(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210825815.8 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 扬州大学 地址 225009 江苏省扬州市大 学南路88号 (72)发明人 李敏　张铭锋　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 7/00(2006.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种考虑人类活动影响的水文干旱预测方 法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑人类活动影响的水 文干旱预测方法， 首先对累积径 流序列进行非一 致性检验， 然后构建和计算人类活动指数HI， 通 过GAMLSS 模型拟合径流序列的概率 分布函数， 而 后计算得到非一致性水文干旱指数NSRI序列， 将 NSRI序列应用于条件概率模型， 从而推求现期的 NSRI值转换到未来不同预测期的的NSRI干旱等 级的概率， 本申请能适用于环 境变化下的水文干 旱预测， 并能分析人类活动对水文干旱的影响， 可以更进一步提高干旱转换概率的计算精度和 可信度。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115408812 A 2022.11.29 CN 115408812 A 1.一种考虑人类活动影响的水文干旱预测方法， 其特 征在于： 具体包括以下步骤： S1： 运用Mann ‑Kendall检验法和滑动t检验法对流域的累积径流序列x＝(x1,x2,…x3) 进行非一 致性检验； S2： 采用降水 ‑径流的双累积曲线来识别人类活动对流域水文干旱的影响， 从而构建人 类活动指数HI， 通过还原还现的方法构造和计算人类活动指数HI； S3： 利用GAMLSS模型对累积径流序列的分布进行拟合， 而后计算得到以人类活动因子 作为解释变量的非一 致性水文干旱指数NSRI序列Z(xi)； S4： 用Kolmogorov ‑Smirnov检验方法对NSRI序列Z(xi)进行正态性检验 S5： 构建条件 概率模型， 基于NSRI序列Z(xi)， 计算得到环境变化背景下的NSRI值转换为 预测期NSRI 等级的概 率； S6： 计算不考虑环境变化的干旱转换概率： 基于流域的径流序列， 计算标准化水文干旱 指数SRI序列， 进 而计算得到不 考虑环境变化下SRI 值转换为预测期 SRI等级的概 率； S7： 对环境变化背景下的NSRI值转换为预测 期NSRI等级的概率以及不考虑环境变化下 SRI值转换为预测期 SRI等级的概 率进行对比分析， 得到环境变化对干旱 转换概率的影响。 2.根据权利要求1所述的一种考虑人类活动影响的水文干旱预测方法， 其特征在于： 所 述S1中进行非一致性检验， 运用滑动t检验法进行非一致性检验得到累积径流序列x＝(x1, x2,…x3)的突变点xt， 具体公式如下： 其中n1和n2分别是前后的样 本容量， 和 分别是突变点xt前后样本的方差， 给定显著 性水平α， 在满足t≥|tα|的所有可能点中， 使t统计量达到极大值的点是最可能的突变点， 再结合Mann‑Kendall检验法， 能够得到样本序列的趋势变化。 3.根据权利要求1所述的一种考虑人类活动影响的水文干旱预测方法， 其特征在于： 所 述S2中采用降水 ‑径流的双累积曲线来识别人类活动对流域水文干旱的影响， 从而构建人 类活动因子， 通过还原还现的方法构 造和计算人类指数HI， 具体为： 分别将同期累积降水和 累积径流量作为坐标系的横轴和纵轴， 曲线发生突变则表示序列受到人类活动等其他因素 的影响， 突变点前后的曲线斜率会发生明显的变化， 根据曲线斜率变化的位置确定突变的 时间点， 偏移的程度反 映了人类活动影响的剧烈程度， 将曲线变异点前 的时期近似认为基 准期， 变异点后的时期为人类活动期： ∑x＝k∑y+b权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115408812 A 2其中x为径流序列， y为降雨序列， k 为回归方程的相关系数， b为回归方程截距； 其后通过还原还现的方法， 用理论的SRI ′(基于变异点之前累积降水与累积径流建立 的线性回归关系， 人类活动期的理论径流序列可以通过实测的降水序列计算得到)表征无 人类活动干扰下的标准化径流指数值， 则实际的SRI值表征人类活动干扰下 的标准化径流 指数值， 用理论的SRI ′与实际的SRI的差值作为人类活动因子， 量化人类活动对水文干旱的 影响， 公式如下： HI＝SRI′ ‑SRI 如果HI＞0， 则表示示人类活动加剧了水文干旱； HI＜0， 则影响作用相反； HI＝0， 则表 示没有影响。 4.根据权利要求3所述的一种考虑人类活动影响的水文干旱预测方法， 其特征在于： 所 述理论的SRI ′在基于变异点之前累积降水与累积径流建立的线性回归关系上可以通过实 测的降水序列计算得到 。 5.根据权利要求1所述的一种考虑人类活动影响的水文干旱预测方法， 其特征在于： 所 述S3中计算非一 致性水文干旱指数NSRI， 具体为： 径流序列x在某一时间尺度下满足于Gamma分布时， 该时间尺度下径流序列x 的累积概 率为： 假设Gamma分布的尺度参数αt和位置参数βt是计算人类活动指数HI的线性函数， 基于 GAMLSS框架构建时变矩模型 可对两参数的概 率密度函数Gx(xt|αt， βt)的分布进行拟合： g1( αt)＝α10+α11*HI g2( βt)＝α20+α21*HI 其中g1( αt)为链函数， 由尺度参数αt的域决定， 即如果尺度参数αt的域为αt∈R， 则链接 函数为g1( αt)＝αt； 如果αt＞0， g1( αt)＝lnαt； αi， j(i＝1， 2j＝0， 1)是参数系数， 同样的， g2 (βt)为链函数， 由位置参数βt的域决定， 即如果位置参数βt的域为βt∈R， 则链接函数为g2 ( βt)＝βt； 如果βt＞0， g2( βt)＝lnβt； βi， j(i＝1， 2j＝0， 1)是参数系数； 用RS算法对参数系数和模型残差进行估计， 分析模型残差是否近似服从正态分布， 并 通过AIC准则， 筛 选最优拟合分布： AIC＝ln(MSE)+2m 其中n为样本个数， Pei为样本的经验频率， Pi为样本的理论频率， m为模型参数个数， AIC 值越小， 说明函数拟合越好， 而后可计算得到NSRI： 当0＜F(x)≤ 0.5时： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115408812 A 3