[发明专利]一种流域降雨径流关系非线性快速诊断及归因分析的方法

说明书

本发明公开了一种流域降雨径流关系非线性快速诊断及归因分析的方法，首先确定研究流域，收集研究流域控制水文站年径流量与流域雨量站的年降雨量数据；得出最优理论概率分布函数；使用阿基米德家族Copula函数建立年降雨量和年径流量降雨径流关系的理论最优二维联合分布函数；得到理论最优二维联合分布的似然比统计量，计算样本的似然比统计值，确定突变点；假设突变年份之前为自然时期，并将自然时期作为基准期，突变年份之后为人类活动影响的时期；建立降雨径流模型，重构年径流量资料；将年径流量资料和实测资料进行对比，分析得到气候变化和人为活动对径流变化影响的贡献率，本发明提高了快速进行流域降雨径流关系诊断的的效率和准确性。

技术领域

本发明属于水文要素变异诊断方法技术领域，具体涉及一种流域降雨径流关系非线性快速诊断及归因分析的方法。

背景技术

在全球范围内，河川径流是人类生存、生活、生产的水资源的重要来源，近些年来，特别是改革开放以来，随着工业化和城镇化的快速发展，我国社会主义建设及经济水平的不断提高，人类活动对自然环境的影响明显加剧，水资源问题也不断凸显出来，同时全球气候变化也对水文循环起着重要作用。因此，科学准确的评价人类活动和气候变化对河川径流的影响十分重要。

长久以来，气候变化与人类活动对河川径流的影响是水文水资源研究者关注的一个重要方向，研究者提出了趋势分析以及各种单变量突变点检验方法，但是这些方法都存在无法分析双变量之间非线性变化关系的严重问题。因此提出一种流域降雨径流关系非线性快速诊断及归因分析的方法是十分重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种流域降雨径流关系非线性快速诊断及归因分析的方法，提高了快速进行流域降雨径流关系诊断的效率和准确性。

本发明所采用的技术方案是，一种流域降雨径流关系非线性快速诊断及归因分析的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、确定研究流域，收集研究流域控制水文站年径流量与流域雨量站的年降雨量数据；

步骤2、根据水文统计原理，确定流域年降雨量和年径流量的最优理论概率分布函数；

步骤3、使用阿基米德家族Copula函数建立年降雨量和年径流量降雨径流关系的理论最优二维联合分布函数；

步骤4、构建降雨径流关系的理论最优二维联合分布的似然比统计量，根据建立的似然比统计量计算样本的似然比统计值，并根据似然比统计量的边界阈值确定突变点；

步骤5、根据步骤4确定的突变点，假设突变年份之前为自然时期，所述自然时期为无人类活动影响的时期，并将自然时期作为基准期，突变年份之后为人类活动影响的时期；

步骤6、根据步骤5分析得到的年降雨量和年径流量降雨径流关系变化的自然时期数据建立降雨径流模型，再根据全时段的年降雨数据利用建立的降雨径流模型重构年径流量资料；

步骤7、利用重构得到的年径流量资料和实测资料进行对比，分析得到气候变化和人为活动对径流变化影响的贡献率。

本发明的特点还在于，

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、先确定某个流域的控制水文站为研究站点，然后收集该站点连续若干年每日流量数据，并计算得到每年的年径流量；

步骤1.2、选择流域及其附近区域若干个雨量站点连续若干年每日降水量数据，根据算术平均法计算得到流域每年的面降雨量。

步骤2为：

根据水文统计原理，通过非参数柯尔莫哥洛夫-斯米诺夫检验，使用水文常用的四种概率分布指数分布EXP、耿贝尔分布GUM、伽马分布GAM、皮尔逊三型分布PE3对所述步骤1中的年降雨量和年径流量进行概率分布函数检验，通过AIC准则确定流域年降雨量和年径流量的理论最优概率分布函数。