[发明专利]一种气候变化条件下的流量历时曲线动态预测方法

说明书

本发明公开了一种气候变化条件下的流量历时曲线动态预测方法，主要包括：采用列联表检验法分析径流和降雨的丰枯年的相关性程度，采用经验正交函数提取实测径流量的一维和二维主成分，通过其在径流和降雨的丰枯年存在的波动变化特征，辨识降雨与径流在量值上存在的高度相关性，进而建立降雨‑径流二者丰枯变化的关联性；再以基于预测的未来的降雨时序推测的未来径流丰枯的划分比例为调节系数，基于丰径、枯径年的流量历时曲线，预测指定气候条件下的流量综合历时曲线。本发明可通过引入不同的气候情景，灵活地描述多种气候条件的降雨信息，识别不同流域流量历时曲线的非平稳变化特征，实现流量历时曲线动态预测，具有很强的实用性和广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及一种流量历时曲线的动态预测方法，具体涉及一种气候变化条件下的流量历时曲线动态预测方法，属于流域水文分析与水资源管理技术领域。

背景技术

流量历时曲线是流域水文分析和水资源管理决策的重要依据，是反映流域径流变化特征的重要指标之一。通常情况下，对于特定流域的流量历时曲线的未来设计值，其应用为基于该流域的历史实测数据的流量历时曲线(Flow Duration Curve，FDC)。

然而，在全球气候变化背景下，流域丰枯水年的径流情势呈现显著非平稳波动，导致传统的流量历时曲线估计方法难以适用变化环境下的情况。

一方面，如何引入气候变化影响来预估并调整传统平稳性流量历时曲线的问题仍未能得到充分解决，特别是在极端气候条件下流量历时曲线的估算成为研究难点之一；另一方面，流域径流形成是在气候影响因子、下垫面等多种因素作用下的复杂物理响应过程，可视作多种径流时序值的叠加；因此，有必要从多种径流成分中分离出指定气候物理因子(比如降雨量)对径流协同演变的影响贡献量。

目前，针对气候变化背景下的流量历时曲线计算方法通常是基于径流平稳性变化的假设，定性上假定降雨因子与径流存在相关关系，很少量化评估降雨条件与径流成分的紧密关联程度，并在此基础上预测气候影响下的流量历时曲线。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种气候变化条件下的流量历时曲线动态预测方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种气候变化条件下的流量历时曲线动态预测方法，包括以下步骤：

S1、根据流域多年的年实测径流量Q_t计算平均径流量的年份记入丰径年，年数为ε_丰，的年份记入枯径年，年数为ε_枯；

根据流域多年的年实测降雨量P_t计算平均降雨量的年份记入丰雨年，年数为θ_丰，的年份记入枯雨年，年数为θ_枯；

S2、采用列联表检验法分析丰径年、枯径年和丰雨年、枯雨年之间的统计相关性程度，并建立径流-降雨的丰、枯年数的比例关系；

S3、采用经验正交函数提取实测径流量Q_t的一维和二维主成分，按照丰径年、枯径年和丰雨年、枯雨年分别将实测径流量Q_t的一维和二维主成分的特征向量进一步划分，分别辨识丰径年、枯径年和丰雨年、枯雨年的径流主成分存在的波动变化特征；

采用Pearson相关性系数进一步量化实测径流量Q_t的一维和二维主成分在丰径年、枯径年和丰雨年、枯雨年的序列相关性；

S4、通过气候模型生成不同的降雨情景，预测指定气候条件下的年降雨量P_t'计算均值的年份记入未来丰雨年，年数为θ'_丰，的年份记入未来枯雨年，年数为θ'_枯；