[发明专利]一种地表水质对旱涝事件的响应分析方法

摘要

本发明公开了一种地表水质对旱涝事件的响应分析方法，其特征在于：方法步骤如下，步骤一 旱涝事件历史演变及发展趋势分析；步骤二 SWAT模型构建与校准；步骤三 总氮、总磷计算；步骤四 分析地表水质对旱涝事件的响应。与现有技术相比较，本发明基于气候模式预估结果、SWAT模型和统计分析方法，结合标准化降水指数、24小时降水量和连续无雨日等指标，筛选出干旱事件、洪涝事件和旱涝急转事件的典型代表月份，对比分析旱涝事件对典型月水质的影响情况，可有效地分析地表水质变化与旱涝事件之间的响应关系，可广泛应用于研究地表水质对旱涝事件的响应，特别适用于河套地区地表水质对旱涝事件的响应分析。

主权项

一种地表水质对旱涝事件的响应分析方法，其特征在于：方法步骤如下，步骤一 旱涝事件历史演变及发展趋势分析1)旱涝事件历史演变规律根据研究区历史月降水量数据计算标准化降水指数SPI，从月尺度与年尺度两个方面分析当地旱涝事件的历史演变规律；2)气候模式适用性评价与修正选取国际耦合模式比较计划第五阶段CMIP5提供的五种气候模式：GFDL‑ESM2M、HadGEM2‑ES、IPSL‑CM5A‑LR、MIROC‑ESM‑CHEM和NorESM1‑M，分别模拟RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种代表性排放情景下的降水量，经过校准和降尺度后与实测值进行对比，根据计算出的相对误差、均方根误差和相关系数特征值结果，以及每个模式模拟变化趋势，综合分析和评估不同气候模式的降水模拟能力，并选取模拟结果相对较好的气候模式做集合平均，进行气候模式修正；3)旱涝事件发展趋势预估利用修正后的气候模式模拟出研究区未来月降水量，计算标准化降水指数，从月尺度与年尺度两个方面分析当地未来旱涝事件发展趋势；步骤二 SWAT模型构建与校准1)模型输入数据准备及格式化处理输入土地利用类型、土壤类型、降雨气温气象条件、河流水质数据，将数据格式需要经过标准化处理；2)模型校准和验证①确定模型评价指标选取相对误差Re、决定系数R²和Nash‑Suttcliffe效率系数Ens三个指标用于评价模型的适用性，根据模拟标准，模拟结果与实测值误差应小于20％，决定系数R²大于0.6且Ens大于0.5，当模拟结果满足以上条件时，模拟结果才可以进行使用；②参数敏感性分析根据模拟结果进行敏感性分析后，从SWAT模型众多参数中筛选敏感性较高参数，优先进行参数率定；③模型校准基于上述步骤，对模型进行校准和验证；步骤三 总氮、总磷计算根据SWAT模型对非点源污染的迁移转化过程和原理，可以对非点源污染物进行模拟，模拟的对象主要是氮元素和磷元素负荷量，总氮和总磷负荷量采用下公式进行计算：TN＝ORGN_OUT+NO₃_OUT+NH₄_OUT+NO₂_OUT         (1)式中：TN为总氮负荷；ORGN_OUT为有机氮负荷；NO₃_OUT为硝态氮负荷；NH₄_OUT为氨态氮负荷；NO₂_OUT为亚硝态氮负荷；TP＝ORGP_OUT+MINP_OUT          (2)式中：TP为总磷负荷；ORGP_OUT为有机磷负荷；MINP_OUT为矿物磷负荷；步骤四 分析地表水质对旱涝事件的响应。