[发明专利]气候变化和人类活动对水文干旱影响的综合评估方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种气候变化和人类活动对水文干旱影响的综合评估方法、装置及系统，包括获取流域内的水文气象数据；建立径流时间序列，进行趋势分析，然后确定径流时间序列的突变点，突变点之前的时期为基准期，突变点之后的时期为变化期；利用基准期的水文气象数据，率定水文模型参数，并结合全时段的水文气象数据重建整个自然径流序列，获得模拟径流；分别使用变动阈值方法和基于参数移植的标准化径流指数方法对实测径流序列和模拟径流序列进行干旱识别；根据两个序列干旱识别结果的差值，定量分离出气候变化和人类活动对水文干旱的相对影响大小；本发明能够合理地评价变化环境下的水文干旱事件，且两种方法的评价结果可以相互比较，有效提高了评价的准确性与客观性。

技术领域

本发明属于水文水资源研究领域，具体涉及一种气候变化和人类活动对水文干旱影响的综合评估方法、装置及系统。

背景技术

近年来，在全球变化背景下，水文极端事件频繁发生。气候变化和人类活动是全球变化的重要组成部分，其对于水文干旱的影响是全球水科学研究的热点问题。气候变化(如降水、气温等要素的变化)会影响到流域的产汇流过程，造成河川径流量发生变化，从而影响到水文干旱的发生、传播、演变。人类活动(如土地利用，水库修建，农业灌溉等活动)会影响到自然水循环过程，改变原有的降雨-径流关系，也会对水文干旱造成重要影响。

针对气候变化和人类活动对水文干旱的影响，已经进行了大量的研究，相关研究存在着不同的问题，一方面是研究方法单一，只使用一种评价方法，造成评价结果存在较大的不确定性；另一方面是只定性分析气候变化和人类活动对水文干旱的影响，无法定量分离出两者的相对影响大小。基于上述分析，在变化环境下，如何定量地评价气候变化和人类活动对水文干旱的影响，同时又能提高评价结果的准确性和客观性，依然是水文干旱研究面临的难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种气候变化和人类活动对水文干旱影响的综合评估方法，能够定量地评估气候变化和人类活动对变化环境下的水文干旱过程的相对影响大小，有效提高评价的准确性。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提出了一种气候变化和人类活动对水文干旱影响的综合评估方法，包括：

获取设定的水文气象数据，所述水文气象数据包括：降水、气温和径流；

基于所述水文气象数据中的径流数据建立年径流时间序列，对所述年径流时间序列进行趋势分析，并确定出年径流时间序列的突变点，定义突变点之前的时期为基准期，突变点之后的时期为变化期；

利用基准期的水文气象数据对水文模型进行参数率定，再利用全时段的气象资料重建自然径流序列；

分别从基准期的实测和模拟径流中提取相应的阈值和概率分布参数，结合相应的变动阈值方法和基于参数移植的标准化径流指数方法，对变化期的实测和模拟径流进行干旱识别；

通过计算变化期内实测径流与模拟径流的干旱识别结果的差值，定量分离出气候变化和人类活动对水文干旱的相对影响大小，完成气候变化和人类活动对水文干旱影响的综合评估。

优选地，所述对年径流时间序列进行趋势分析，具体包括：

对于一个径流时间序列{x₁,x₂,…x_n}，构造统计量S，所述统计量S服从正态分布，均值为0，其计算公式为：

式中:sgn(·)为符号函数；x_i、x_j为径流时间序列；n为时间序列长度；

所述统计量S的方差计算公式为：

var(S)＝[n(n-1)(2n+5)]/18；