一种影响水库年来水的天文因子识别方法与流程

本发明涉及水文长期预报的技术领域，尤其涉及一种影响水库年来水的天文因子识别方法。

背景技术：

目前，水库来水长期预报方法，大部分为数理统计方法，少部分也采用了天文指标，但大多采用单一指标，没有形成系统性的应用，精度亦不高。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种影响水库年来水的天文因子识别方法，其可以直观展示水库年来水受天文因子的影响，找到水库来水受天文因素影响的规律，为构建基于天文因素的水库长期来水预报模型提供基础，进而有效提高水库综合利用效益。

本发明的技术方案是：这种影响水库年来水的天文因子识别方法，其包括以下步骤：

(1)水库年来水系列拆分：水库历年来水统计、定性分级；制定水库来水天文因子统计表；水库年来水系列拆分；

(2)水库年来水天文成因分析图绘制，分析图包括：水库年来水太阳黑子影响分析图、水库年来水月球赤纬角影响分析图、水库年来水天文成因分析图；

(3)水库年来水的天文成因分析，包括：太阳黑子相对数影响分析、月球赤纬角影响分析、天文成因分析。

本发明基于日地水文效应、月地水文效应等天文因子对水库来水的影响分析，通过水库年来水系列拆分、水库年来水天文成因分析图绘制、水库年来水天文成因规律分析等步骤，得出拆分后不同来水系列的天文效应区，并明确率定效应区的太阳黑子相对数及月球赤纬角范围，可以直观展示水库年来水受天文因子的影响，找到水库来水受天文因素影响的规律，为构建基于天文因素的水库长期来水预报模型提供基础，进而有效提高水库综合利用效益。

附图说明

图1为根据本发明的一种影响水库年来水的天文因子识别方法的流程图。

图2为某水库年来水太阳黑子影响分析图。

图3为某水库年来水月球赤纬角影响分析图。

图4为某水库年来水天文成因分析图。

具体实施方式

水库来水受天文因素影响较大，尤其受太阳和月亮的影响更为显著。由于水库所处的地理位置不同，受天文因素影响产生的效应也不同；若分析不同地理纬度的水库与月球赤纬角、太阳黑子相对数之间的相关关系，会发现存在着同一年份低纬度水库枯水、高纬度水库丰水的现象或反之，体现了宏观水量的天文分配效应。

要建立高精度的水库来水长期预报模型，需要从天文因素入手，分析天文因子对水库来水的影响规律，解答天文因子在什么范围内影响显著，产生什么影响效应，以及解答多个天文因子的耦合影响效应。

如图1所示，这种影响水库年来水的天文因子识别方法，其包括以下步骤：

(1)水库年来水系列拆分：水库历年来水统计、定性分级；制定水库来水天文因子统计表；水库年来水系列拆分；

(2)水库年来水天文成因分析图绘制，分析图包括：水库年来水太阳黑子影响分析图、水库年来水月球赤纬角影响分析图、水库年来水天文成因分析图；

(3)水库年来水的天文成因分析，包括：太阳黑子相对数影响分析、月球赤纬角影响分析、天文成因分析。

本发明基于日地水文效应、月地水文效应等天文因子对水库来水的影响分析，通过水库年来水系列拆分、水库年来水天文成因分析图绘制、水库年来水天文成因规律分析等步骤，得出拆分后不同来水系列的天文效应区，并明确率定效应区的太阳黑子相对数及月球赤纬角范围，可以直观展示水库年来水受天文因子的影响，找到水库来水受天文因素影响的规律，为构建基于天文因素的水库长期来水预报模型提供基础，进而有效提高水库综合利用效益。

优选地，所述步骤(1)中水库年来水系列拆分通过以下步骤建立：

(1.1)水库历年来水统计、定性分级：计算历年的年平均入库流量，并根据水库历年的年平均入库流量与多年平均入库流量相比，按水文情报预报规范，对来水进行定性分级；

(1.2)制定水库来水天文因子统计表：按年份系列进行太阳黑子相对数年平均值、月球赤纬角年最大值、水库来水年平均值、水库来水年平均值与多年平均值的百分比、来水定性列表统计；

(1.3)水库年来水系列拆分：将水库来水天文因子统计表按水库历年来水由大到小排序，将相同来水定性的年份作为同一数据系列，从而将历年来水拆分成不同的数据系列，并定义每个数据系列的标识，作为拆分系列的识别标识。

优选地，所述步骤(2)包括以下步骤：

(2.1)水库年来水太阳黑子影响分析图绘制：以太阳黑子相对数为x轴，以水库年来水为y轴，以水库来水天文因子统计表中的太阳黑子相对数、水库年来水，绘制散点图；

(2.2)水库年来水月球赤纬角影响分析图绘制：以月球赤纬角为x轴，以水库年来水为y轴，以水库来水天文因子统计表中的月球赤纬角、水库年来水，绘制散点图；

(2.3)水库年来水天文成因分析图绘制：基于天文地理因素耦合的思路，考虑水库的地理纬度，以月球赤纬角为y轴，以太阳黑子相对数为x轴，以排序后的水库来水天文因子统计表中的拆分后的多个数据系列的太阳黑子相对数、月球赤纬角分别按拆分系列设定的标识，绘制点聚图。

优选地，所述步骤(3)包括以下步骤：

(3.1)太阳黑子相对数影响分析：在水库年来水太阳黑子影响分析图上，得到太阳黑子相对数对水库年来水的不同影响效果，分析出太阳黑子相对数对水库年来水的影响规律；

(3.2)月球赤纬角影响分析：在水库年来水月球赤纬角影响分析图上，识别出月球赤纬角对水库年来水的不同影响效果，分析出月球赤纬角对水库年来水的影响规律；

(3.3)天文成因分析：在点绘水库年来水天文成因分析图上，识别出拆分后不同来水系列的聚类关系，识别出特定太阳黑子相对数、月球赤纬角值范围，某类型来水系列高频出现所体现出特定的天文效应；率定太阳黑子相对数及月球赤纬角的影响范围，得出拆分后不同来水系列的天文效应区。

以下给出一个具体实施例。这种影响水库年来水的天文因子分析方法，其包括以下步骤：

(1)水库年来水系列拆分：①水库历年来水统计、定性分级：计算历年的年平均入库流量，并根据水库历年的年平均入库流量与多年平均入库流量相比，按《水文情报预报规范》(gb/t22482—2008)规定，对来水进行定性分级。②制定水库来水天文因子统计表：按年份系列进行太阳黑子相对数年平均值、月球赤纬角年最大值、水库来水年平均值、水库来水年平均值与多年平均值的百分比、来水定性列表统计。③水库年来水系列拆分：将“水库来水天文因子统计表”按水库历年来水由大到小排序，将相同来水定性的年份作为同一数据系列，从而将历年来水拆分成不同的数据系列，并定义每个数据系列的标识，作为拆分系列的识别标识。

(2)水库年来水天文成因分析图绘制：①“水库年来水太阳黑子影响分析图”绘制：以太阳黑子相对数为x轴，以水库年来水为y轴，以“水库来水天文因子统计表”中的太阳黑子相对数、水库年来水，绘制散点图；②“水库年来水月球赤纬角影响分析图”绘制：以月球赤纬角为x轴，以水库年来水为y轴，以“水库来水天文因子统计表”中的月球赤纬角、水库年来水，绘制散点图；③“水库年来水天文成因分析图”绘制：基于天文地理因素耦合的思路，考虑水库的地理纬度，以月球赤纬角为y轴，以太阳黑子相对数为x轴，以排序后的“水库来水天文因子统计表”中的拆分后的多个数据系列的太阳黑子相对数、月球赤纬角分别按拆分系列设定的标识，绘制点聚图。

(3)水库年来水的天文成因分析：①太阳黑子相对数影响分析：在“水库年来水太阳黑子影响分析图”上，可以较为清晰地识别出太阳黑子相对数对水库年来水的不同影响效果，分析出太阳黑子相对数对水库年来水的影响规律；②月球赤纬角影响分析：在“水库年来水月球赤纬角影响分析图”上，可以较为清晰地识别出月球赤纬角对水库年来水的不同影响效果，分析出月球赤纬角对水库年来水的影响规律；③天文成因分析：在“水库年来水天文成因分析图”上，可以较为清晰地识别出拆分后不同来水系列的聚类关系，识别出特定太阳黑子相对数、月球赤纬角范围内，某类型来水系列高频出现所体现出特定的天文效应；可以明确地率定太阳黑子相对数及月球赤纬角的影响范围，得出拆分后不同来水系列的天文效应区。

对国内南水北调水源地某大型水库影响水库年来水的天文因子识别步骤：

(1)水库年来水系列拆分：

(1.1)水库历年来水统计、定性分级：计算该水库1929年～2017年的多年平均入库流量，为1165立方米/秒；计算该水库历年的年平均入库流量与多年平均入库流量的百分比，按《水文情报预报规范》(gb/t22482—2008)规定，结合水库实际情况，为准确描述水库来水，增加特丰、特枯两级(七级)，分别为特丰水年(比多年平均值多4成以上)、丰水年(比多年平均值多2～4成)、偏丰水年(比多年平均值多1～2成)、平水年(比多年平均值少1成～多1成)、偏枯水年(比多年平均值少1～2成)、枯水年(比多年平均至少2～4成)、特枯水年(比多年平均值少4成以上)。

(1.2)制定水库来水天文因子统计表：按年份系列进行太阳黑子相对数年平均值、月球赤纬角年最大值、水库来水年平均值、水库来水年平均值与多年平均值的百分比、来水定性，列表统计，具体见表1。

表1水库来水天文因子统计表

(1.3)水库年来水系列拆分：将“水库来水天文因子统计表”按水库历年来水由大到小排序，将相同来水定性的年份作为同一数据系列，从而将历年来水拆分成不同的数据系列，并定义每个数据系列的标识，作为拆分系列的识别标识。

优选地，所述步骤(2)中水库年来水天文成因分析图绘制通过以下步骤建立：

(2.1)“水库年来水太阳黑子影响分析图”绘制：以太阳黑子相对数为x轴，以水库年来水为y轴，以“水库来水天文因子统计表”中的太阳黑子相对数、水库年来水，绘制散点图，如图2所示；

(2.2)“水库年来水月球赤纬角影响分析图”绘制：以月球赤纬角为x轴，以水库年来水为y轴，以“水库来水天文因子统计表”中的月球赤纬角、水库年来水，绘制散点图，如图3所示；

(2.3)“水库年来水天文成因分析图”绘制：基于天文地理因素耦合的思路，考虑水库的地理纬度，以月球赤纬角为y轴，以太阳黑子相对数为x轴，以排序后的“水库来水天文因子统计表”中的拆分后的多个数据系列的太阳黑子相对数、月球赤纬角分别按拆分系列设定的标识，绘制点聚图，如图4所示。

优选地，所述步骤(3)中水库年来水的天文成因分析通过以下步骤建立：

(3.1)太阳黑子相对数影响分析：在图2“水库年来水太阳黑子影响分析图”上，可以较为清晰地识别出太阳黑子相对数对水库年来水的不同影响效果；在太阳黑子相对数20～50区间，该水库11个特枯水年出现了6个特枯水，在此区间22年特枯水6年，出现的概率为27.3％，是正常出现概率12.4％的2.2倍；在太阳黑子相对数109～151.75区间，在此区间14年特丰水2年、丰水年7年，丰水及以上出现的概率为64.3％，是正常出现概率29.2％的2.2倍；

(3.2)月球赤纬角影响分析：在“水库年来水月球赤纬角影响分析图”上，可以较为清晰地识别出月球赤纬角对水库年来水的不同影响效果；在月球赤纬角18.1～19.4区间，在此区间20年特枯水5年、枯水年9年、偏枯1年，偏枯水及以下出现的概率为75％，是正常出现概率36％的2.1倍；在此区间特枯水年出现了5个特枯水，出现的概率为25％，是正常出现概率12.4％的2.02倍；在月球赤纬角20～22.6区间，在此区间19年特丰水4年、丰水年6年、偏丰2年，丰水及以上出现的概率为52.6％，是正常出现概率29.2％的1.8倍；

(3.3)天文成因分析：在点绘“水库年来水天文成因分析图”上，可以较为清晰地识别出拆分后不同来水系列的聚类关系，识别出特定太阳黑子相对数、月球赤纬角范围，某类型来水系列高频出现，所体现出特定的天文效应；可以明确地率定太阳黑子相对数及月球赤纬角的影响范围，得出拆分后不同来水系列的天文效应区。特丰水天文效应区：①天文效应区二(月球赤纬角20.2～23.4、太阳黑子相对数109.5～151.8的)：在此区间7年中特丰水2年、丰水年5年，丰水及以上出现的概率为100％，特丰水出现的概率为40％，是正常出现概率11.2％的3.6倍；②天文效应区三(月球赤纬角22.1～25.3、太阳黑子相对数0～55.7；月球赤纬角25.3～27.1、太阳黑子相对数31.4～63.4)：在此区间15年中特丰水6年、丰水年4年、偏丰3年、平水1年、偏枯1年；特丰水出现的概率为40％，是正常出现概率11.2％的3.6倍；综合两个特丰区，特丰水出现概率是正常出现概率的3.6倍，用此方法，能将该水库特丰水的识别概率提高3..6倍。丰水天文效应区：天文效应区六(月球赤纬角27.0～28.5、太阳黑子相对数130～170)：在此区间3年中丰水年3年，丰水出现的概率为100％，是正常出现概率29.2％的3.4倍。特枯水天文效应区：①天文效应区一(月球赤纬角18.1～19.3太阳黑子相对数12～159)：在此区间17年中特枯水5年、枯水年8年、偏枯1年；特枯水出现的概率为29.4％，是正常出现概率12.4％的2.4倍；②天文效应区四(月球赤纬角24.1～25.5、太阳黑子相对数118～163)：在此区间5年中特枯水2年、枯水年1年、偏枯水1年、平水1年，特枯水年出现的概率为40％，是正常出现概率12.4％的3.2倍；综合两个特枯区，特枯水出现概率是正常出现概率的2.6倍，用此方法，能将该水库特枯水的识别概率提高2..6倍。枯水天文效应区：天文效应区五(月球赤纬角27.0～28.5、太阳黑子相对数0～65.0)：在此区间13年中特枯水3年、枯水年5年、平水3年，枯水及以下出现的概率为65.1％，是正常出现概率36％的1.8倍。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。