[发明专利]水库调蓄和环境因子对下游河流水温变化定量分析方法

说明书

本发明公开了一种水库调蓄和环境因子对下游河流水温变化定量分析方法，收集流域内的水文气象资料，对水库蓄水前后天然期和影响期分别逐月构建线性水温回归模型，再重构影响期的天然径流，进而重构天然水温序列，利用重构的天然水温与实测水温的差异，分析水库调蓄和环境因子对下游水温变化的贡献；本发明将水库调蓄和环境因子对水温变化的二元归因分析，细分为水库调蓄作用下水温‑气温相互作用变化、径流模式变化和天然情境下气温变化、流量变化的四元归因分析，能够科学准确地判断水库对水温的影响程度，定量评估出水库下游河流水温变化的原因。

技术领域

本发明涉及水文水资源应用技术，具体涉及一种水库调蓄和环境因子对下游河流水温变化定量分析方法。

背景技术

水温是河流生态系统中的重要要素之一，它对水生生物的生存、新陈代谢、繁殖行为及种群的结构和分布都有不同程度的影响，决定了水生生态系统的整体健康。水温的变化受到自然条件和人为扰动等因素影响，例如，人类活动和气候变化。其中，人类活动中筑坝形成水库后，在春夏季释放非季节性冷水，改变河流水温，影响鱼类的繁殖、生长和分布，进而影响河流生态系统的种群结构及生物多样性。已有关于水库影响下河流水温的研究将建坝前后水温变化仅归因于水库调蓄作用，未考虑环境因子变化对水温的影响。因此，科学准确地判断水库对水温的影响程度，定量评估水库下游河流水温变化的原因，对于维护河流生态系统健康具有重要意义。

由于气温直接影响水面的热通量，且其接近于水体的平衡温度，因而常作为自变量用于回归河流水温。除此以外，流量也是影响水温的重要因素。通过水温与气温、流量之间的相关关系来预测水温，例如线性回归模型，在河流水温预测中得到了广泛的应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种将水库调蓄和环境因子对水温变化的二元归因分析，细分为水库调蓄作用下水温-气温相互作用变化、径流模式变化和天然情境下气温变化、流量变化的四元归因分析的水库调蓄和环境因子对下游河流水温变化定量分析方法。

技术方案：本发明的库调蓄和环境因子对下游河流水温变化定量分析方法包括以下步骤：

(1)收集河流水文气象资料以及水库调蓄资料，将蓄水前划为天然期pre，蓄水后划为影响期post；

(2)根据天然期pre和影响期post的水文气象资料，分别逐月构建受水库影响站点A的水温线性回归模型；

(3)利用站点A上游多个站点的水文资料重构站点A影响期的天然径流Q_na序列；

(4)利用重构的天然径流量Q_na和影响期气温T_a,post，代入天然期的河流水温线性回归模型，重构影响期的天然水温WT_nat,post序列；

(5)利用重构影响期的天然水温WT_nat,post与天然期水温WT_sim,pre的差异，分析环境因子对河流水温变化的贡献；

(6)利用重构影响期的天然水温WT_nat,post与影响期水温WT_sim,post的差异，分析水库调蓄对河流水温变化的贡献。

步骤(1)中，所述收集河流水文气象资料包括收集日水温WT、日气温T_a和日径流量Q，所述收集水库调蓄资料包括收集蓄水起止日期。

所述构建水温线性回归模型的具体公式如下：

WT(t)＝β₀+β₁T_a(t-l)+β₂Q(t)   (1)

其中，β₀，β₁和β₂是回归模型系数；t是时间；l是滞时，单位为天。