径流序列变异诊断的近似熵与样本熵法对比研究——以新疆叶尔羌河为例

识别并诊断径流序列的变异点,是进行径流序列重构与一致性再建立的关键环节,对于认识水文机理、应对径流变化具有重要价值。选取1957-2016年叶尔羌河出山口卡群水文站实测日径流量数据,采用传统MannKendall突变检验法识别突变点,采用样本熵和近似熵法诊断序列的变异点并进行方法对比。结果表明:采用传统的突变检验方法 Mann-Kendall法进行突变点识别时,出现了多个虚假变异点,无法准确断定突变年份;采用近似熵法对径流量序列进行变异点诊断,发现1959、1987和2004年3个变异点,采用样本熵法对径流量序列进行变异点诊断,发现1987和2004年两个变异点。通过两种方法的对比分析发现,在同一维度下,样本熵较近似熵能更好地反映径流量序列的波动情况,并且样本熵具有更好的灵敏度。卡群站以上为高山分布区,人为干扰较小,自然因素成为影响研究区径流变化的主要因素。     

基于样本熵的阿城站月径流序列复杂性分析

基于样本熵方法,分析了阿城水文站的长序列月径流资料,研究了阿城站月径流序列复杂性的时间分布及动态变化特征。结果表明:阿城站月径流序列复杂性动态变化较大并具有一定周期性,人类生产活动是造成月径流序列复杂性的主要驱动因子,径流滑动平均值与相应的样本熵值之间存在着负相关关系。样本熵方法可以反映月径流状态的变化,所需数据量小,具有敏感性和稳定性。研究成果揭示了该流域径流序列的复杂性,为径流预测研究奠定了基础,为当地合理利用河流资源提供了科学依据。     

基于差异信息理论的渭河年径流变异点诊断

20世纪70年代以来渭河干流水量呈减少趋势,为进一步认识渭河径流变化规律,采用基于灰色系统差异信息测度理论的逐时段滑动分割比较序列法对渭河4个干流站的年径流系列进行了诊断分析,结果表明:渭河干流4站1956～2005年径流序列均存在1971年和1994年2个变异点.     

汉江上游洪水特性复杂度分析

以汉江上游的两个代表站——石泉和安康水文站的年径流量及年最大洪峰流量时间序列为例,对径流特性和暴雨洪水特性进行了分析,结果表明:洪水年际变化极不稳定,流量变化幅度很大,年最大洪峰流量变化呈下降趋势;径流年内分配丰枯明显,径流年际分配不均匀,径流量总体呈下降趋势。现采用近似熵(ApEn)及算法复杂度C0作为复杂性测度,对石泉、安康水文站的年径流量和年最大洪峰流量序列进行了复杂性分析,分析得到年径流量的复杂性比年最大洪峰流量的复杂性大,即年径流序列的随机(复杂)程度越大。这一有益的结论表明年最大洪峰流量的可预测性大于年径流量,进一步研究年最大洪峰流量的预测方法对水库防洪具有重要的意义,并为汉江上游的防洪与发电调度起借鉴作用。     

陕北及关中地区非一致性年径流序列变异诊断

以陕北地区和关中地区的15个水文测站为例,采用随机方法进行了非一致性年径流序列的变异诊断。结果表明:共有7个测站的年径流序列发生了变异,其中赵石窑站为趋势变异,神木站、枣园站、黄陵站、林家村站、张家山站和氵状头站为跳跃变异;这7个测站的年径流量在未来条件下存在不同程度的减少,建议对该区用水进行规划,并采取必要的措施来保证用水安全。     

基于样本熵的泾河流域降水径流关系分析

受气候变化和人类活动影响,流域的降水径流关系发生了变化,如何准确识别降水径流内在关系对于区域水资源合理配置具有重要的意义.以泾河流域月降水和径流为研究对象,采用滑动样本熵分析降水径流的复杂性,并结合极点对称模态分解法探讨其周期与太阳黑子的关系;采用滑动移除样本熵分析降水径流的突变性,并结合滑动相关系数法分析降水径流的相...     

安康水电站径流变异点诊断与分析

全球气候变化和人类活动的影响引起径流序列的变异,对于流域水利发电产生一定的影响。本文分别采取Mann-Kendall法、山本法和滑动t检验法,对安康水电站的入库径流序列进行变异诊断。研究结果表明:安康水电站入库径流序列在1990年发生了变异,安康电站的径流系列的一致性受到破坏。研究结果可为安康水电站的优化调度提供重要的参考价值。     

排列熵在径流时间序列突变中的应用

水文系统是一个复杂多变、动态非线性的多学科交叉系统。熵作为一种随机的度量方法,在水文水资源学科研究中应用广泛。文章在渭河流域水文序列中引用滑动排列熵PE,通过分析水文序列同要素的差异性变化及序列演变的动力学程度,有针对性的进行突变分析,同时结合实测径流时间序列对比验证方法的实用性。     

渭河流域径流序列的分形特征研究

对泾河张家山站和北洛河(氵状)头站不同频率典型年1、3、5、7、15 d流量过程与年径流序列的分维数进行了分析,结果表明:①泾河张家山站和北洛河(氵状)头站日径流过程和年径流过程均具有明显的分形特征;②泾河张家山站和北洛河(氵状)头站3个典型年中各年1、3、5、7、15 d径流过程分维数趋势线基本呈现先升后降的走向,总体呈现下降趋势;③张家山站不同频率下1、3、5、7 d径流分维数呈现非常一致的下降趋势,走势及斜率都极为相似;④这两个站可尝试25%频率典型年中7 d流量过程预测未来几年或多年径流过程,但不宜使用线性拟合.     

基于滑动Copula函数的金沟河流域径流-气温关系变异诊断

为探究变化环境下金沟河流域径流和气象因素的关系变异情况,根据八家户水文站1964—2016年的水文气象数据,采用极点对称模态分解(ESMD)方法、Spearman相关分析和滑动Copula函数对流域内水文气象要素进行了分析。结果表明:金沟河流域的径流序列整体上呈微弱的减小趋势,降水和气温序列呈增加趋势,ESMD趋势项反映出金沟河流域的径流、降水和气温序列均呈非线性趋势变化;降水和气温序列的突变时间分别为1983年和1997年,径流序列的突变时间为2002年和2015年;滑动Copula函数不同窗口下的相关系数显示径流-气温关系变异时间为1997年,联合序列的最佳Copula函数由1964—1997年阶段的Gauss-Copula函数变异为1998—2016年阶段的Gumbel-Copula函数。气候变化和人类活动是造成金沟河流域径流-气温关系变异的主要原因。研究结果有助于了解金沟河流域内水文气象要素的变化特征及径流气象要素的关系变异时间,可为流域内的其他水文计算提供参考依据。