基于HHT的径流变化特征分析及验证

Hilbert-Huang变换方法(Hilbert-Huang Transform,简称HHT)是针对非线性、非平稳序列的一种新的时间序列分析方法。本文以大理河流域青阳岔水文站近40年来逐年径流实测序列为例,首先采用HHT方法得到反应周期的本质模态函数(Intrinsic Mode Function,简称IMF)分量、反应变化趋势的趋势项Res及表征波动能量的HHT谱,计算表明青阳岔水文站年径流量呈明显下降趋势,下降速率约为436980m3/a,同时其存在约29a、15a、6a及3a的变化周期。继而分别采用Mann-Kendall(简称MK)检验法及Mexhat小波变换方法分别对该序列径流特征进行分析并与HHT方法计算结果进行对比,结果表明HHT得到的结果与MK检验及小波变换得到的结果基本一致,但比小波变换具有更高的周期分辨率。MK检验法则发现该径流序列存在的突变点。这不仅验证了HHT对水文时序分析的适用性,而且可充分挖掘径流序列所蕴含的水文信息,这表明采用多种方法进行分析能够从多角度探索序列径流变化特征,有助于全面认识水文过程的变化特性。     

陕西省宝鸡市日月耦合降水随机序列模拟

为了生成可同时保持日、月尺度的关键统计特性的降水序列,提出一种日、月尺度耦合方法使模拟序列可在日、月尺度上均保持实测序列均值、方差和变差系数,该方法利用一阶马尔科夫链模拟干湿期,以两参数Gamma分布模拟降水量,并使用比例调整算法。对陕西省宝鸡市降水序列模拟的结果表明,耦合方法较好地保留了日、月尺度上原有的统计特性,且比例调整算法对日序列的调整较小。同时,耦合方法简单、适用性强,可用于其他尺度间的尺度耦合。     

水资源系统分析中模糊隶属度与集对联系数的不确定性特征辨析

为探究模糊隶属度与集对联系数两种理论间的内在联系,分析了二者在概念、理论和适用性的异同,利用集对理论构造联系数模型与模糊数学思想构造隶属度函数,分别评价了黑龙江省水资源承载力现状。结果表明,集对理论与模糊数学理论在水资源系统分析中均有良好的效果。由于模糊性是排中率的破缺,模糊数学在不确定性的现状评价中更有优势;集对联系数可视为模糊隶属度的区间表达,可对评价对象进行简单分级,并能动态评价研究对象。     

基于异方差检验的水文过程隐含周期分析模型及其应用——Ⅱ应用

根据作者在前文中建立的检测水文时序隐含周期的模型方案,本文对新疆塔里木河流域的阿拉尔水文站和新渠满水文站1784~1997年的年天然径流数据进行周期分析。在利用对数变换降低其异方差性的基础上,分别建立AR(4)与AR(2)时间序列模型,给出了两径流的统计运行规律。并在此基础上,通过计算判定得到两个水文站的天然径流序列都存在42.7年隐含周期。最后,利用方差分析周期检验方法作了印证性讨论。实例分析表明,本文提出的基于异方差检验的水文过程隐含周期分析模型是对水文时序规律更深刻的挖掘。     

基于异方差检验的水文过程隐含周期分析模型及其应用——Ⅰ：模型

本文在讨论水文时序平稳性和异方差性的基础上,提出了检测水文时序隐含周期的模型,即对水文时序设计对数变换序列,提高序列的平稳性;建立相应的自回归模型降低残差的异方差性;通过对所得平稳序列进行周期图分析确定可能的主周期分量。针对水文时序的特性提出包括具有确定频率的正弦项存在性检验、具有确定整数周期的非正弦周期项存在性检验和非确定频率的隐含周期性检验(Fisher检验)三种检验方式,可择其中一种确定主周期的显著水平。采用该模型可以解决利用自相关函数判断序列周期性所不能解决的问题,可进一步挖掘数据隐含的、深层次信息。最后,本文还编制了水文时序隐含周期的计算流程。在理论上,该模型不仅解决了隐含周期的检测问题,对于有确定周期的序列亦适用。     

WRAP水权分析模型及其应用

WRAP(Water Rights Analysis Package)水权分析模型是基于水资源优先分配制度来模拟和预测一个或多个流域内水资源使用及管理的模型.作者首次将WRAP水权分析模型应用于北京通州区,以1956～2007年通州区相关资料作为模型的计算数据,模拟与计算结果表明:通州地区的天然年径流总体趋势基本保持不变,调度径流呈微弱增长趋势,两者的年际变差均逐渐剧烈;历年的径流消耗量总体趋势亦基本不变,但回归流呈逐渐增长趋势;研究区内多年平均水量保证率为59.9%,工业用水、城镇生活用水和农村生活用水呈上升趋势,而农业用水量总体呈下降趋势.     

再生水利用激励机制研究

针对我国再生水事业推进缓慢、再生水利用激励措施不健全等突出问题,初步探析了我国再生水利用激励机制的基本框架,系统地阐述了该机制的激励理论和建立过程。再生水利用激励机制是一种政府作为激励主体,对从事再生水生产的企业和用户产生激励作用的框架体系。通过对激励过程理论、马斯洛需求层次理论的分析,指出了当前再生水利用不同主体在激励过程面临的障碍,结合激励机制理论和环境经济学原理,提出了促进再生水利用经济外部性内部化的主要途径和激励手段。再生水利用激励机制将政府、再生水企业、用户有效地结合起来,妥善处理其中的利益关系,从而推动我国再生水市场健康发展。     

中国水-能源纽带关系双向消耗核算研究

针对经济社会发展中水与能源的消耗问题,从水资源开发利用过程中的能耗与能源生产过程中的水耗两个角度进行双向的定量分析,并采用双向核算法估算了全国主要能源产业生产现状总用水量与水资源利用的总耗能量,厘清了水与能源之间的纽带关系。研究结果表明:水与能源之间存在着环环相扣的关系;6类能源中火力发电耗水量最大,水力发电次之,其后分别为原煤、原油、天然气,太阳能发电耗水量最小,2016年中国主要能源生产过程中耗水量约占全国用水总量的3.14%;水资源利用过程中地表水取水总能耗最大,非常规水源利用总能耗较小,2016年中国水资源利用过程中的能耗约占全国能源消耗总量的2.44%。     

水资源集约安全利用评估模型构建及应用

为贯彻落实"十六字"治水思路的必然要求和重要任务之一——水资源集约安全利用的评价工作,在节水优先和生态优先方针指导下,探讨了水资源集约安全利用的评价指标体系,进而采用AHP-CRITIC综合赋权,引入对称交互熵多属性排序法,建立了水资源集约安全利用评估模型.应用于2019年中国31个省级行政区(不含港澳台)的研究结果表...     

基于梯形模糊数的不确定性河道生态需水模型及其应用

将模糊数引入河道生态需水估算方法中,建立了模糊生态流速和模糊生态水力半径的概念。以抛物线型过水断面河道为例,在扩展原理的基础上,建立了流量与模糊生态流速、模糊生态水力半径的函数关系,提出了基于梯形模糊数的不确定性河道生态需水模型,设计了算法流程。以杜柯河壤塘站为例进行研究,计算并给出了其不确定性河道生态需水量的结果。最后利用Tennant法对所建模型的实用性进行了验证,并对计算结果的表达形式进行了分析。结果表明本文方法得到的结果更合理,效果更好。