[发明专利]基于GAMLSS模型输沙贡献率的研究方法

说明书

本发明公开的基于GAMLSS模型输沙贡献率的研究方法，首先，收集整理流域出口站的水沙资料；其次，计算各个指标与输沙的关系式以及拟合过程线，并计算90％的P‑factor和R‑factor、50％分位数序列方差和均值、相关系数以及AIC；然后，采用归因分析法对六个指标进行分析，得出各个指标对输沙变化的影响程度；最后，计算各个指标对输沙的贡献率。本发明公开的基于GAMLSS模型输沙贡献率的研究方法，解决了现有技术不能准确、全面地得出气候变化和人类活动对输沙贡献率影响程度的问题，采用主成分回归分析，消除了多重共线性的影响，不仅考虑了各变量均值产生的影响，还考虑各变量年际方差变化对输沙的影响。

技术领域

本发明属于水文水资源技术领域，涉及一种基于GAMLSS模型输沙贡献率的研究方法。

背景技术

近几十年以来，气候变化显著，全球气温升高，降水格局发生变化，降水增多，厄尔尼诺、干旱以及洪涝等极端天气增多，冰山、常年积雪融化以及人类活动的影响等，使得地质地貌遭受破坏，加剧了土壤侵蚀和泥沙流失现象。水沙变化是当今世界普遍关注的重大问题之一，水沙变化不仅受气候变化的影响，土地利用等人类活动也是影响水沙变化的主要原因。人类活动的影响包括：水利工程修建、水土保持措施实施、滥砍滥伐、过度放牧、开矿等。因此，建立物理意义明确、数据获取容易的影响输沙变化贡献率的方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于GAMLSS模型输沙贡献率的研究方法，解决了现有贡献率计算技术中仅将影响因素分为气候变化和人类活动两大类，导致不能准确计算输沙变化的多个影响因子的具体贡献率的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于GAMLSS模型输沙贡献率的研究方法，具体操作过程包括如下步骤：

步骤1.收集整理流域出口站的水沙资料，以及整个流域降水、潜在蒸发量、累积坝控面积、水平梯田面积、林地面积以及草地面积；

步骤2.计算步骤1中六个协变量与输沙的关系式以及拟合过程线，并计算90％的P-factor和R-factor、50％分位数序列方差和均值、相关系数以及AIC；

步骤3.采用归因分析法对六个协变量进行分析，得出各个协变量对输沙变化的影响程度；

步骤4.根据步骤3得到的各个协变量对输沙变化的影响程度，计算各个协变量对输沙的贡献率。

本发明的其他特点还在于，

步骤2的具体过程如下：

步骤2.1采用主成分分析法对水土保持措施变量进行降维处理，具体是：选取累积方差贡献率大于80％时对应的变量个数代替所有的措施协变量，从而通过较少的协变量对4个水土保持措施变量进行表示；

步骤2.2对于降维处理后的因子，再结合降水和年潜在蒸发量，将四个协变量代入GAMLSS模型中通过R语言的gamlss包进行计算，得到六个影响因素与输沙均值和方差的拟合关系；

步骤2.3根据拟合的均值和方差的函数式，计算在不同分位数下对应的输沙值：90％的P-factor和R-factor、50％分位数序列方差和均值、相关系数以及AIC，通过R语言软件计算，具体计算过程如下：

其中，n表示样本大小，S_i表示观测到的输沙量，S_i,l表示百分比预测不确定性的下限，S_i,u表示百分比预测不确定性的上限；

其中，为模型参数，为回归参数估计值所对应的对数似然函数，df为对数似然函数的自由度。

步骤3的具体过程如下：