元素和磷元素负荷量，总氮和总磷负荷量采用下公式进行计算：

TN＝ORGN_OUT+NO₃_OUT+NH₄_OUT+NO₂_OUT；

式中：TN为总氮负荷；ORGN_OUT为有机氮负荷；NO₃_OUT为硝态氮负荷；NH₄_OUT为氨态氮负荷；NO₂_OUT为亚硝态氮负荷；

TP＝ORGP_OUT+MINP_OUT；

式中：TP为总磷负荷；ORGP_OUT为有机磷负荷；MINP_OUT为矿物磷负荷；

步骤四、地表水质对气候变化的响应；基于气候模式预估结果和校准过的SWAT模型，设置不同的温度变化情景和降水变化情景，模拟气候变化因子对水质变化的影响。

2.根据权利要求1所述的无资料流域水文预报华南模型构建方法，其特征在于，①确定模型评价指标，具体包括：选取相对误差(Re）、决定系数(R²）和Nash-Suttcliffe效率系数(Ens）三个指标用于评价模型的适用性；根据模拟标准，模拟结果与实测值误差应小于20％，决定系数R²大于0.6且Ens大于0.5，当模拟结果满足以上条件时，模拟结果才可以进行使用。