一种基于经纬线投影的河流多年平均径流量分析方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于经纬线投影的河流多年平均径流量分析方法，步骤1、确定一条河流不同径流站的多年平均径流量Qn；步骤2、将各径流站的多年平均径流量根据经纬线方向进行投影，可得到各径流站的多年平均径流量的经纬线投影方向分量；步骤3、分别将经纬线方向的径流量投影方向分量加和取平均值，得到该河流多年平均径流量的经纬线方向投影；步骤4、该河流多年平均径流量的经纬线方向投影进行矢量加和得到河流多年平均径流量的矢量值。本发明避免不同矢量方向的测站多年平均径流量简单加和造成的误差，同时计算方法科学合理，在流域水资源配置及生态环境保护中具有显著的实际意义。
【专利说明】
一种基于经纬线投影的河流多年平均径流量分析方法
技术领域
[0001] 本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种基于经炜线投影的河流多年平均径 流量分析方法。
【背景技术】
[0002] 河川是流域水文过程的空间集成器，河川径流不仅是陆地水循环与水量平衡的重 要组成部分，也是最有价值和易于开发利用的水资源，地表水资源的数量主要取决于河川 径流量。水文水资源学家把径流量分为天然和实测径流量。天然径流量反映了河川径流的 供水能力，是一种潜在的水资源量，同时也是区域特别是闭合流域降水及产汇流条件的综 合反映。因此，天然径流量受到人们的重视并成为水科学研究的重要内容之一。径流站天然 径流量计算成果是区域水资源量评价的基础，其计算精度能够直接影响区域水资源量评价 成果质量，河流径流量计算成果的合理性在水资源评价工作中至关重要。
[0003] 由于时段内径流具有方向性，针对同一河流的不同径流站多年平均径流量简单加 和求均值难以体现空间范围内的径流量流向特征，计算得到的河流多年平均径流量也存在 一定误差。河流多年平均径流量并不能靠不同径流站流量简单加和得到。
[0004] 目前河流多年平均径流量计算方法面向整条河流各段不同径流方向，难以解决流 量矢量化问题。考虑不同径流站所在位置水流方向不一致问题，提出基于向量投影的河流 多年平均径流量分析技术，对流域水资源评价及水资源配置具有显著实际意义。
【发明内容】
[0005] 本发明设计了一种基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方法，其解决的技 术问题包括：（1)由于不同径流站多年平均径流量简单加和求均值难以体现空间范围内的 径流量分布特征，计算得到的河流多年平均径流量也存在一定误差。（2)目前河流多年平均 径流量计算方法面向整条河流各段不同径流方向，难以解决流量矢量化问题。
[0006] 为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
[0007] -种基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1、确定一条河流不同径流站的多年平均径流量Qn;
[0009] 步骤2、将各径流站的多年平均径流量根据经炜线方向进行投影，可得到各径流站 的多年平均径流量的经炜线投影方向分量；
[0010] 步骤3、分别将经炜线方向的径流量投影方向分量加和取平均值，得到该河流多年 平均径流量的经炜线方向投影；
[0011] 步骤4、该河流多年平均径流量的经炜线方向投影进行矢量加和得到河流多年平 均径流量的矢量值。
[0012] 进一步，步骤2中将一条河流内存在的有效径流站设为s个，Qn为第n个径流站的多 年平均径流量，9为径流方向与炜线在东偏北方向上的夹角，Q n在炜线、经线方向上的分量 可采用以下公式（1)和公式(2)进行计算：
[0013] Qxn = Qn * COS0 (1)
[0014] Qyn = Qn ? sin0 (2)
[0015] n为自然数，并且不大于s;
[0016] Qxn表示第n个径流站在炜线方向上多年平均径流量的投影分量；
[0017] Qyn表示第n个径流站在经线方向上多年平均径流量的投影分量。
[0018] 进一步，步骤3中将步骤2得到的不同测站在经炜线方向上多年平均径流量的投影 分量加和平均，分别得到河流多年平均径流量的炜线和经线方向投影，计算方法如公式 (3)、公式(4):
[0021 ] 式中：Qx表示河流多年平均径流量的炜线方向分量，Qy表示河流多年平均径流量的 经线方向分量。
[0022]进一步，步骤4中根据步骤3所得河流多年平均径流量的经炜线方向投影，以北方 作为经线方向正方向，东方作为炜线方向正方向，确定河流多年平均径流量的大小及方向， 计算见公式(4):
[0024] 式中：表示Q表示河流多年平均径流量，方向为东偏北
[0025] -种基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方法的应用，其特征在于：依据 步骤4所得的河流多年平均径流量的矢量值确定流量低于该均值的河段进行补充、高于该 均值的河段进行引流。
[0026] 该基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方法具有以下有益效果：
[0027] (1)本发明避免了传统河流多年平均径流量计算的无矢量性问题，为研究河流整 体运移方向提供科学合理的方法支持。
[0028] (2)本发明明确了各河段在经炜线方向对河流多年平均径流量的贡献量，为流域 水资源评价提供切实可靠的数据支持。
[0029] (3)本发明通过确定各独立测站多年平均径流量在经炜线方向上投影进而确定河 流多年平均径流量，能够有效解决不同矢量方向的测站多年平均径流量简单加和造成的误 差，显示出河流多年平均径流的运动方向。
[0030] (4)本发明将径流量看做一个有大小、有方向的矢量，采用各独立测站的多年平均 径流量资料，通过投影方法推求整条河流的多年平均径流量，能够有效解决不同径流方向 的径流矢量加和问题，并指示河流正确走向，为流域水资源评价和配置提供可靠的数据支 持。
【附图说明】
[0031 ]图1:河流内各径流站多年平均径流示意图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合图1，对本发明做进一步说明：
[0033] 河流多年平均径流量的向量分析方法计算步骤：
[0034] (1)计算不同径流站多年平均径流量在经炜线方向的投影分量；
[0035] 利用投影分析法分别计算各径流站在经炜线方向上多年平均径流量的投影分量。 附图1中Qn为第n个径流站的多年平均径流量，9为径流方向与炜线在东偏北方向上的夹角， Qn在炜线、经线方向上的分量可用式（1)、式(2)计算：
[0036] Qxn = Qn ? COS0 (1)
[0037] Qyn = Qn ? sin9 (2)
[0038] 式中：Qxn表示第n个径流站在炜线方向上多年平均径流量的投影分量;Qyn表示第n 个径流站在经线方向上多年平均径流量的投影分量。
[0039] (2)计算河流多年平均径流量的经炜线方向投影；
[0040] 将得到的不同测站在经炜线方向上多年平均径流量的投影分量加和平均，得到河 流多年平均径流量的炜线、经线方向投影，假设河流内含有有效径流站个数为s，计算方法 如式(3)、式(4):
[0043] 式中：Qx表示河流多年平均径流量的炜线方向分量，Qy表示河流多年平均径流量的 经线方向分量。
[0044] (3)计算河流多年平均径流量的数值与方向；
[0045] 对河流多年平均径流量的经炜线方向投影矢量加和，得到河流多年平均径流量的 数值与方向，计算见式(5):
[0046] Q = + Qj (5)
[0047] 式中：Q表示河流多年平均径流量，方向为东偏北
[0048]上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式 的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明 的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方法，包括以下步骤： 步骤1、确定一条河流不同径流站的多年平均径流量Qn; 步骤2、将各径流站的多年平均径流量根据经炜线方向进行投影，可得到各径流站的多 年平均径流量的经炜线投影方向分量； 步骤3、分别将经炜线方向的径流量投影方向分量加和取平均值，得到该河流多年平均 径流量的经炜线方向投影； 步骤4、该河流多年平均径流量的经炜线方向投影进行矢量加和得到河流多年平均径 流量的矢量值。2. 根据权利要求1所述基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方法，其特征在于： 步骤2中将一条河流内存在的有效径流站设为s个，Q n为第η个径流站的多年平均径流量，Θ 为径流方向与炜线在东偏北方向上的夹角，Qn在炜线、经线方向上的分量可采用以下公式 (1)和公式(2)进行计算： Qxn=Qn 1 COS0 ⑴ Qyn=Qn · sin0 (2) η为自然数，并且不大于s; Qm表示第η个径流站在炜线方向上多年平均径流量的投影分量； Qyn表示第η个径流站在经线方向上多年平均径流量的投影分量。3. 根据权利要求1或2所述基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方法，其特征在 于：步骤3中将步骤2得到的不同测站在经炜线方向上多年平均径流量的投影分量加和平 均，分别得到河流多年平均径流量的炜线和经线方向投影，计算方法如公式(3)、公式(4):式中：QX表示河流多年平均径流量的炜线方向分量，Qy表示河流多年平均径流量的经线 方向分量。4. 根据权利要求1-3中任何一项所述基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方 法，其特征在于:步骤4中根据步骤3所得河流多年平均径流量的经炜线方向投影，以北方作 为经线方向正方向，东方作为炜线方向正方向，确定河流多年平均径流量的大小及方向，计 算见公式(4):式中:表示Q表示河流多年平均径流量，方向为5. -种基于经炜线投影的河流多年平均径流量分析方法的应用，其特征在于：依据权 利要求1-4中任何一项步骤4所得的河流多年平均径流量的矢量值确定流量低于该均值的 河段进行补充、高于该均值的河段进行引流。
【文档编号】G06F19/00GK105930672SQ201610289144
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】刘佳, 李传哲, 王建华, 王锡曚, 于福亮, 田济扬, 史婉丽, 李义豪
【申请人】中国水利水电科学研究院