(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 202111561894.8 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 西安理工大 学 地址 710048 陕西省西安市碑林区金花 南 路5号 (72)发明人 徐国策　贾路　任宗萍　李占斌　 李鹏　鲁克新　程圣东　于坤霞　 成玉婷　王飞超　朱田甜　 (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 专利代理师 许志蛟 (51)Int.Cl. G06F 17/18(2006.01) G06F 17/14(2006.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 流域降水径流关系非一致性突变点诊断分 析方法 (57)摘要 本发明公开了一种流域降水径流关系非一 致性突变点诊断分析方法， 具体包括如下步骤： 首先确定研究流域， 收集该领域的相关数据； 利 用每年月降水量和月径流量时间序列数据， 计算 验累积概率； 选择几种概率分布 函数作为备用选 择， 分别计算相应的理论累积概率； 优选出每年 月降水量和月径流量的理论最优分布 函数； 根据 Copula函数， 优选 出每年月降水量和月径流量的 最优理论Copula函数， 并计算相应的每年的尾部 相关系数； 利用Mann ‑Whitney U突变点检验方法 识别该尾部相关系数时间序列的显著突变点(突 变年份)； 利用交叉小波分析和回归分析方法， 分 析造成降水和径流之间关系变化的原因。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 114595425 A 2022.06.07 CN 114595425 A 1.流域降水径流关系非一 致性突变点诊断分析 方法， 其特 征在于： 具体包括如下步骤： 步骤1， 确定研究流域， 收集研究流域控制水文站月降水量与月径流量以及大气环流指 数数据和流 域下垫面的水土保持措施数据； 步骤2， 利用每年月降水量和月径流量时间序列数据， 分别计算每年各月降水量和月径 流量的经验累积概 率； 步骤3， 基于步骤1收集到的每年月降水量和月径流量时间序列数据， 根据概率统计理 论， 选择几种概率分布函数作为备用选择， 采用线性矩法分别估计几种概率分布函数 的参 数， 再分别 利用每种备用概 率分布函数计算相应的理论累积概 率； 步骤4， 根据步骤2、 3的计算结果， 选取每年月降水量和月径流 量的理论 最优分布函数； 步骤5， 在步骤4选取的最优理论分布函数的理论累计概率的基础上， 根据Copula函数， 优选出每年月降水量和月径流量的最优理论Copula函数， 并计算相应的每年的尾部相关系 数； 步骤6， 利用Mann ‑Whitney U突变点检验方法识别步骤5所得的尾部相关系数时间序列 的显著突变点； 步骤7， 根据收集到的大气环流指数数据和流域下垫面的水土保持措施数据， 利用交叉 小波分析和回归分析 方法， 分析造成降水和径流之间关系变化的原因。 2.根据权利要求1所述的流域降水径流关系非一致性突变点诊断分析方法， 其特征在 于： 所述步骤1的具体过程 为： 步骤1.1， 确定研究流域和研究时期的年份， 然后收集该流域的气象站或者降雨站的月 降水量， 找到该流域的控制水文站并收集研究期的逐月经流量， 同时收集该流域的下垫面 水土保持措施数据和大气环流指数 数据； 步骤1.2， 根据步骤1.1中收集到的流域气象站或者雨量站月降水数据， 根据算术平均 法计算得到流 域逐年的面降雨 量。 3.根据权利要求2所述的流域降水径流关系非一致性突变点诊断分析方法， 其特征在 于： 所述步骤2中， 利用每年月降水量和月径流量时间序列数据， 根据如下公式(1)， 分别计 算每年各月降水量和月径流 量的经验累积概 率： 其中， P是每 个样本的经验累积概 率； n为样本个数， i是样本从大到小排列的次序。 4.根据权利要求1所述的流域降水径流关系非一致性突变点诊断分析方法， 其特征在 于： 所述步骤3的具体过程如下： 步骤3.1， 采用线性矩法分别估计几种概 率分布函数的参数， 具体为： 设X为实值总体， 分布函数为F(x)＝P， X≤x， 且存在反函数x＝G(F)， G(F)又称为分位函 数， 对于样本x1， ...， xn， 记顺序统计 量： x1:n≤x2:n,....,≤xn:n， Hosking的r阶线性矩 估计量 lr如下： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114595425 A 2其中， 式中， r为线性矩阶数， n 为样本个数； 步骤3.2， 利用每种备用概 率分布函数计算相应的理论累积概 率： P＝ ∫ f(x； θ )dx      (3)； 式中， P是理论分布函数的累积概率； f(x)为理论概率分布函数， θ为理论分布函数的参 数。 5.根据权利要求1所述的流域降水径流关系非一致性突变点诊断分析方法， 其特征在 于： 所述步骤1的具体过程 为： 根据分别计算经验累积概率和每种备用理论 分布函数的理论累计概率的确定性系数 R2 的大小来选择最优的理论分布函数， 在几种理论分布函数中计算出来的R2的最小的， 即为 最优理论分布函数， R2的计算公式如下： 式中， R2为确定性系数； n为样本个数； Yi为样本经验累积概率值； 为样本经验累积概 率平局值； 为样本理论累积概 率值。 6.根据权利要求1所述的流域降水径流关系非一致性突变点诊断分析方法， 其特征在 于： 所述步骤5中， 根据Copula函数， 优选出每年月降水量和月径流量的最优理论Copula函 数， 并计算相应的每年的尾部相关系数 具体方法如下； 式中， λL、 λU分别为上、 下尾部相关系数； t为最优理论分布函数计算的理论累积 概率； 函 数G(t)和F(t)分别为月降水和月径流的最有理论 概率分布函数。 7.根据权利要求1所述的流域降水径流关系非一致性突变点诊断分析方法， 其特征在 于： 所述步骤6的具体过程 为： 步骤6.1， 考察点前后2序列总体的分布 函数Fpre(x)和Fpost(x)， 从总体Fpre(x)和Fpost(x) 中分别抽取npre和npost的2个样本序列， 要求检验原假设Fpre(x)＝Fpost(x)； 步骤6.2， 将2组数据分别由小到大排列， 再将2组数据由小到大统一编秩， 如果原始数权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114595425 A 3