基于概率加权FDC法的河流生态需水量计算方法

摘要

本发明提供一种基于概率加权FDC法的河流生态需水量计算方法，包括径流资料系列排频分析，将年均径流系列和逐月月均径流系列划分为丰平枯组；构建各月丰平枯组等级内的日流量历时曲线，选取90%历时点对应的流量作为生态需水量，计算初始丰平枯典型年的各月生态需水量；利用Copula函数构建年月来水概率的联合分布，计算概率权重；利用上述计算得到的初始丰平枯典型年的各月生态需水量和概率权重，计算最终丰平枯典型年的各月生态需水量。本发明方法为定量分析河流生态需水提供了新的技术方案，首次提出概率权重的概念和计算方法，通过计算年月丰平枯遭遇的条件概率，在流量历时曲线法的基础上，得到更为合理的河流生态需水结果。

主权项

一种基于概率加权FDC法的河流生态需水量计算方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1，径流资料系列排频分析，实现如下，首先，将径流资料系列计算整理为逐年年均径流系列和逐月月均径流系列，设共有N年数据，则经过处理后的数据中，逐年年均径流系列包含N个年均径流数据，逐月月均径流系列从1至12月的各月分别包含N个月均径流数据；然后，利用水文频率分析计算软件将上述年均径流系列和逐月月均径流系列进行频率分析，获得相应的频率分布曲线；最后，按照以下规则将年均径流系列和逐月月均径流系列划分为丰平枯组，其中，丰组：年均流量的频率PN<25％，月均流量的频率PY<25％；平组：25％≤PN≤75％，25％≤PY≤75％；枯组：PN>75％，PY>75％；步骤2，计算初始丰平枯典型年的各月生态需水量，实现如下，首先，将各月丰平枯组等级内对应的流量数据按照由大到小的顺序进行排列，以此构建各月丰平枯组等级内的日流量历时曲线；然后，选取90％历时点对应的流量作为生态需水量；最后，将各月相同丰平枯等级的生态需水量进行组合，得到初始丰平枯典型年的生态需水量；步骤3，利用Copula函数计算概率权重，实现如下，首先，利用水文分析计算中常用的二维Copula函数，对步骤1中得到的年均径流数据和各月月均径流数据，分别构建年均径流与各月月均径流来水概率的联合分布，计算得到不同年均来水频率与各月不同月均来水频率的联合分布概率P(A_ijB_k)，其中，i＝1，2，…，12，表示12个月份；j＝1，2，3，表示丰平枯3种月均来水频率；k＝1，2，3，表示丰平枯3种年均来水频率；然后，计算在丰平枯不同典型年下各月来水为丰平枯的条件概率，计算公式为：$P\left(A_{ij}\right|B_k)=\frac{P\left(A_{ij}{B}_k\right)}{P\left(B_k\right)}$式中，i＝1，2，…，12，表示12个月份；k＝1，2，3，表示丰平枯3种年均来水频率；j＝1，2，3，表示丰平枯3种月均来水频率；P(B_k)表示第k种年均来水频率的概率；P(A_ijB_k)为第i月第k种年均来水频率第j种月均来水频率的联合分布概率；最后，将计算得到的条件概率作为概率权重；步骤4，计算最终丰平枯典型年的各月生态需水量，实现如下，利用步骤2计算得到的初始丰平枯典型年的各月生态需水量和步骤3计算得到的概率权重P(A_ij|B_k)，计算得到最终丰平枯典型年的各月生态需水量，计算公式为：Q_ik＝P(A_i1|B_k)*Q_i190％+P(A_i2B_k)*Q_i290％+P(A_i3B_k)*Q_i390％式中，Q_ik为第i月第k种年均来水频率下的生态需水量，Q_i190％为第i月月均来水频率为丰组的90％日流量历时点流量值；Q_i290％为第i月月均来水频率为平组的90％日流量历时点流量值；Q_i390％为第i月月均来水频率为枯组的90％日流量历时点流量值。