径流量变化归因方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种径流量变化归因方法、装置、电子设备及存储介质，该方法先根据预设水文模型、水文气象数据和人类活动数据得到下垫面参数与目标气候因子和目标人类活动因子的第一关联关系，然后根据预设水文模型得到径流量与气候因子和下垫面参数因子的第二关联关系，第二关联关系携带下垫面参数与第二气候因子的补充关联关系，基于第二关联关系可以得到径流量变化与气候因子、下垫面参数因子、第一气候因子、第二气候因子以及人类活动因子的归因关系，最后基于水文气象数据和人类活动数据对第一关联关系和第二关联关系进行求解，将求解结果代入上述归因关系得到各类径流量变化归因数据。本发明专利技术提升了径流量变化归因数据的准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
径流量变化归因方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及水利
，尤其涉及一种径流量变化归因方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]模拟预测流域尺度长期径流变化是水资源规划和管理中的重要任务。研究表明，长期径流变化主要受气候变化和人类活动的影响。为了分离不同因素对径流变化的影响，分解法和敏感性法在径流变化分离方法受到广泛关注。
[0003]对于敏感性法，研究重点在于径流的影响因子及其对应敏感性系数的确定。在进行实际径流变化分离计算时，该方法需结合可以模拟水文过程的模型进行，其中，通常将Budyko假设和长期水量平衡关系结合用以模拟长期水文过程。最初对于敏感性法，结合一参数Budyko关系和长期水量平衡关系，将径流变化的影响因子定为降水量、潜在蒸散量和下垫面参数，并利用径流的全微分关系，求解径流对降水、蒸散发和下垫面参数的偏导数，用这些偏导数来表示径流对影响因子的敏感性系数，进而来分离长期径流变化。然而，上述全微分法需将径流的全微分形式转换为差分形式，而差分关系中偏导数的计算本质上是一阶泰勒近似，而不是代数恒等式。因此，采用全微分法将径流变化分离成各分量时，会出现非闭合性问题。有研究模拟了一阶泰勒近似式和完全泰勒展开式之间气候变化对径流变化的影响，结果表明，非闭合问题导致在降水量增加或潜在蒸散发量减少时低估了气候变化对径流变化的影响，导致径流变化归因结果不准确。
[0004]为了解决全微分法中差分关系近似计算引起的非闭合问题，有研究提出了一种基于Budyko补充关系的分离方法。然而，该方法中反映流域特征的Budyko参数仅与人类活动相关，忽略了气候变化对下垫面参数的影响，使得径流变化归因结果仍然不准确。
[0005]因此，当前仅考虑人类活动对下垫面参数影响的径流量变化归因方法存在归因结果不准确的技术问题，需要改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种径流量变化归因方法、装置、电子设备及存储介质，用以缓解当前仅考虑人类活动对下垫面参数影响的径流量变化归因方法导致的归因结果不准确的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术提供一种径流量变化归因方法，包括：获取历史时间段内目标流域范围的水文气象数据和人类活动数据，所述水文气象数据包括气候数据和径流量数据，所述气候数据包括降水量数据和潜在蒸散发量数据，所述人类活动数据包括灌溉面积数据、土地利用类型数据和土壤蓄水能力数据；获取下垫面参数与候选影响因子的第一候选关联关系，所述候选影响因子包括候选气候因子和候选人类活动因子，所述候选气候因子包括降水量因子和潜在蒸散发量因
子，所述候选人类活动因子包括灌溉面积因子、土地利用类型因子和土壤蓄水能力因子；获取预设水文模型，所述预设水文模型以气候因子和下垫面参数因子为径流量的假设影响因子，所述气候因子包括直接影响所述径流量的第一气候因子和间接影响所述径流量的第二气候因子；根据所述预设水文模型、所述水文气象数据和所述人类活动数据，从所述候选气候因子中确定目标气候因子，从所述候选人类活动因子中确定目标人类活动因子，并得到所述下垫面参数与所述目标气候因子和所述目标人类活动因子的第一关联关系；根据所述预设水文模型，得到径流量与所述气候因子和所述下垫面参数因子的第二关联关系，所述第二关联关系携带所述下垫面参数与所述第二气候因子的补充关联关系，根据所述第二关联关系，分别得到径流量变化与所述气候因子、所述下垫面参数因子、所述第一气候因子、所述第二气候因子以及人类活动因子的归因关系；根据所述第一关联关系、所述第二关联关系、所述水文气象数据和所述人类活动数据，得到所述径流量与所述气候因子的第一关联系数、所述径流量与所述下垫面参数因子的第二关联系数、以及所述下垫面参数与所述第二气候因子的第三关联系数；根据所述第一关联系数、所述第二关联系数、所述第三关联系数、所述归因关系和所述水文气象数据，得到目标时间段内的径流量变化归因数据。
[0008]同时，本专利技术实施例还提供了一种径流量变化归因装置，包括：第一获取模块，用于获取历史时间段内目标流域范围的水文气象数据和人类活动数据，所述水文气象数据包括气候数据和径流量数据，所述气候数据包括降水量数据和潜在蒸散发量数据，所述人类活动数据包括灌溉面积数据、土地利用类型数据和土壤蓄水能力数据；第二获取模块，用于获取下垫面参数与候选影响因子的第一候选关联关系，所述候选影响因子包括候选气候因子和候选人类活动因子，所述候选气候因子包括降水量因子和潜在蒸散发量因子，所述候选人类活动因子包括灌溉面积因子、土地利用类型因子和土壤蓄水能力因子；第三获取模块，用于获取预设水文模型，所述预设水文模型以气候因子和下垫面参数因子为径流量的假设影响因子，所述气候因子包括直接影响所述径流量的第一气候因子和间接影响所述径流量的第二气候因子；第一得到模块，用于根据所述预设水文模型、所述水文气象数据和所述人类活动数据，从所述候选气候因子中确定目标气候因子，从所述候选人类活动因子中确定目标人类活动因子，并得到所述下垫面参数与所述目标气候因子和所述目标人类活动因子的第一关联关系；第二得到模块，用于根据所述预设水文模型，得到径流量与所述气候因子和所述下垫面参数因子的第二关联关系，所述第二关联关系携带所述下垫面参数与所述第二气候因子的补充关联关系，根据所述第二关联关系，分别得到径流量变化与所述气候因子、所述下垫面参数因子、所述第一气候因子、所述第二气候因子以及人类活动因子的归因关系；第三得到模块，用于根据所述第一关联关系、所述第二关联关系、所述水文气象数据和所述人类活动数据，得到所述径流量与所述气候因子的第一关联系数、所述径流量与所述下垫面参数因子的第二关联系数、以及所述下垫面参数与所述第二气候因子的第三关
联系数；第四得到模块，用于根据所述第一关联系数、所述第二关联系数、所述第三关联系数、所述归因关系和所述水文气象数据，得到目标时间段内的径流量变化归因数据。
[0009]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器；所述存储器存储有应用程序，所述处理器用于运行所述存储器内的应用程序，以执行上述任一项所述的径流量变化归因方法中的步骤。
[0010]本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行上述径流量变化归因方法中的步骤。
[0011]有益效果：本专利技术提供一种径流量变化归因方法、装置、电子设备及存储介质，该方法先构建下垫面参数与候选气候因子和候选人类活动因子之间的第一候选关联关系，并根据预设水文模型、水文气象数据和人类活动数据来确定影响下垫面参数的目标气候因子和目标人类活动因子，进而得到下垫面参数与目标气候因子和目标人类活动因子的第一关联关系；然后，在预设水文模型中以气候因子和下垫面参数因子为径流量的假设影响因子，且将气候因子分为直接影响径流量的第一气候因子和通过影响下垫面参数间接影响径流量的第二气候因子，根据预设水文模型得到径流量与气候因子和下垫面参数因子的第二关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种径流量变化归因方法，其特征在于，包括：获取历史时间段内目标流域范围的水文气象数据和人类活动数据，所述水文气象数据包括气候数据和径流量数据，所述气候数据包括降水量数据和潜在蒸散发量数据，所述人类活动数据包括灌溉面积数据、土地利用类型数据和土壤蓄水能力数据；获取下垫面参数与候选影响因子的第一候选关联关系，所述候选影响因子包括候选气候因子和候选人类活动因子，所述候选气候因子包括降水量因子和潜在蒸散发量因子，所述候选人类活动因子包括灌溉面积因子、土地利用类型因子和土壤蓄水能力因子；获取预设水文模型，所述预设水文模型以气候因子和下垫面参数因子为径流量的假设影响因子，所述气候因子包括直接影响所述径流量的第一气候因子和间接影响所述径流量的第二气候因子；根据所述预设水文模型、所述水文气象数据和所述人类活动数据，从所述候选气候因子中确定目标气候因子，从所述候选人类活动因子中确定目标人类活动因子，并得到所述下垫面参数与所述目标气候因子和所述目标人类活动因子的第一关联关系；根据所述预设水文模型，得到径流量与所述气候因子和所述下垫面参数因子的第二关联关系，所述第二关联关系携带所述下垫面参数与所述第二气候因子的补充关联关系，根据所述第二关联关系，分别得到径流量变化与所述气候因子、所述下垫面参数因子、所述第一气候因子、所述第二气候因子以及人类活动因子的归因关系；根据所述第一关联关系、所述第二关联关系、所述水文气象数据和所述人类活动数据，得到所述径流量与所述气候因子的第一关联系数、所述径流量与所述下垫面参数因子的第二关联系数、以及所述下垫面参数与所述第二气候因子的第三关联系数；根据所述第一关联系数、所述第二关联系数、所述第三关联系数、所述归因关系和所述水文气象数据，得到目标时间段内的径流量变化归因数据。2.根据权利要求1所述的径流量变化归因方法，其特征在于，在获取下垫面参数与候选影响因子的第一候选关联关系的步骤之前，还包括：基于预设滑动平均窗口，得到所述水文气象数据对应的第一滑动平均时间序列和所述人类活动数据对应的第二滑动平均时间序列；基于改进后的Mann
‑
Kendall趋势检验法判断所述第一滑动平均时间序列和所述第二滑动平均时间序列是否满足显著性变化条件；若是，构建下垫面参数与候选影响因子的第一候选关联关系。3.根据权利要求1所述的径流量变化归因方法，其特征在于，在获取预设水文模型的步骤之前，还包括：获取Budyko假设关系，所述Budyko假设关系以气候因子和下垫面参数因子为实际蒸散发量的假设影响因子，所述气候因子包括降水量因子和潜在蒸散发量因子；获取实际蒸散发量、径流量与降水量之间的预设水量平衡关系；根据所述Budyko假设关系和所述预设水量平衡关系，构建以所述降水量因子、所述潜在蒸散发量因子和所述下垫面参数因子为径流量的假设影响因子的预设水文模型。4.根据权利要求3所述的径流量变化归因方法，其特征在于，所述第一候选关联关系包括多个候选未知参数和各候选影响因子对应的候选影响形式，根据所述预设水文模型、所述水文气象数据和所述人类活动数据，从所述候选气候因子中确定目标气候因子，从所述
候选人类活动因子中确定目标人类活动因子，并得到所述下垫面参数与所述目标气候因子和所述目标人类活动因子的第一关联关系的步骤，包括：根据所述预设水文模型和所述第一候选关联关系，得到径流量与所述假设影响因子的第二候选关联关系；根据所述水文气象数据和所述人类活动数据，得到所述第二候选关联关系对应的拟合数据集，根据所述拟合数据集和最大似然法，求解各所述候选未知参数，根据所述拟合数据集和贝叶斯信息准则，从所有候选影响因子中确定目标人类活动因子和对应的第一目标影响形式、以及目标气候因子和对应的第二目标影响形式；根据求解的所述多个候选未知参数、所述目标人类活动因子、所述第一目标影响形式、所述目标气候因子以及所述第二目标影响形式、得到所述下垫面参数与所述目标气候因子和所述目标人类活动因子的第一关联关系。5.根据权利要求3所述的径流量变化归因方法，其特征在于，根据所述预设水文模型，得到径流量与所述气候因子和所述下垫面参数因子的第二关联关系的第二关联关系的步骤，包括：根据所述Budyko假设关系，得到所述实际蒸散发量与所述气候因子和所述下垫面参数因子的第三关联关系，所述第三关联关系包括所述实际蒸散发量与所述气候因子的第一未知关联系数、所述实际蒸散发量与所述下垫面参数因子的第二未知关联系数、以及所述下垫面参数与所述第二气候因子的第三未知关联系数；根据所述预设水量平衡关系和所述第三关联关系，得到所述径流量与所述气候因子和所述下垫面参数因子的第二关联关系，所述第二关联关系包括所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涵，熊立华，洪晓峰，许继军，袁喆，姚立强，许斌，刘岩，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：