[发明专利]一种人类活动影响分离的二维径流还原方法

摘要

一种人类活动影响分离的二维径流还原方法，包括步骤一构建界壳‑泛系二元自动机模型；步骤二确定人类活动‑流域下垫面系统的输入、输出和内部状态要素；步骤三计算人类活动对流域下垫面条件的影响量；步骤四获得人类活动对径流的间接影响量；步骤五确定满足下垫面条件一致性要求的人类活动‑径流系统的输入、输出和内部状态要素；步骤六基于已构建的人类活动对径流直接影响分离的系统分析法，求出人类活动对径流的直接影响量；以及步骤七根据计算出来的人类活动对径流的间接影响量和人类活动对径流的直接影响量，计算出在满足流域下垫面条件一致性的天然径流量。该方法简单易操作，计算速度快、精度高，计算成果更全面、更科学。

主权项

一种人类活动影响分离的二维径流还原方法，包括以下步骤：步骤一：构建界壳‑泛系二元自动机模型；步骤二：确定人类活动‑流域下垫面系统的输入、输出和内部状态要素；步骤三：基于建立的人类活动对流域下垫面条件影响分离的系统分析法，计算人类活动对流域下垫面条件的影响量；设没有人类活动影响的流域下垫面系统内部状态的时间序列为{K1,K2,…,Ki,Kj,…}，由系统周界A的关系式有：Kj＝f(X,Ki)   (2)式中，Ki是i时段初的状态量；Kj是即j时段初的状态量；X是系统输入；输入、状态和输出均是时间t的函数；设人类活动‑流域下垫面系统中的人类活动在i时段对系统内部状态的影响作用为Mi，由于在当前条件下人类很难对系统输入施加影响，故系统内部状态在天然的系统输入和人类活动的影响下发生着演化，故有：Kj＝f(X,MiKi)   (3)令U＝MiKi，对式(3)两边求时间t的导数，有：dKjdt=∂f∂XdXdt+∂f∂UdUdt=∂f∂XdXdt+∂f∂U(MidKidt+KidMidt)=∂f∂XdXdt+Mi∂f∂UdKidt+Ki∂f∂UdMidt---(4)]]>令分别称为输入X对系统输出Kj的弹性系数、包含有人类活动影响作用Mi的状态Ki对系统输出Kj的弹性系数；当计算的时间步长相同时，上式经整理可化简为：ΔKjKj=αΔXX+βΔKiKi+βΔMiMi---(5)]]>从而由上式可求出i时段的人类活动对状态的影响量令其为hi，即把hi从1时段开始累积，即可得到以时间序列{K1,K2,…,Ki,Kj,…}的初始状态K1为参考点的i时段人类活动对状态的影响量Hi(即人类活动对流域下垫面条件的影响量)：Hi=Σj=1i(hj)---(6)]]>从而可确定分离人类活动影响后的系统内部状态量Kni为：Kni＝Ki‑Hi    (7)；步骤四：利用提出的水保措施计算法计算由于人类活动对流域下垫面的影响而导致的径流变化量，从而获得人类活动对径流的间接影响量；步骤五：在分离出人类活动对流域下垫面条件的影响量之后，确定满足下垫面条件一致性要求的人类活动‑径流系统的输入、输出和内部状态要素；步骤六：基于已构建的人类活动对径流直接影响分离的系统分析法，求出人类活动对径流的直接影响量；设人类活动‑径流系统中的人类活动对系统输出的直接影响系数为Md，系统的输出取为实测径流Wm，系统的输入取为降水量、气温和蒸发气象要素Xr，系统的内部状态取为分离人类活动影响后的梯田面积、林地面积、草地面积和坝地面积Kn，则有Wm＝MdWn(Xr,Kn)，经分析可有：ΔWmWm=ΔMdMd+αΔXrXr+βΔKnKn---(9)]]>式中，为系统输入对系统输出的弹性系数；为系统状态对系统输出的弹性系数；因此，由式(9)可求出i时段人类活动对径流的直接影响系数Mdi，故i时段人类活动对径流的直接影响量Wdi为：Wdi＝(1‑Mdi)Wmi/Mdi    (10)；以及步骤七：根据计算出来的人类活动对径流的间接影响量和人类活动对径流的直接影响量，计算出在满足流域下垫面条件一致性的天然径流量。