水文序列变异点检验方法的性能比较分析

通过设计的水文变异序列生成器生成满足P-型分布及统计参数,用统计实验的方法比较分析了10种常用水文序列变异点检验方法对3类变异序列的性能检验。结果表明,秩和检验、Brown-Forsythe、有序聚类、滑动T检验、Bayesian、里海哈林检验方法对均值变异类序列检验效果明显,滑动F检验法对变差系数CV变异序列检验效率优于其他方法,各方法对偏态系数CS变异序列检验效率较低。     

窟野河洪水序列变异点综合诊断

以黄河流域窟野河1954～2006年洪峰序列资料为基础,采用水文序列变异点综合诊断方法对洪水变异点进行诊断。结果表明,窟野河流域洪水发生变异的年份为1979年和1998年,与水文调查结果一致,可为定量描述下垫面条件变化对流域径流的影响提供参考。     

米市渡站最低潮位的非一致性频率分析

基于Lee-Heghinian法、有序聚类检验等5种突变检验方法和线性趋势相关系数法、Spearman秩次相关检验和Kendall秩次相关检验3种趋势检验方法对黄浦江上游米市渡站47年(1969~2015年)年最低潮位序列进行变异诊断,运用水文序列分解合成方法对序列进行去趋势处理,在混合分布思想的基础上利用模拟退火法对处理后新序列进行频率分析,并对比修正前后序列不同重现期潮位设计值。结果表明,米市渡站年最低潮位不仅有显著的抬升趋势,还在1999年发生突变。相比于不考虑变异情况的潮位设计值,考虑变异情况的混合分布频率曲线和经验点据的拟合更优,且相同频率下的潮位设计值均小于前者,从而为黄浦江沿岸水利工程设计和运行管理提供了参考。     

基于改进年内展布法的生态基流计算方法

为弥补传统年内展布法非汛期生态基流偏小并减弱水文序列变异对计算结果的影响,提出了用于计算生态基流的改进年内展布法,该方法去除河流天然径流资料的极值,将一年分为汛期和非汛期两个时段计算两个同期均值比,并将长序列径流资料根据变异分为不同子序列,通过计算子序列生态基流再乘以各自的权重,进而推求出综合生态基流,最后将该方法应用于渭河干流主要控制断面。结果表明,改进的年内展布法计算的生态基流较传统的年内展布法有所提升,且非汛期的提升比例相对较大;另外能根据未来径流的变化趋势灵活分配权重,使计算结果更好地适应现状年,且考虑了天然径流的季节性,有利于全年河道的健康发展。     

长江口芦潮港站年最高潮位一致性分析及修正

在气候变化和人类活动影响下,下垫面情况和水文情势发生变化,用于水文频率分析的水文序列越来越不满足一致性。为了更准确地利用历史水文资料,以长江口芦潮港站1977～2016年潮位序列为例,用10种变异诊断方法进行诊断,将同时存在趋势和跳跃的水文序列进行一致性修正,即先用最小二乘法提取跳跃点前后两个子序列的趋势成分,然后将去趋势后的序列进行基于跳跃的非一致性修正,并将修正前后的潮位序列进行频率计算、对比分析。结果表明,不同重现期下修正后的潮位值相比原始的潮位值均有不同程度的减小,修正后的潮位值更符合当前的水文情势。     

基于TOPSIS法的鄱阳湖水环境评价研究

为综合评价鄱阳湖水环境健康状况，从水质、水文、水生生物三方面建立定量评价指标体系。以层次分析法和变异系数法结合的综合赋权法确定指标的综合权重，运用TOPSIS法构建评价模型，结合指标权重确定评价对象得分。结果表明，鄱阳湖水环境健康状态存在季节变化特征，夏季水文、水生生物指标明显优于其他时段，因而水环境健康等级最高，属Ⅰ级，协调性较好；秋冬季水环境健康等级最差，属第Ⅲ级，其中水文条件为主要的影响指标。该研究可为鄱阳湖水环境保护与建设提供参考依据。     

基于TFPW-MK-Pettitt和EEMD的非一致性水文频率计算方法

近年来,受气候变化及人类活动的影响,使水文情势发生变化,导致频率计算中水文资料不再满足一致性的前提假设。为进行非一致性条件下的水文频率计算,提出基于TFPW-MK-Pettitt和EEMD的非一致性水文频率计算方法,首先应用去趋势预置白Mann-Kendall-Pettitt方法对水文序列进行一致性检验;其次应用EEMD方法对非一致水文序列进行修正;最后对修正的序列进行水文频率计算。统计试验和实例证明,TFPW-MK-Pettitt方法适用于我国水文序列的一致性检验;该方法运用于1956~2012年宜昌站径流序列,检验出有下降趋势;运用EEMD方法对该序列进行修正后,频率计算得出各设计值较未修正的设计值小10%左右。     

基于混合分布的非一致性长江口潮位序列频率计算方法

针对长期以来全球气候变化和大范围人类活动影响导致的水文序列不满足一致性的问题,选用镇江、江阴、天生港和徐六泾4站作为长江口地区潮位代表站,对各站年极值潮位序列进行跳跃变异分析,采用模拟退火算法进行参数估计,得到基于混合分布的各站年极值潮位概率分布,推求出不同频率对应的设计潮位。基于混合分布对非一致序列进行频率分析,方法简便灵活,避免了序列修正或分解合成等转化步骤,克服了人工适线的不足,通过分布一致性检验,频率计算结果合理可靠。     

气候变化和人类活动干扰下万泉河流域水文情势变化特征分析

由于气候变化和人类活动的共同作用,众多河流的水文情势发生改变,因此分析环境变化的河流水文情势影响机理对河流保护有重要意义。基于万泉河加报站1957～2014年的日流量资料,通过Mann-Kendall和累积距平法诊断径流序列的突变点,将水文序列划分为两个时间序列,采用水文变化指标法(IHA)、变化范围法(RVA)和直方图匹配法(HMA)分析万泉河水文情势的改变度。结果表明,年径流序列1990年发生突变;变异后,径流特性发生改变,逆转次数显著增加,增幅为28.81%,RVA法的水文改变度DR值为89.85%,发生了高度变异,HMA法的水文改变度DH值为66.34%,表现为中度变异,会对生态系统稳定性带来威胁;流域内热带雨林破坏加剧,植被结构改变是导致河流水文情势变化的重要原因。研究结果可为水资源管理和生态保护提供参考。     

气候变化背景下降雨序列的变异分析

为了有效地了解气候变化背景下我国降雨序列变异情况,采用Hurst系数法进行趋势诊断和跳跃诊断,从而分析年降雨序列的变异,并利用基尼系数法对年内降雨序列的均匀度进行量化分析。对宁波市北仑区5个国家雨量站降雨序列的变异分析结果表明,降雨序列的变异点与当时的气候条件相关性很强。     

水文时间序列变点分析的贝叶斯方法

建立了用于时间序列变点分析的贝叶斯数学模型，以此来研究随机水文时间序列均值的突变。该模型的核心部分是根据观测到的资料，通过蒙特卡洛马尔科夫链随机抽样的方法来估计变点位置的后验概率分布。对应着最大后验概率的位置被认为是发生变点的最可能位置。该方法在长江宜昌站的年径流资料系列上进行了应用。结果发现，在过去120a，长江宜昌站的年最小流量系列和年均流量系列的均值都极有可能存在着突变，而且其变化趋势都是均值明显减少。     

基于动态权重的水文时间序列相似性分析方法

水文时间序列相似性分析对于洪水预报、防洪调度等具有参考作用.针对洪水特征的关注重点随研究问题的不同而变化,构建了由过程形态和特征值组成的相似指标体系和加权综合相似性度量指标,提出了基于动态权重的相似性分析方法.引入混合交叉赋权法的原理,在不同研究问题中对相似指标赋予不同权重,然后利用相似指标结合权重查找出相似水文时间序...     

Calibration of pyranometers

Methods currently used for calibrating pyranometers and some probable errors which may arise are discussed. Some important precautions that must be taken which could improve these methods are indicated.Two new calibration methods using a sub-standard pyranometer as reference are described. The first of these methods consists of direct comparison of the outputs of the sub-standard and working pyranometer on a X-Y recorder. The limitations of this method are discussed.The second method is independent of clear sky conditions. The pyranometer to be calibrated is compared with a sub-standard instrument placed in the same aspect and nearby. The output from the two instruments, or more if need be, is fed directly to a computer data acquisition system. The output from the computer, including calibration constant, real solar time, and ambient temperature in the form of BCD information on paper tape is later fed to a larger computer for statistical analysis. Correlations of calibration coefficient against time (position of the sun) and ambient temperature have been made.Results of calibrations carried out by this method for various designs of pyranometers are given for various climatic conditions. The probable limit of accuracy of this method is discussed with special reference to its advantages over more conventional methods. Other meteorological parameters that could be usefully included in the analysis are considered.     

模糊综合评价法在梯级库群系统安全评价中的应用

为克服现有大坝安全评价方法尚未考虑上下游工程之间水力联系的缺陷,针对梯级库群系统规模大、系统内各水库工程标准不一、关系复杂、不易确定等特点,将模糊层次分析法(FAHP)与模糊数学理论引入到梯级库群系统安全评价中,建立了梯级库群系统安全层次结构,并确定了不同层次因素的权重和模糊评价矩阵,通过模糊运算得到评价综合结果。工程实例运用结果表明,该方法为梯级库群的设计和安全风险分析提供了新思路。     

潼关水文站1919~2015年水沙演化特征研究

分析潼关水文站的水沙演化特征对分析黄河水沙变化有重要意义,采用三门峡水库入库潼关水文站1919~2015年共97年水沙数据,借助Manna-Kendall趋势检验法、R/S分析法、经验模态分解法及Pearson相关分析法,探讨该水文站在较长时间尺度下的水沙关系演化特征。结果表明,潼关水文站径流量与输沙量具有显著下降趋势,且在未来一段时间内这种变化趋势将持续;在不同时间尺度上径流量与输沙量主要具有明显的年际及年代际周期性变化,IMF1分量对径流、泥沙序列有重要影响。研究成果可为黄河水沙变化分析提供参考。     

汉江上游石泉和安康水文站径流规律分析

从周期性、趋势性及持续性揭示了汉江上游石泉和安康水文站的径流规律.采用谱分析法对径流序列进行周期性分析得出了周期变化规律,应用Kendall秩次相关检验分析径流序列的演变趋势性获取了两站径流序列递减趋势,用R/S分析法计算了H指数两站径流序列均具持续性状态.分析结果将为汉江上游水资源开发利用提供科学依据.     

基于分形理论的华南山区大型水利枢纽洪水分期研究

洪水分期是流域水文要素形态随时间变化规律的关键指标,在防洪管理及水利工程运行调度中发挥重要作用。分形理论是现代非线性科学的一个重要分支,是对具有自相似特性几何空间数据的重要分析工具和手段。为此,运用分形理论分析了华南山区典型大型水利工程——乐昌峡枢纽所在流域水文时间序列特征,研究了该流域水文序列的季节变异规律,并与传统方法得到的分期结果进行比较。结果表明,乐昌峡枢纽前汛期为3月1日～4月10日,主汛期为4月11日～6月30日,后汛期为7月1日～9月30日,与传统方法分期结果基本一致,且结果更加客观。