一種基于經緯線投影的河流多年平均徑流量分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于經緯線投影的河流多年平均徑流量分析方法，步驟1、確定一條河流不同徑流站的多年平均徑流量Qn；步驟2、將各徑流站的多年平均徑流量根據經緯線方向進行投影，可得到各徑流站的多年平均徑流量的經緯線投影方向分量；步驟3、分別將經緯線方向的徑流量投影方向分量加和取平均值，得到該河流多年平均徑流量的經緯線方向投影；步驟4、該河流多年平均徑流量的經緯線方向投影進行矢量加和得到河流多年平均徑流量的矢量值。本發(fā)明避免不同矢量方向的測站多年平均徑流量簡單加和造成的誤差，同時計算方法科學合理，在流域水資源配置及生態(tài)環(huán)境保護中具有顯著的實際意義。
【專利說明】
一種基于經緯線投影的河流多年平均徑流量分析方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境保護技術領域，尤其涉及一種基于經煒線投影的河流多年平均徑 流量分析方法。
【背景技術】
[0002] 河川是流域水文過程的空間集成器，河川徑流不僅是陸地水循環(huán)與水量平衡的重 要組成部分，也是最有價值和易于開發(fā)利用的水資源，地表水資源的數量主要取決于河川 徑流量。水文水資源學家把徑流量分為天然和實測徑流量。天然徑流量反映了河川徑流的 供水能力，是一種潛在的水資源量，同時也是區(qū)域特別是閉合流域降水及產匯流條件的綜 合反映。因此，天然徑流量受到人們的重視并成為水科學研究的重要內容之一。徑流站天然 徑流量計算成果是區(qū)域水資源量評價的基礎，其計算精度能夠直接影響區(qū)域水資源量評價 成果質量，河流徑流量計算成果的合理性在水資源評價工作中至關重要。
[0003] 由于時段內徑流具有方向性，針對同一河流的不同徑流站多年平均徑流量簡單加 和求均值難以體現空間范圍內的徑流量流向特征，計算得到的河流多年平均徑流量也存在 一定誤差。河流多年平均徑流量并不能靠不同徑流站流量簡單加和得到。
[0004] 目前河流多年平均徑流量計算方法面向整條河流各段不同徑流方向，難以解決流 量矢量化問題?？紤]不同徑流站所在位置水流方向不一致問題，提出基于向量投影的河流 多年平均徑流量分析技術，對流域水資源評價及水資源配置具有顯著實際意義。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明設計了一種基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方法，其解決的技 術問題包括：（1)由于不同徑流站多年平均徑流量簡單加和求均值難以體現空間范圍內的 徑流量分布特征，計算得到的河流多年平均徑流量也存在一定誤差。（2)目前河流多年平均 徑流量計算方法面向整條河流各段不同徑流方向，難以解決流量矢量化問題。
[0006] 為了解決上述存在的技術問題，本發(fā)明采用了以下方案：
[0007] -種基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1、確定一條河流不同徑流站的多年平均徑流量Qn;
[0009] 步驟2、將各徑流站的多年平均徑流量根據經煒線方向進行投影，可得到各徑流站 的多年平均徑流量的經煒線投影方向分量；
[0010] 步驟3、分別將經煒線方向的徑流量投影方向分量加和取平均值，得到該河流多年 平均徑流量的經煒線方向投影；
[0011] 步驟4、該河流多年平均徑流量的經煒線方向投影進行矢量加和得到河流多年平 均徑流量的矢量值。
[0012] 進一步，步驟2中將一條河流內存在的有效徑流站設為s個，Qn為第n個徑流站的多 年平均徑流量，9為徑流方向與煒線在東偏北方向上的夾角，Q n在煒線、經線方向上的分量 可采用以下公式（1)和公式(2)進行計算：
[0013] Qxn = Qn * COS0 (1)
[0014] Qyn = Qn ? sin0 (2)
[0015] n為自然數，并且不大于s;
[0016] Qxn表示第n個徑流站在煒線方向上多年平均徑流量的投影分量；
[0017] Qyn表示第n個徑流站在經線方向上多年平均徑流量的投影分量。
[0018] 進一步，步驟3中將步驟2得到的不同測站在經煒線方向上多年平均徑流量的投影 分量加和平均，分別得到河流多年平均徑流量的煒線和經線方向投影，計算方法如公式 (3)、公式(4):
[0021 ] 式中：Qx表示河流多年平均徑流量的煒線方向分量，Qy表示河流多年平均徑流量的 經線方向分量。
[0022]進一步，步驟4中根據步驟3所得河流多年平均徑流量的經煒線方向投影，以北方 作為經線方向正方向，東方作為煒線方向正方向，確定河流多年平均徑流量的大小及方向， 計算見公式(4):
[0024] 式中：表示Q表示河流多年平均徑流量，方向為東偏北
[0025] -種基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方法的應用，其特征在于：依據 步驟4所得的河流多年平均徑流量的矢量值確定流量低于該均值的河段進行補充、高于該 均值的河段進行引流。
[0026] 該基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方法具有以下有益效果：
[0027] (1)本發(fā)明避免了傳統(tǒng)河流多年平均徑流量計算的無矢量性問題，為研究河流整 體運移方向提供科學合理的方法支持。
[0028] (2)本發(fā)明明確了各河段在經煒線方向對河流多年平均徑流量的貢獻量，為流域 水資源評價提供切實可靠的數據支持。
[0029] (3)本發(fā)明通過確定各獨立測站多年平均徑流量在經煒線方向上投影進而確定河 流多年平均徑流量，能夠有效解決不同矢量方向的測站多年平均徑流量簡單加和造成的誤 差，顯示出河流多年平均徑流的運動方向。
[0030] (4)本發(fā)明將徑流量看做一個有大小、有方向的矢量，采用各獨立測站的多年平均 徑流量資料，通過投影方法推求整條河流的多年平均徑流量，能夠有效解決不同徑流方向 的徑流矢量加和問題，并指示河流正確走向，為流域水資源評價和配置提供可靠的數據支 持。
【附圖說明】
[0031 ]圖1:河流內各徑流站多年平均徑流示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合圖1，對本發(fā)明做進一步說明：
[0033] 河流多年平均徑流量的向量分析方法計算步驟：
[0034] (1)計算不同徑流站多年平均徑流量在經煒線方向的投影分量；
[0035] 利用投影分析法分別計算各徑流站在經煒線方向上多年平均徑流量的投影分量。 附圖1中Qn為第n個徑流站的多年平均徑流量，9為徑流方向與煒線在東偏北方向上的夾角， Qn在煒線、經線方向上的分量可用式（1)、式(2)計算：
[0036] Qxn = Qn ? COS0 (1)
[0037] Qyn = Qn ? sin9 (2)
[0038] 式中：Qxn表示第n個徑流站在煒線方向上多年平均徑流量的投影分量;Qyn表示第n 個徑流站在經線方向上多年平均徑流量的投影分量。
[0039] (2)計算河流多年平均徑流量的經煒線方向投影；
[0040] 將得到的不同測站在經煒線方向上多年平均徑流量的投影分量加和平均，得到河 流多年平均徑流量的煒線、經線方向投影，假設河流內含有有效徑流站個數為s，計算方法 如式(3)、式(4):
[0043] 式中：Qx表示河流多年平均徑流量的煒線方向分量，Qy表示河流多年平均徑流量的 經線方向分量。
[0044] (3)計算河流多年平均徑流量的數值與方向；
[0045] 對河流多年平均徑流量的經煒線方向投影矢量加和，得到河流多年平均徑流量的 數值與方向，計算見式(5):
[0046] Q = + Qj (5)
[0047] 式中：Q表示河流多年平均徑流量，方向為東偏北
[0048]上面結合附圖對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發(fā)明 的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方法，包括以下步驟： 步驟1、確定一條河流不同徑流站的多年平均徑流量Qn; 步驟2、將各徑流站的多年平均徑流量根據經煒線方向進行投影，可得到各徑流站的多 年平均徑流量的經煒線投影方向分量； 步驟3、分別將經煒線方向的徑流量投影方向分量加和取平均值，得到該河流多年平均 徑流量的經煒線方向投影； 步驟4、該河流多年平均徑流量的經煒線方向投影進行矢量加和得到河流多年平均徑 流量的矢量值。2. 根據權利要求1所述基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方法，其特征在于： 步驟2中將一條河流內存在的有效徑流站設為s個，Q n為第η個徑流站的多年平均徑流量，Θ 為徑流方向與煒線在東偏北方向上的夾角，Qn在煒線、經線方向上的分量可采用以下公式 (1)和公式(2)進行計算： Qxn=Qn 1 COS0 ⑴ Qyn=Qn · sin0 (2) η為自然數，并且不大于s; Qm表示第η個徑流站在煒線方向上多年平均徑流量的投影分量； Qyn表示第η個徑流站在經線方向上多年平均徑流量的投影分量。3. 根據權利要求1或2所述基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方法，其特征在 于：步驟3中將步驟2得到的不同測站在經煒線方向上多年平均徑流量的投影分量加和平 均，分別得到河流多年平均徑流量的煒線和經線方向投影，計算方法如公式(3)、公式(4):式中：QX表示河流多年平均徑流量的煒線方向分量，Qy表示河流多年平均徑流量的經線 方向分量。4. 根據權利要求1-3中任何一項所述基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方 法，其特征在于:步驟4中根據步驟3所得河流多年平均徑流量的經煒線方向投影，以北方作 為經線方向正方向，東方作為煒線方向正方向，確定河流多年平均徑流量的大小及方向，計 算見公式(4):式中:表示Q表示河流多年平均徑流量，方向為5. -種基于經煒線投影的河流多年平均徑流量分析方法的應用，其特征在于：依據權 利要求1-4中任何一項步驟4所得的河流多年平均徑流量的矢量值確定流量低于該均值的 河段進行補充、高于該均值的河段進行引流。
【文檔編號】G06F19/00GK105930672SQ201610289144
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】劉佳, 李傳哲, 王建華, 王錫曚, 于福亮, 田濟揚, 史婉麗, 李義豪
【申請人】中國水利水電科學研究院