基于相对关联距离熵的水文变异点识别

 从重构的径流时间序列相空间轨迹中提取反应水文系统状态变化信息的参数——相对关联距离熵,根据相对关联距离熵的变化来辨识水文系统状态的跳跃,识别出水文变异点。将该方法应用于东江流域的博罗站50 a实测逐月径流序列中,较准确的识别变异发生的时间,检验性能优于传统方法,特别适用于具有多变点的时间序列。通过变异分析表明,东江流域博罗站在1972年发生水文变异,其径流在主要受降雨影响的同时,愈来愈受到水利工程的影响。     

几种水文序列变异点诊断方法的性能比较

分别在正态分布和t分布假设下,通过改变样本容量、自由度、变异值、变点位置等参数用模拟试验的方法比较分析了3种常用的水文序列变异点检验方法的检验性能.结果表明,Pettitt检验法对于端点位置的均值变点具有最好的检验效果,BrownForsythe检验法适合小样本数据,秩和检验无明显优势.最后用这3种方法分析了西宁市1951年至2000年3月份的月均降水量序列,发现在1977年存在一个变异点.     

基于相关系数的水文趋势变异分级方法

基于Hurst系数法和Bartels检验的水文变异联合分级方法可以从整体上识别与检验时间序列变异及其变异程度,但无法判断序列的具体变异形式(趋势、跳跃、周期等).基于相关系数描述序列与时序的相关性大小以及表征序列趋势变异程度的特性,提出了基于相关系数的水文趋势变异分级方法.该方法首先计算序列的相关系数,然后作假设检验:依据统计学原理和经验选用不同的阈值作为不同变异程度的划分依据,并将相关系数划分成5个区间,对应于无变异、弱变异、中变异、强变异和巨变异5个等级.实际应用中,根据相关系数的大小判断其落在哪个区间,即可确定序列是否发生趋势变异及变异程度的大小.对5个实例序列42年资料的变异分析表明,枝城站年径流序列无趋势变异,兰州站和花园口站年径流分别为趋势弱变异和中变异,荆江三口分流量为趋势强变异,红崖山站年径流为趋势巨变异,上述结果与采用Hurst系数法所得整体变异分级结果是一致的;成因分析表明,不同强度的人类活动导致了序列发生不同程度的变异.     

基于Generalized LASSO模型的长江寸滩站年均径流突变研究

为了区分水文时间序列的趋势和跳跃变异,将基于L_1范数正则化技术的generalized LASSO模型应用于水文序列变异识别。经过识别,发现长江寸滩水文站年平均流量序列在1969年发生了向下的均值跃变。此外,趋势分析表明无论是跃变前后的子序列还是剔除跳跃成分的整个序列,均未检出显著的趋势,这说明对寸滩水文站年平均流量序列的跳跃变异假设是合理的。基于generalized LASSO模型的结果与其他突变检测方法结果进行比较,所得结论是一致的。     

基于Hurst系数与Bartels检验的水文变异联合分析方法

针对Hurst系数法对水文序列周期性及相依性诊断灵敏性弱的问题,新增Bartels检验法予以增强.采用蒙特卡洛方法生成试验序列,依次通过Hurst系数法和Bartels检验法得到了各自的检测性能:Hurst系数法对于序列的趋势性及跳跃性检测效果较强,Bartels检验法对于序列的周期性及相依性检测效果较强.提出了基于Hurst系数与Bartels检验的水文变异联合分级方法:两种方法测出均无变异则可确定为整体无变异;至少一种方法测出强变异则可确定为整体强变异;其它情况一律视为弱变异.对长江中上游重要控制站点寸滩、宜昌和汉口站年径流序列进行变异分析,结果表明寸滩站、宜昌站和汉口站年径流变异显著,变异程度分别为强变异、强变异和弱变异,变异形式可能为周期或相依变异.     

基于月径流重构序列变异分析的水文分期方法

针对传统汛期和枯期划分方法存在一定主观性的问题,本文提出了基于月径流重构序列变异分析的水文分期方法.该方法将原始月径流序列按照一定的方式进行重新排序,构造重构序列;运用水文变异诊断系统对重构序列进行变异诊断分析确定变异点,通过公式推导得出变异点对应的变异月份;根据变异月份分析汛期和枯期的差异性,确定水文分期.以广东省北江流域为例,选择高道、石角等共计10个水文站的逐月实测流量资料,通过重构各站的月径流序列,并对其进行变异诊断得到两个显著的变异点,据此计算确定相应站点的汛期和枯期.统计各站点汛期和枯期的起止时间规律,确定北江流域汛期为3~8月、枯期为当年9月~次年2月.文中北江流域各水文站分期结果与模糊统计方法比较结果表明,基于变异分析的水文分期方法与基于模糊统计的分期方法结果基本一致,分期结果合理可信,可以满足分期需要.该方法以研究序列的变异点作为划分汛期和枯期的依据,一定程度上克服了水文分期的主观性.     

水文时间序列趋势与突变分析系统开发与应用

在借鉴趋势检验和突变分析各种统计应用软件使用方法的基础上,结合水文工作实际,对数据输入格式进行统一约定,对计算分析过程进行模块化编程,对数据输出结果进行规范化处理,基于Net Framework4.5、Visual Basic.Net和Sharp Develop 4环境开发完成了水文时间序列趋势检验和突变分析系统。介绍了水文时间序列趋势与突变分析系统的理论基础、总体结构、设计功能及其应用。系统设计的趋势分析和突变分析各项功能达到预期目标,较好地实现了对水文资料的一致性分析,分析结果科学、合理,对水文水资源工作具有一定的参考意义。     

肯斯瓦特水库极限防洪的风险分析

本文采用Pettitt非参数检验法和基于可变模糊集的变异点检测法对肯斯瓦特水库1955—2014年入库融雪洪水年最大洪量序列进行非一致性检验,结果表明:年最大一日洪量序列在1993年发生变异,年最大三日、七日和十五日洪量序列在1995年发生变异;利用"分解-合成"理论对其进行一致性修正,得到现状条件下年最大洪量序列,通过同频率放大法得到不同频率下设计洪水,将其作为水库入库融雪洪水过程,按水库防洪调度规则进行调洪演算,通过频率分析法对现状条件下水库极限防洪风险率进行分析,得到现状条件下极限防洪风险率为0. 123 7%,同时采用三角模糊数风险分析法给出不同置信程度对应的极限防洪风险的模糊区间。本文研究结果可为肯斯瓦特水库实施动态汛限水位控制、充分利用汛期洪水资源和提高水库防洪效益提供科学的理论指导。     

基于Hurst 系数的水文变异分析方法

基于Hurst系数对时间序列长期相关性分析的原理,结合R/S分析和分数布朗运动理论,提出一种从整体上识别与检验时间序列变异及其变异程度的分析方法.该方法首先运用R/S分析方法,计算序列的Hurst系数值,进而计算其相关函数值;然后在给定显著性水平下,根据相关函数是否通过假设检验以及相关函数的大小将变异程度划分为:无变异、弱变异、中变异、强变异、巨变异等5个等级,并将Hurst值对应地划分为5个区间;最后在实际应用时,只需根据实测水文序列的Hurst系数值及其所属的变异等级区间,就可以判断序列是否变异及其变异程度.对潮白河和无定河流域年降雨,无定河、疏勒河、红崖山流域年径流的43年资料进行变异分析,结果表明潮白河年降雨变异不显著(无变异),无定河年降雨为弱变异,而无定河、疏勒河、红崖山年径流变异显著,其变异程度分别为中变异、强变异和巨变异.     

水文时间序列变点识别的一种稳健方法

针对目前水文时间序列变点识别研究中忽略了方法的稳健性,未能充分考虑异常值的影响的不足,提出了利用一种高度稳健的高斯混合密度分解算法来识别水文时间序列中的变点,并以此来研究水文时间序列均值的突变该方法的核心是根据观测到的资料,通过逐步挖掘服从不同正态分布的时间序列分支,将均值变点的识别问题转化为混合正态密度的聚类问题,从而达到估计变点的位置以及自动获得变点的数目估计的目的实例计算结果表明,该方法对含有噪声的时间序列数据,仍能准确识别变点的位置,较好地解决了水文序列变点识别的稳健性问题．     

雅鲁藏布江尼洋河流域洪水预报方法研究

针对尼洋河流域的水文特性和资料情况,利用基于混合线性回归模型的黑箱子模型方法建立了包括尼洋河流域工布江达、巴河桥、更张、八一等站的流域洪水预报模型,并采用1997～2002年汛期的水文观测资料分别率定各站相应的洪水预报模型,采用2003年汛期的水文观测资料分别验证率定的水预报模型．率定和验证结果表明,所提出的模型方法具有一定的精度,可以用于作业预报．     

梧州市洪灾特点与成因分析

梧州市的洪水主要来自当江，其次是桂江，洪灾主要发生在６～８月份，发生频率高。梧州水文站的洪水多数呈多峰形式，致使市区反复受淹，受淹时间长，因此洪灾危害面广，损失严重，且有逐年增加的趋势。本文在野外考察、地形图判读与资料分析的基础上，认为形成梧州市上述洪灾特点的主要原因应从梧州市的地理位置，梧州市区的地势、防洪工程，西江流域的气候因素、生态环境等方面分析。     

河流水资源结构分解及其应用研究

从维护河流生态平衡、保证防洪安全和充分利用水资源的角度出发.提出了河流水资源结构分解的思想,将河流水资源划分为生态水量、安全水量、风险水量和灾害水量四部分.根据各类水量的功能和特点,结合嫩江实际,确定了其各自不同的计算方法.对嫩江下游江桥断面的水资源结构进行分析计算,结果表明,不同特征年的生态水量、安全水量、风险水量和灾害水量有较大差别.为了进一步研究上下游断面间的河流水资源结构变化,比较了江桥和其下游大赉断面的河流水资源结构.研究发现,就多年平均而言,上下游断面河流水资源结构相似;而在不同特征年,其河流水资源结构有所差别,特别在特丰和特枯年份,上下游断面问河流水资源结构差异明显.根据河流水资源结构的这类特点,在以后的河流水资源管理中,可以采取适当措施调整河流水资源结构,实现较大的河流水资源综合利用效益.     

LMBP算法在闽江上游十里庵站洪水流量预测中的应用

运用反向传播算法的改进方法 LMBP算法,选取闽江上游南平市十里庵水文站最大洪峰流量与其支流建溪建瓯市七里街站、富屯溪顺昌县洋口站、沙溪沙县站3个水文站的相应洪水流量建立LMBP神经网络洪水预报模型.该模型能显著提高运行速度,缩短预报时间.计算结果表明,模型预测精度满足应用要求.     

芙蓉江鱼塘水电站泄洪消能方案试验研究

根据芙蓉江鱼塘水电站的泄洪特点，通过水工整体模型试验研究，分析比较了两种泄流消能方案，最终推荐了一种比较符合该工程实际的泄洪消能系统方案．该泄洪消能系统大大减轻了下泄水流对河床基岩的冲刷作用，满足了该工程的泄洪消能任务．     

NRG1A精密水温记录仪在黄河下游的应用探讨

人民治黄以来,伏秋大汛未有决口、改道等殃及国家人民生命财产的灾情发生,但凌汛期却发生了决口漫堤的险情,给国家和人民造成了巨大的损失,因此研究凌清的产生具有重要的意义,水温作为其最重要的因子之一,多年来一直靠传统的水温表量取,NKG1A精密水温记录仪研制成功后,通过在黄河艾山、泺口水文站的比测分析,探讨该仪器在黄河下游的应用情况。     

浅谈呼图壁河流域梯级电站规划中泥沙问题

梯级电站各计算断面多处无水文资料,本文选用呼图壁河流域水文站资料,根据规划区内已有的泥沙资料情况,对流域泥沙来源、时空分布进行分析,并根据石门水文站泥沙资料采用模数法推求梯级电站各计算断面泥沙。     

淮河流域洪水的分形特征及可预报时间研究

用淮河流域代表性测站蚌埠站的多年逐日流量资料建立了洪水时间序列，在计算洪水序列的分维，定量证明洪水系统分形性和混沌性的基础上，对该序列作R／S分析，计算了序列的Hurst指数及其随时间的变化。分析表明：淮河流域洪水序列是分式布朗运动，具有明显的Hurst效应，H值的时间变化反映了洪水系统的演化特征。通过计算反映洪水相空间特征的参数Lyapunov指数和Kolmogorov熵。分析了洪水变化的可预报时间。淮河流域洪水具有短期可预报性，其可预报时间尺度为4～7年，平均可预报时间为5年。     

湘江流域近30年径流量与水位的长期变化规律研究

河川径流量和水位变化是反应气候变化和人类活动的重要表征,对其长期变化规律的研究结果可为该区域的水资源管理与洪水灾害风险研究提供重要的参考.本文选择频受洪水严重威胁的湘江流域为研究对象,利用近30年的径流量和水位观测的日资料及派生出的月、季和年资料,采用Mann-Kendall趋势检验法对湘江流域主要水文站的径流和水位进行了趋势分析和突变检验,并从气候变化和人类活动两方面分析其造成洪水危险性增大的原因.结果表明:(1)近30年来,湘江流域中下游的年径流量表现出增大趋势,而多数站点年最大径流量变化不大;(2)湘江流域径流的季节变化明显,多数站点春、冬季径流量没有明显变化趋势,但夏、秋季径流量呈显著上升趋势,这与夏季降水量的增大有关;(3)湘江流域7月和8月径流量呈增大趋势,5月份径流量呈减少趋势,7、8月径流量的突变点与夏季降水突变时间基本吻合,由降水变化导致径流增加的贡献率达57%以上;(4)湘江流域多数站点年平均水位和年最高水位均呈现显著的上升趋势.对比湘江流域年径流量,年平均水位的增长趋势更为明显,这可能是由于植被破坏,水土流失严重造成的淤积所致.     

基于水情自动测报系统的汛期运行水位控制方法研究

利用水情自动测报系统提供的降雨、流量等实测信息以及流域汇流时间、流域退水、入库洪水特性等统计信息，提出了基于流域汇流时间的汛期运行水位控制方法和基于水情自动测报系统的汛期运行水位控制方法，并用黑河流域实测资料进行了验证。结果表明，在防洪安全的前提下，两种控制方法都可抬高汛期运行水位，增加水库兴利效益。