【技術實現步驟摘要】
Budyko框架定量評價生態建設對徑流貢獻率的方法
[0001]本專利技術屬于生態水文分析
，涉及一種Budyko框架定量評價生態建設對徑流貢獻率的方法。
技術介紹
[0002]河川徑流是陸地水資源的主要存在形式，水資源短缺問題嚴重制約人類社會的生存和發展。受氣候變化和人類活動的影響，世界主要河流的徑流都呈現減少趨勢。此外，隨著人類社會的發展，水資源供需矛盾日益突出。為了合理分配有限的水資源，對徑流變化的原因進行深入的探究具有重要的現實意義，因此需要闡明影響徑流變化的驅動因素。
[0003]黃土高原地區主要位于黃河中游地區，處于干旱半干旱地區，植被稀疏，降雨量少，水資源嚴重短缺，水土流失嚴重。過去幾十年，中國政府在該地區實施了廣泛的生態建設措施，同時由于氣候變化的影響，該地區主要河流域徑流量呈現顯著減少趨勢。因此，評估不同生態建設措施對徑流變化的貢獻率顯得特別重要。許多學者基于分布式物理水文模型，對該地區典型流域在生態建設下的徑流進行了模擬，然而分布式物理水文模型存在參數多、模擬時段短、建模難度高等缺點，不利于快速高效準確的識別不同生態建設措施對徑流變化的影響。因此，需要提出一種能夠快速高效準確的識別不同生態建設措施對徑流貢獻率的方法。Budyko框架是一種能夠表征水文循環中水熱耦合關系的模型框架，具有清晰的物理機理和簡單易操作的特點。因此，提出基于Budyko框架定量評價生態建設對徑流貢獻率的方法是十分重要的。
技術實現思路
[0004]本專利技術的目的是提供一種Budyko框架定量評...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.Budyko框架定量評價生態建設對徑流貢獻率的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：步驟1，確定研究流域，收集研究流域氣象站的逐日氣象數據、逐年的徑流數據和逐年的生態建設數據；步驟2，利用步驟1收集到的研究流域氣象站的逐日氣象數據，計算每個氣象站逐年的降水量和潛在蒸散發，進而計算流域逐年面降水量和面潛在蒸散發；步驟3，基于步驟1收集到的研究流域逐年生態建設數據、逐年徑流數據、步驟2獲得的逐年面降水量和面潛在蒸散發數據，利用滑動窗口法對以上數據進行處理，獲得滑動處理后的逐個滑動窗口的生態建設數據、徑流數據、面降水量、面潛在蒸散發數據；步驟4，基于Budyko框架，根據最小二乘法，將步驟3獲得的滑動處理后的逐個滑動窗口徑流數據、面降水量、面潛在蒸散發數據作為輸入數據，擬合得到逐個滑動窗口Budyko參數值；步驟5，基于步驟3獲得的滑動處理后的逐個滑動窗口生態建設數據和步驟4獲得的逐個滑動窗口Budyko參數值，選出表征逐個滑動窗口Budyko參數值的最優生態建設措施類型，建立以逐個滑動窗口Budyko參數值為因變量，滑動處理后的逐個滑動窗口生態建設數據為自變量的最優線性回歸方程；步驟6，基于Budyko框架和步驟5建立的最優線性歸回方程，采用彈性系數法，構建以滑動處理后的逐個滑動窗口生態建設數據、徑流數據、面降水量、面潛在蒸散發數據和步驟1收集的逐年徑流、步驟2計算得到的逐年面降水量和逐年面潛在蒸散發作為輸入變量的考慮生態建設措施的Budyko框架徑流貢獻率計算模型；步驟7，基于步驟6建立的徑流貢獻率計算模型，將第一個滑動窗口作為基準期，將步驟3獲得的逐個滑動窗口徑流數據、面降水量、面潛在蒸散發數據、生態建設措施數據作為模型輸入數據，就可以分別計算得到徑流、面降水量、面潛在蒸散發、生態建設措施數據對徑流變化的貢獻率。2.根據權利要求1所述的Budyko框架定量評價生態建設對徑流貢獻率的方法，其特征在于，所述步驟2具體按照以下步驟實施：步驟2.1，首先根據步驟1收集到的研究流域逐個氣象站時間時段逐日氣象數據，求和計算每個氣象站逐年降水量，在根據算數平均法計算流域逐年面降水量；步驟2.2，據步驟1收集到的研究流域氣象站逐日氣象數據，利用FAO Penman
?
Monteith方法計算每個氣象站的逐日潛在蒸散發，FAO Penman
?
Monteith方法的具體計算公式如下：式中：ET0為潛在蒸散發，mm/d；Δ為飽和水汽壓曲線斜率，kPa
·
℃
?1；R
n
為凈輻射，MJ
·
m
?2·
d
?1；G為土壤熱通量密度，MJ
·
m
?2·
d
?1；γ為干濕常數，kPa
·
℃
?1；T為平均氣溫，℃；e
s
為飽和水汽壓，kPa；e
a
為實際水汽壓，kPa；u2為2m處的平均風速，m/s；G、γ、u2和Δ的計算公式如下：G＝0.14(T
i
?
T
i
?1)
?????
(2)
式中：T
i
為第i月的平均氣溫，℃；T
i
?1為第i
?
1月的平均氣溫，℃；ε取值為0.662；cP取值為1.013
×
10
?5，MJ
·
kg
?1·
℃
?1；P
e
為大氣壓；u
z
為10m處的風速，m/s；z為高度，取值為10m；R
n
是收入的短波輻射R
ns
和支出的凈長波輻射R
nl
之差，即：R
n
＝R
ns
?
R
nl
????
(5)R
ns
＝(1+a)R
s
?????
(6)式中：a為反照率；R
S
為接收的太陽輻射，MJ
·
m
?2·
d
?1；σ為斯蒂芬
?
玻爾茲曼常數，取值為4.903
×
10
?9，MJ
·
K
?4·
m
?2·
d
?1；R
S0
為晴空輻射，MJ
·
m
?2·
d
?1；T
max,K
為一天中最高溫度，℃；T
min,K
為一天中最低溫度，℃；其中，R
S
和R
S0
的計算公式如下：R
S0
＝(a
s
+b
s
)R
a
????
(9)式中：n為實際日照時數，h；N為最大可...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于坤霞，賈路，李占斌，李鵬，徐國策，張曉明，趙陽，楊志，王飛超，
申請(專利權)人：中國水利水電科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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