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申请/专利权人：中国长江三峡集团有限公司

摘要：本发明提供了一种水库群调蓄对下游水文干旱影响的定量评价方法，获取流域范围内长时间序列水文气象数据、主要水库建设及运行数据，以流域内首座水库建成时间为分界点，将有资料时期划分为天然基准期和水库影响期；利用天然基准期的水文气象资料，对水文模型参数进行率定；以原模型为基础，构建耦合水库蓄泄过程的改进模型，将率定后的参数分别移用至原模型和改进模型，利用水库影响期的气象数据分别模拟该时期的天然径流过程和受水库调蓄影响的径流过程；基于模拟得到的径流过程分别计算干旱指数序列并提取干旱事件及其特征要素，通过干旱特征对比定量评价水库调蓄对下游水文干旱的影响。

主权项：1.一种水库群调蓄对下游水文干旱影响的定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.获取流域范围内长时间序列水文气象数据、主要水库建设及运行数据，水文气象数据包括逐日降水量、潜在蒸散发量和径流量，主要水库建设及运行数据包含了各主要水库逐日库水位和水位~库容关系曲线数据，在各水库逐日库水位和水位~库容关系曲线数据基础上计算各水库逐日蓄水量，以流域内首座水库建成时间为分界点，将有资料时期划分为天然基准期和水库影响期；步骤2.利用天然基准期的逐日水文气象资料，以Kling-Gupta效率系数KGE作为衡量模型径流量模拟效果的评价指标，对水文模型参数进行率定，KGE计算式如下： 1式中：和分别为实测径流量和模型模拟径流量序列，为实测径流序列与模拟径流序列间的相关系数，和分别为实测径流序列与模拟径流序列的平均值，和分别为实测径流序列与模拟径流序列的标准差，KGE值越接近1，模拟效果越好；步骤3.以原模型为基础，构建耦合水库调蓄过程的改进模型，将率定后的参数分别移用至原模型和改进模型，利用水库影响期的气象数据分别模拟该时期的天然径流过程和受水库调蓄影响的径流过程；步骤4.基于模拟得到的径流过程分别计算干旱指数序列并提取干旱事件及其特征要素，通过干旱特征对比定量评价水库调蓄对下游水文干旱的影响；在步骤2中，所述的水文模型为GR4J模型；所述的GR4J模型将流域产流和汇流过程处理成两个非线性水库，在产流阶段，首先根据t时刻降水量Pt和潜在蒸散发量PETt来确定净雨量Pnt和剩余蒸发量Ent；当Pt≥PETt时，Pnt=Pt-PETt且Ent=0；当PtPETt，则Pnt=0且Ent=PETt-Pt；若Pnt0，一部分水量Pst流入产流水库，剩余部分直接转为产流量，Pst按下式计算： 2式中：x1为模型的第一个参数，代表产流水库最大蓄水能力，单位mm；St为t时刻产流水库的蓄水量；若Ent0，则产流水库中的部分水量Est被蒸发，其计算式为： 3此时，产流水库蓄水量St更新为： 4产流水库产流量Perct受当前产流水库蓄水量影响，其计算式为： 5下一时刻的产流水库蓄水量St+1为： 6由此，总产流量Prt为产流水库产流量与直接产流量之和，其计算式为： 7在汇流阶段，模型将产流量Prt划分为两部分：其中90%的产流量通过时段单位线UH1演算并经汇流水库调节后形成流域出口断面流量，剩余10%的产流量则通过时段单位线UH2演算后直接形成流域出口断面流量，时段单位线UH1和UH2由x2控制，x2为模型的第二个参数，代表时段单位线汇流时间，单位天，其中UH1的演算时长为x2天，UH2的演算时长为2x2天，UH1和UH2分别由对应的S曲线SH1和SH2推求得到，SH1和SH2的计算方法如下： 8 9由此，可得到时段单位线UH1和UH2： 10 11式中：j代表第j天；由时段单位线UH1和UH2演算得到的流量分别记作Q9t和Q1t，河道径流和地下水交换量Gt按下式计算： 12式中：Rt为t时刻汇流水库蓄水量；x3为模型的第三个参数，代表地下水交换系数；x4为模型的第四个参数，代表汇流水库最大蓄水能力，单位mm；地下水交换量Gt可能为正数也可能为负数，当x30时，代表地下水补给河道径流量；当x30时，说明河道径流量补给地下水量；当x3=0时，说明二者之间无水量交换；对于汇流水库，经Q9t和地下水交换量Gt汇入后，相应的蓄水量Rt更新为： 13此时，汇流水库的出流量Qrt为： 14则下一时刻的汇流水库蓄水量Rt+1为： 15单位线UH2演算出流量Q1t与地下水交换量Gt汇集到流域出口断面的流量Qdt为： 16由此可得流域出口断面的总径流量Qt为： 17；在步骤3中，以GR4J模型为基础，构建耦合水库蓄泄过程的改进模型记为GR4J-R，具体构建方法为：对于任意和t+1时刻，流域中水库群的总蓄水量分别为和，则水库群蓄水量的变化量为： 18若，说明水库处于泄水状态，则认为直接进入汇流水库，参与汇流计算；若，说明水库处于蓄水状态，则认为来自于产流水库，产流水库减去之后，再进行产流计算。

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