基于Johnson分布的年降水量频率分析

鉴于Johnson分布具有多种变换形式,能够通过复杂的变换曲线实现良好的曲线拟合能力。本文探讨了矩法、分位数法、普通最小二乘法（OLS）、权重最小二乘法（WLS）和对角权重最小二乘法（DWLS）5种Johnson分布参数估计方法并适线拟合,并将Johnson分布与P-Ⅲ分布的适线拟合效果进行对比。选取陕西省陕北地区4个气象站（定边、宜川、志丹和吴起）的年降水量序列资料,基于Johnson分布,应用5种参数估计方法分别对4个气象站的年降水量频率曲线参数进行估计。结果表明：基于Johnson分布模型的年降水量频率曲线能够有效拟合实测序列频率,DWLS法拟合效果最佳,其次为矩法、OLS法、WLS法、分位数法。此外,Johnson分布的拟合效果略优于P-Ⅲ分布。     

高阶线性矩在P-Ⅲ分布参数计算中的应用

为了提高大重现期降水设计值精度,研究高阶线性矩(LH矩)法在降水频率分布参数计算中的应用。采用数学变换,推导了P-Ⅲ分布LH矩计算公式。应用蒙特卡洛试验研究P-Ⅲ分布不同阶线性矩统计性能及其对不同重现期设计值的影响。以陕西省6个测站年降水量资料为例,研究了P-Ⅲ分布不同阶LH矩的参数计算,评价实测序列较大值段与相应理论频率曲线的拟合效果和设计值误差。结果表明,与常用线性矩相比,LH矩法能更好地拟合降水序列的高尾部分,通过适当提高线性矩的阶数,可以提高大重现期设计值的计算精度。     

基于高阶线性矩法的洪水设计值研究

为了提高大重现期洪水设计值计算精度,研究高阶线性矩法在洪水频率分析计算中的应用。应用蒙特卡洛试验研究不同阶线性矩的统计特性和对设计值的影响。以陕西省5个测站年最大洪峰流量序列为例,进行广义极值分布高阶线性矩的参数估计,评价拟合效果和设计值的计算偏差。结果表明,高阶线性矩法具有良好的统计特性;与普通线性矩法比较,高阶线性矩法能更好拟合洪水序列的大洪水值,且设计值估计偏差小。因此,高阶线性矩法是一种合理可行的参数估计方法,以期为大重现期设计洪水值的计算提供依据。     

部分线性矩在洪水频率分析中的应用研究

为了避免小洪水值在估算大重现期洪水值中存在的滋扰行为,研究部分线性矩在洪水频率分析中的应用。采用蒙特卡洛试验研究其统计性能,并以陕西省5个水文测站年最大洪峰序列为例,分析测站拟合效果及评价高尾部设计值估算偏差。结果表明:部分线性矩法具有良好的统计性能;与普通线性矩法相比,部分线性矩法对高尾部经验点据拟合效果更好,提高了设计值估算精度,是一种合理有效的洪水频率分析参数估计方法。     

含零值水文序列频率计算方法研究

针对常规水文频率分析方法无法进行含零值水文序列频率计算的问题,研究3种含零值水文序列频率的计算方法。选用Gamma分布,推导极大似然法（ML）、最大熵原理（POME）和概率权重矩法（PWM）非零和含零值序列参数估计公式,研究非零值序列和含零值序列参数转换关系和设计值计算。应用蒙特卡洛试验,研究零值序列长度对参数估计方法不同重现期设计值的影响。以陕西省6个测站枯水期1月份月降水资料为例,研究不同参数估计方法的适用性,计算高尾部设计值的累积误差平方和,进行拟合优度评价。结果表明：最大熵原理和极大似然法对含零值降水序列均具有较好的拟合效果,研究结果可为含零值水文序列频率计算提供依据。     

指数Gamma分布参数估计方法对比研究

鉴于指数Gamma分布在水文频率分析中的优越性,探讨了6种常见的参数估计方法在该分布下的应用情况。选取安康、花竹、临江、彭水、珊溪和武胜6个水文站的年最大洪峰资料,对考虑历史资料的年最大洪峰序列进行频率计算,应用蒙特卡洛试验研究优化适线法、矩法、混合矩法、线性矩法、极大似然法和基于最大熵理论普通熵法的统计性能以及设计值的精度,分析上述6种方法下指数Gamma分布与经验点据的拟合情况。采用AIC准则和均方根误差RMSE为评价标准进行拟合效果评估,计算结果表明,优化适线法和线性矩法在洪水频率分析中取得了理想的拟合效果,优化适线法与线性矩法作对比研究,能够更好的确定研究区最合适的参数估计方法。     

基于最小二乘法的正交多项式级数在谐波估计中的应用

利用基于最小二乘法的正交多项式级数来逼近谐波的概率密度函数并估计其95%不超过概率值。根据电力谐波测量样本统计样本的阶矩(原点矩);对于多变量或多矢量求和,首先建立求和模型,在统计出分量阶矩的基础上通过递归方法计算和的阶矩。基于最小二乘法的思想,确定逼近的正交多项式级数展开中的待定系数。这种方法不要求谐波的幅值和相位具有某种特定分布,适用范围广。最后用实例证明了该方法的有效性。     

基于最小二乘法的正交多项式级数在谐波估计中的应用

利用基于最小二乘法的正交多项式级数来逼近谐波的概率密度函数并估计其95%不超过概率值.根据电力谐波测量样本统计样本的阶矩(原点矩);对于多变量或多矢量求和,首先建立求和模型,在统计出分量阶矩的基础上通过递归方法计算和的阶矩.基于最小二乘法的思想,确定逼近的正交多项式级数展开中的待定系数.这种方法不要求谐波的幅值和相位具有某种特定分布,适用范围广.最后用实例证明了该方法的有效性.     

膛压测试仪模拟环境因子校准的数据拟合方法研究

针对膛压测试仪环境因子校准中的数据处理采用最小二乘法进行线性拟合，忽略异常值影响的问题，作者采用最小距离平方和法和加权最小二乘法两种方法分别对校准数据进行拟合，从F显著性检验和样本可决系数两个方面对仿真结果分析，并与最小二乘法相对比，找到更适合在高温高压高冲击的恶劣环境下采集的数据进行拟合的可方便使用的方法来代替最小二乘法，从而获得置信度高、可为武器身管设计提供数据依据的灵敏度系数。仿真结果表明，最小距离平方和法拟合效果最优，但其精度与最小二乘法相差很小，综合考虑最小二乘法因其使用简便更适合对膛压的校准数据进行线性拟合。     

黄河干流年径流量非一致性频率计算

采用具有时变统计参数的GAMLSS（generalized additive model for location, scale and shape）模型,研究黄河干流年径流系列的非一致性水文频率计算方法。首先介绍了模型结构、参数估计及拟合效果的评价方法,然后在分析6个水文站1956—2017年年径流量变化趋势的基础上,构建非一致性水文频率计算备选模型集,选取AIC值最小的概率分布类型和参数作为最优模型,通过残差序列的统计特征和设计径流量的分位数图检验模型拟合效果。结果表明本文所构建的各优选模型与径流序列的拟合效果较好,各站年天然径流系列对应的设计径流量有随时间减少的趋势。在水资源评价和调配中,应充分考虑径流的非一致性特点,开展变化环境下水资源的预报预测及不确定性评估工作。     

分位数拟合的点估计法随机潮流在输电网规划中的应用

为了更全面地描述输电网规划中面临的负荷波动、风电出力这些不确定因素,以点估计法随机潮流为基础、年综合费用最小为目标函数,并计及网络损耗,建立输电网优化规划模型。引入多项式正态变换技术对非正态变量相关性进行处理。采用基于最小二乘的分位数拟合法求取多项式正态变换的系数,有效地避免了积分运算。以总体样本均值和样本方差均值为指标,量化相关性对风电出力的影响。采用改进的粒子群优化算法对修改的IEEE-RTS 24节点系统进行算例分析,结果表明,随着相关性的增强,负荷、风速出现极值的概率增加,电网需要投建更多线路以应对系统中的不确定因素。     

基于小波分解的投影寻踪自回归组合模型及其在年径流预测中的应用

为了进一步提高中长期径流预测精度,针对历史径流序列的非线性、随机性的特点,采用对原序列先处理再预测的研究思路,吸取小波分析的分频数据处理功能和投影寻踪自回归的高维数据逼近能力,构建基于小波分解的投影寻踪自回归模型。该模型首先利用小波分解方法将年径流序列分解为一个近似信号和多个细节信号,再对不同信号序列分别建立投影寻踪自回归模型进行预测,最后重构各序列预测结果。以长江宜昌站年径流为实例进行预测,同时探讨小波分解尺度数对组合模型预测结果的影响。结果表明:与投影寻踪自回归模型、BP神经网络模型和ARMA模型相比,新模型提高了预测精度,增强了预测稳定性,并且尺度数对组合模型的预测结果影响不大。     

具有趋势变异的非一致水文序列重现期计算研究

气候变化和人类活动会导致水文序列的非一致性,而非一致水文序列的重现期计算方法并没有统一。本文对比了传统重现期、基准年重现期、基于事件发生时间期望(EWT)的重现期和通过序列成分分析法计算的重现期,以探讨具有趋势变异的非一致水文序列重现期计算方法。以渭河流域林家村站年径流量序列为例,构建时变参数概率模型,计算各类重现期相应的设计年径流量。结果表明,传统重现期计算方法用单一分布无法准确描述含有趋势变异的水文序列。在研究区年径流量呈现减小趋势的背景下,小径流量事件发生概率增大,但大重现期相应的设计年径流量并没有逐年减小。EWT重现期较基准重现期考虑了趋势变异的影响,而基准重现期计算简单。文中方法以期为非一致性水文序列频率分析提供依据。     

应用极点对称模态分解分析径流时空演化规律

研究径流演化规律对水文预报和水资源合理配置具有重要意义。鉴于径流序列具有多时间尺度与非线性趋势混叠的特征,利用自适应、无基的极点对称模态分解（ESMD）将长江上游干支流8站的年、月、日径流序列分解为各模态分量和趋势余项,甄别大尺度循环和非线性趋势;利用周期图、趋势余项、时频分析,同时掌握径流周期、趋势、突变规律,并与现有方法对比分析。结果表明：时间上,主要存在2年、6年、10 ~ 11年的年际与6个月、1年、2年、4年、22 ~ 23年的年内周期规律。空间上,除朱沱站年内、年际径流呈增加趋势,其余站径流均呈减少趋势;8站的突变规律也不完全相同。ESMD能同时从周期、趋势、突变来挖掘径流水文特性,为径流时空演化规律分析开辟新思路。     

沮河流域径流变化特征及归因分析

径流变化的特征及归因分析对区域水资源规划和合理开发利用具有重要意义。本文以沮河流域为研究区域,利用线性回归法、五年滑动平均法及重标极差（R/S）分析法阐述水文要素的变化规律,通过Mann-Kendall突变检验和有序聚类法确定沮河黄陵站径流序列突变年份,利用基于Budyko假设的互补关系法及累积量斜率变化率比较法（SCRAQ法）对径流变化进行归因分析。结果表明,1967—2019年期间沮河流域年降水量呈上升趋势,年潜在蒸发量和年径流深呈下降趋势,且径流序列在1985年发生突变;两种方法计算得到的气候变化对径流减小贡献率分别为24.04%和11.71%,人类活动的贡献率分别为75.96%和88.29%,水利水保措施及煤矿开采等剧烈的人类活动是沮河流域径流减小的主要驱动因子。     

基于相关系数的水文序列分段趋势识别方法

分段趋势变异是非一致性水文序列的一种重要变异形式。本文提出一种基于相关系数的水文序列分段趋势变异识别方法（简称“R识别法”）,并对分段趋势变异的显著性进行评价。统计实验结果表明：R识别法对不含有分段趋势序列的误检率非常低,对含有不同类型分段趋势序列及折点前后子序列趋势变异程度不同的序列,正检率较高,说明R识别法对分段趋势折点具有针对性且识别精度高。运用R识别法对洞庭湖三口五站年最大洪峰流量序列进行分段趋势识别与检验,结果表明沙道观站、管家铺站和康家岗站序列均存在不同时间点不同形式的分段趋势变异,总体表现为洪峰流量减少,其主要与三峡水库的径流调节和下荆江裁弯有关。     

基于非一致性水文序列的水库极限防洪风险复核分析

随着气候变化、人类活动影响的加剧,水文序列一致性条件遭到破坏。本文选择下垫面变化剧烈的西大洋水库控制流域为研究区域,采用水文变异诊断系统,分析其年最大洪峰流量序列的变化趋势及变异点,确定序列变异形式;根据非一致性水文序列频率分析方法,分别得到过去条件下、现在条件下的洪峰流量序列以及相应频率的设计值;以西大洋水库校核洪水位为极限防洪风险控制指标,采用频率分析法,分别计算出过去条件下极限防洪风险率为0.00769%,现在条件下极限风险率为0.00508%。显然,无论是过去还是现在条件下,复核后的西大洋水库的极限防洪风险率均小于现有的万年一遇校核标准(0.01%),计算结果可以为西大洋水库实行动态汛限水位控制,充分利用汛期洪水资源,提高水库的综合效益等方面提供理论指导。     

基于变化范围法的黄河头道拐站水沙变化分析

采用变化范围法（RVA法）对龙羊峡、刘家峡水库运行前后黄河头道拐水文站日均径流量和含沙量数据进行分析,量化评价水沙变化程度。在定量分析的成果上,结合Copula函数,进一步探讨了水库运行前后月水沙丰枯遭遇和同步频率的变化规律。研究结果表明,龙刘水库运行后,头道拐水文站径流量和含沙量减少,二者整体均发生中度改变,径流量整体改变度高于含沙量整体改变度;汛期内和极大值情况下水沙受影响程度较高;月水沙同步频率增加,非畅流期同步率变化显著,畅流期内同步频率大于异步频率。水库管理者可根据分析得出的水沙变化规律,针对性采取诸如桃汛期抬高库水位、汛期增加洪水脉冲等调度策略,在不增加淤积的前提下提高水库的综合效益。     

新型Buck逆变器3阶滑模控制策略

为提高滑模控制变换器的稳态精度,针对一种由两组独立对称的双向Buck变换器组合的新型DC/AC逆变器拓扑提出了3阶滑模控制策略。基于系统等效电路的动态模型,采用李导数给出了3阶连续滑模控制器详细分析和设计,并给出了滑模面系数的选取方法。该文还采用映射法把三维轨迹化为两维情况,简化分析过程,且运用相平面法形象描述滑模切换区和滑模运动。实验结果证明此3阶滑模控制策略较好地改善了系统的稳态性能,同时具有良好的动态性能。