[发明专利]一种适用于干旱岩溶缺数据地区的水文频率计算方法

说明书

本发明提供了一种适用于干旱岩溶缺数据地区的水文频率计算方法，包括：对研究区进行地质、水文进行观测并构建岩溶地下水库概化模型、通过SPI值确定枯季持续时间并建立枯季持续时间与频率关系、建立地下水库退水流量与退水时间的关系确定保证率流量等步骤，基于退水时间即为枯季持续时间这一特点，可得到频率和流量的关系，即得到对应某一保证率的来水量。本发明基于岩溶地质具有地表水与地下水互补这一水文循环特性，对“岩溶地下水库”进行一体化分析。不同于现有的分析方法，本发明不需要利用过往的流量数据进行统计分析与计算，避免了欠发达、缺设备、缺数据资料地区因没有流量数据而不能对保证率来水量进行准确的计算，方便可靠。

技术领域

本发明涉及地质观测与水文分析计算技术，尤其是一种适用于干旱岩溶缺数据地区的水文频率计算方法。

背景技术

保证率来水量是指某一地区在未来某一时段内，其可能发生的不同的来水量各自所对应的概率，保证率来水量是衡量一个地区(尤其是干旱地区)水资源量的重要指标，关系到水资源统筹规划、水资源管理、水资源优化配置、工农业发展等多项政策制定问题，准确、合理的确定区域保证率来水量对工业、农业、林业等各种产业的发展意义重大。

现有的计算某一河水流域的保证率来水量的方法常用的是水文频率分析法，即利用已有的往年观测得到的河水流量数据组成样本系列，选择合适的频率曲线线型和估计它的统计参数，根据所绘制的频率曲线推求某一河水流域相应于各种频率(或重现期)的来水量设计值。这种方法具有较强的可信度，在确定保证率来水量方面发挥着极其重要的作用，但其缺陷明显，需要长期观测数据支撑。一般而言，进行水文频率分析，要求数据量不少于三十年，且数据越多，计算结果越精确，这种方法适用于数据齐全、设备完善的发达地区。但是对于许多欠发达的区域，比如非洲大部分地区没有完善的监测设备，很难收集到足够的水文数据来支持传统的水文分析计算工作。因此，对于缺少水文数据的地区，较难求算较准确的保证率来水量，不利于此类地区的水资源的合理规划与配置。因此，现有技术中需要一种更新颖的、不过分依赖以往水文数据的方法，来计算缺少水文数据的保证率来水量。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于干旱岩溶缺数据地区的水文频率计算方法，以解决背景技术中提出的问题。

一种适用于干旱岩溶缺数据地区的水文频率计算方法，包括以下步骤：

S1)观测并判定研究区待测河水流域周围的补水岩层是否为岩溶地质：

S2)若待测河水流域周围的补水岩层为岩溶地质，则对待测河水流域的流量进行持续观测，对待测河水流域的流量进行持续观测的时间应当至少包括一个年度的时间且跨越前后两个年度的枯季起始时间点，根据观测得到的流量数据判定补水岩层是否可构成“岩溶地下水库”，所述“岩溶地下水库”的判定条件为：若在枯季开始时(也为雨季结束时)待测河水流域的流量能达到较稳定的最大值，则代表待测河水流域周围的补水岩层的蓄水量是一个定值，可满足“岩溶地下水库”条件；

S3)若待测河水流域周围的补水岩层满足“岩溶地下水库”条件，则可用待测河水流域在枯季持续期间的流量变化过程来反应“岩溶地下水库”在枯季的退水过程，进行如下的步骤3.1与步骤3.2：

S3.1)建立研究区枯季持续时间频率模型：根据研究区以往若干年的SPI(标准化降水指数)数据，计算并确定研究区若干年的枯季持续时间，根据研究区若干年的枯季持续时间构建研究区枯季持续时间频率模型，其中，每一年的枯季持续时间计算方法具体为：计算研究区的日SPI值，分析SPI值突变点，以SPI值突变点作为枯季起止时间点，枯季起始时间点与枯季终止时间点之间的时间段即为当年的枯季持续时间；枯季持续时间频率模型的建立具体为：根据研究区若干年的枯季持续时间序列计算经验频率，得到枯季持续时间与频率的关系，所述若干年包括当年及当年以前的N年，所述N大于或等于20；

S3.2)确定“岩溶地下水库”退水流量与退水时间的关系，以式1的地下水退水公式作为“岩溶地下水库”退水流量与时间的关系式：