【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及河流水温情势变化分析，更具体的说是涉及一种河流水温情势变化定量归因分析方法。
技术介绍
1、水温对河流生态系统至关重要，水温情势变化会直接影响电导率、ph值、溶解氧浓度和生化反应速率等，从而对鱼类等生物的生存和栖息地产生重要影响。河流水温通常由河流水面-空气交换的气温影响以及不同水源贡献(如地下水、冰川融雪径流以及上游来水等)等因素主导。随着全球气候变暖，气温升高导致夏季河流升温。气候变化也会带来河流径流情势的变化。尤其是在高寒地区，冰川、积雪融化、降水变化等自然过程会影响径流组成变化。径流组成变化影响其河流水温过程，融雪径流增多或提前通过冷却效应影响河流水温，地下水补给也能以相对稳定的热源缓冲气温变化或极端环境变化下对河流水温的影响。
2、然而，在以往的研究中，对于河流水温的模拟往往忽视不同径流组分对水温过程的影响，导致模拟结果的偏差，定量归因分析结果可靠性较低。不同热组分对河流水温情势变化的定量归因研究仍处于探索阶段。
3、因此，如何提供一种河流水温情势变化定量归因分析方法，考虑气温和不同水源贡献对河流水温过程的影响，定量描述不同热组分对河流水温情势的贡献，对流域水温情势变化进行定量归因分析是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种河流水温情势变化定量归因分析方法，利用分布式水文模型，开发基于swat(soil and water assessment tool)模型改进的河流水温模拟方法。该方法考虑
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种河流水温情势变化定量归因分析方法，包括：
3、构建swat模型数据库，建立swat模型，进行子流域划分并生成水文响应单元；
4、对所述swat模型进行改进，分别构建冰川径流模拟模块和流域水温模块，获得改进后的swat模型；
5、所述冰川径流模拟模块基于冰川质量平衡进行冰川径流模拟，得到各子流域径流组分；
6、通过所述流域水温模块模拟河流水温变化趋势；
7、根据所述各子流域径流组分与河流水温变化，对河流水温变化趋势进行定量归因分析。
8、优选的，所述swat模型数据库包括空间数据库和属性数据库；所述空间数据库包括数字高程数据、土地利用类型数据、土壤类型数据和冰川矢量数据；
9、所述属性数据库包括土壤属性数据、气象数据、径流和水温观测数据。
10、优选的，进行子流域划分并生成水文响应单元，包括：
11、基于所述数字高程数据，采用阈值方法定义河网，设置子流域划分的最小集水面积阈值，并依据实际情况删除和添加出水口点；
12、基于所述土地利用类型数据和所述土壤类型数据，设定土地利用类型面积占子流域面积比例的第一阈值和土壤类型面积占子流域面积比例的第二阈值；
13、将小于等于第一阈值的土地利用类型数据或小于等于第二阈值的土壤类型数据类型舍弃，将大于第一阈值的土地利用类型数据和大于第二阈值的土壤类型数据进行叠加处理，通过arcswat中overlay分别叠加，将每个子流域划分为多个水文响应单元。
14、优选的，基于冰川质量平衡进行冰川径流模拟，包括：
15、根据初始冰川面积求初始冰川体积，公式表示如下：
16、
17、式中，agla为初始冰川面积(m2)，vgla为初始冰川体积(m3)；
18、计算初始水当量wg(m)，公式表示如下：
19、
20、式中，ρ为冰密度；ρ＝0.92；
21、更新后的冰川水当量，公式表示如下：
22、wg'＝wg-(1-f)m+f-s；
23、式中，wg'为更新后冰川水当量(mm/天)，m为冰川当日消融量(mm/天)，f为冰川融水再凝固比例，f为冰川当日累计量(mm/天)，s为冰/雪的升华速率(mm/天)；
24、则新的冰川面积和新的冰川体积表示如下：
25、
26、式中，a'gla为新的冰川面积(m2)、v'gla为新的冰川体积(m3)；
27、再把新的冰川面积和新的冰川体积当作原始数据求解。
28、优选的，冰川当日融化量(雪融化完再计算冰川融化)的公式表示如下：
29、
30、式中，gmfac为冰川受温度影响融化因子，gmfmx为夏季某日6月21日冰川受温度影响融化因子(需要率定)，gmfmn为冬季某日12月21日冰川受温度影响融化因子(需要率定)，gmtmp为冰川融化临界温度(需要率定)，srf为辐射经验参数(需要率定)，α为反射率(需要率定)，g为当日太阳辐射量，tav为当日平均温度，dn为日序数；
31、冰/雪的升华速率，公式表示如下：
32、s＝αice/snow·etp；
33、式中，αice/snow是冰/雪的升华系数，etp为潜在蒸发；
34、冰川当日累积量f，公式表示如下：
35、f＝β·ws；
36、
37、式中，β为一个假设为季节性变化的累积系数；β0为冰川累积系数(需要率定)；ws为冰上积雪当量(mm)，可以从swat模型中获得。
38、优选的，潜在蒸发根据penman-monteith公式确定，公式表示如下：
39、
40、式中，etp为潜在蒸发(mm)，rη为净辐射能量(mj/m2)，p为土壤热通量(mj/m2)，es为给定时间段内的饱和蒸汽压(kpa)，ea为实际蒸汽压(kpa)，ρa为恒压条件下的平均空气密度，单位为kg/m3，cp空气的比热，δ为饱和蒸汽压温度关系的斜率，γ表示湿度计算常数(kpa/℃)，rs和ra分别为物体和空气层阻抗(s/m)；
41、假设冰/雪发生季节性变化，冰/雪的升华系数表示为：
42、
43、式中，cice/snow,6表示夏季某日的升华因子(mm/d/℃)，cice/snow,12表示冬季某日的升华因子(mm/d/℃)，dn是当日的日序列数。
44、优选的，通过所述流域水温模块模拟河流水温变化趋势，包括：计算子流域当地水温，公式表示如下：
45、
46、式中，α、β、λ、κ为各径流组分对当地水温相对贡献校准系数，无量纲，需要率定；sub_snow为子流域融雪贡献(m3/d)，假设融雪温度为0.1℃。sub_gla为子流域冰川融化贡献(m3/d)，假设冰川融化温度为0.1℃。sub_gw为子流域地下水贡献(m3/d)，地下水温度通常比一个地区年均气温高1-2℃，可以根据气候输入数据估计。sub_surq为子流域地表径本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，SWAT模型数据库包括空间数据库和属性数据库；所述空间数据库包括数字高程数据、土地利用类型数据、土壤类型数据和冰川矢量数据；
3.根据权利要求2所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，进行子流域划分并生成水文响应单元，包括：
4.根据权利要求1所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，基于冰川质量平衡进行冰川径流模拟，包括：
5.根据权利要求4所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，冰川当日融化量的公式表示如下：
6.根据权利要求5所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，潜在蒸发根据Penman-Monteith公式确定，公式表示如下：
7.根据权利要求1所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，通过所述流域水温模块模拟河流水温变化趋势，包括：
8.根据权利要求1所述的一种河流水温情势变化
9.根据权利要求1所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，对河流水温变化趋势进行定量归因分析，包括：
10.根据权利要求9所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，冰川融雪水温贡献的计算公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，swat模型数据库包括空间数据库和属性数据库；所述空间数据库包括数字高程数据、土地利用类型数据、土壤类型数据和冰川矢量数据；
3.根据权利要求2所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，进行子流域划分并生成水文响应单元，包括：
4.根据权利要求1所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，基于冰川质量平衡进行冰川径流模拟，包括：
5.根据权利要求4所述的一种河流水温情势变化定量归因分析方法，其特征在于，冰川当日融化量的公式表示如下：
6.根据权利要求5所述的一种河流水温...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈求稳，马一鸣，林育青，卫孟茹，任玉峰，冯韬，刘新波，鲍正风，曹辉，李雨晨，何术锋，乔如霞，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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