基于PCA-Fisher最优分割法的汛期分期影响研究

针对传统汛期分析方法主观性强、研究论域单一等问题,以申村水库流域为例,首先采用均值变点分析法寻找月降雨-径流的相关系数列变点,定量确定汛期研究域;再应用Fisher最优分割法,结合PCA法确定各项指标权重研究了基于综合指标、洪水指标以及暴雨指标的流域汛期分期规律,并依据区域气候成因对分期结果进行分析。结果表明,基于PCA-Fisher最优分割法可行;汛期分期结果与分期指标有密切关系,在实际应用,应综合考虑多种指标;人为判定汛期研究域缺乏对气候变化和极端天气等因素的考虑,需对气候变化等因素对汛期的影响做深入研究。     

基于可变集的汛期分期多指标识别方法

考虑多指标影响下的汛期分期研究,可以转化成多指标模糊识别问题。因影响汛期划分的多指标是非此即彼的清晰值,用清晰值去计算模糊概念汛期的相对隶属度,宜采用可变集方法。本文提出了基于可变集的汛期分期多指标识别方法,详细论述了该方法的基本思路,并以潘家口水库控制流域的汛期分期为例进行了实例研究。研究结果表明,本文方法应用的理论符合汛期分期的可变模糊清晰特性与可变集质量互变定理,且计算过程简单,汛期划分结果精细、可靠。     

降水量突变对汾河流域汛期影响研究

传统汛期分期方法计算繁琐且较少考虑气候的变化,为更加科学合理地进行汛期分期,本文采用CSD法检测到1957-2014年汾河流域降水量(p)突变年为1985年,然后以1985年为分界点,应用判别模式法对汾河流域进行汛期分期,并引入均方差评价指标S对各分期结果进行评价。研究表明:由CSD检测法得到汾河流域降水量突变年为1985年,以突变年为分界点,得到1986-2014年主汛期较1957-1985年汛期分期短30天,降水量呈减少趋势的地区,降水量突变年后主汛期会较突变年前缩短。     

基于熵权法的万安水库汛期分期计算

为全面客观反映流域暴雨洪水季节变化规律,以便对万安水库原有分期进行科学合理论证,研究需对流域降雨、洪水等多项指标进行综合分析。针对各指标对流域分期影响程度具有较大差异的情况,研究采用能灵活度量指标影响效应的熵权法对万安水库各分期指标进行熵权计算,并由计算得到的信息熵值对流域进行汛期划分。将划分结果与原有分期和Fisher方法分期结果进行对比分析。结果表明,基于熵权法的分期与原有分期较为接近,但建议原分期应适当调整。本方法一方面保证了分期的客观与合理性,为决策者提供了更多决策空间,另一方面也有利于对流域各降雨洪水分期指标进行影响程度分析。     

Fisher最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期多采用定性、统计分析方法,其结果往往带有不确定性的缺陷,介绍了Fisher最优分割法的基本原理和分割步骤。以海河流域密云水库为例,选取反映水库流域暴雨洪水季节性规律的5个指标,根据专家评判法给出各指标的权重系数,计算目标函数,进而进行汛期的分期计算。综合分析和合理性验证表明,该方法具有多指标聚类、满足时序性划分且能判断分几期较优等特点,较适用于汛期的定量分期研究。     

基于改进模糊集分析法的汛期分期

传统的模糊集分析法进行汛期分期过程中,在汛期区间与阈值的确定方面存在主观性较强的问题,同时该方法只能考虑单一的因素,针对这些问题提出改进模糊集分析法。使用变异系数法计算指标权重,用每个旬的所有指标加权组合成为一个综合指标,以代替原来的单一指标;使用模糊集合分析法计算隶属度,划分汛期与非汛期,最后在汛期区间内,使用均值变点分析法寻找变点,并以此进行汛期分期。改进的模糊集分析法的分期结果与数理统计法、传统模糊集合分析法的汛期分期结果大体一致,说明提出的改进模糊集分析法适用性强。     

减法集对势在佛子岭水库汛期时间域划分中的应用

为有效表征水库流域降水、径流等不确定性因素对水库汛期时间域划分的综合影响,针对基于集对分析的 汛期分期现有方法中根据人为经验确定汛期的问题,应用水库汛期时间域划分概念,提出采用减法集对势方法判 别汛期时间域划分结果,构建基于减法集对势的汛期时间域划分方法。以佛子岭水库汛期划分为例加以验证,选 择能够影响汛期划分的?5?个暴雨、洪水指标,并根据当地气候特性,进行佛子岭水库汛期时间域划分,其中汛期分 期包含前汛期、主汛期、伏旱期和后汛期 4 个分期,最后与集对分析两元和三元联系数法进行对比分析。应用结 果表明：用减法集对势法进行水库汛期时间域划分简便实用,汛期划分成果合理,与集对分析两元和三元联系数 法的分期结论相一致,能客观反映佛子岭流域暴雨洪水特性对汛期影响的态势,能直观区分非汛期和汛期的界限。 提出的减法集对势法用于汛期时间域划分合理可行,在水库汛期时间域划分中具有推广应用前景。     

大伙房水库汛期分期研究

以大伙房水库为例,首先基于成因分析法,进行水库汛期分期研究,然后基于统计学的分析方法,采用降雨量和流量指标综合确定大伙房水库的汛期分期及其分界点,最后从洪水资源利用率的角度分析分期的合理性和可行性,并指出大伙房水库提高洪水资源利用率的研究方向。文章提出的汛期分期研究思路和方法可尽量考虑多分期指标、多分期方法的综合作用,合理可靠。所取得的研究成果可为其它水库汛期分期的研究提供借鉴。     

气候变化对汛期分期的影响研究

传统汛期分期通过对长系列的降雨、径流资料的统计分析得到,缺乏对气候变化和极端天气等因素的考虑。为此,对1962年~2008年孝义市降水量p、平均气温T和日照时数SD等气象因子的年数据序列,采用MannKendall法来检测各气象因子下的气候突变年,以此突变年为分界点,再采用Fisher最优分割法,结合PCA法确定所选取的能够反映汛期水库流域洪水特征的各项指标权重,对孝义市的张家庄水库进行汛期分期,并与传统的分期方法进行对比的结果表明,PCA-Fisher最优分割法在汛期分期中有较高的适用性;气候变化对汛期分期结果具有重大影响,降水量减少,地区的气候突变年后主汛期较突变年之前短。     

水库汛期分期定量分析方法的应用比较研究

传统的水库汛期分期方法多采用结合数理统计的定性分析途径,其结果往往带有不确定性,而科学的定量分析方法可为汛期的合理分期提供依据。本文以滦河流域潘家口水库为实例,采用常用的6种聚类分析方法进行了定量分期研究,并结合对水库汛期分期本质的分析,对各种方法的适用性进行了综合对比。     

基于Fisher最优分割法的汛期分期

针对传统汛期分期方法中常用的数理统计法、模糊集合分析法存在的主观性强、指标单一化的缺点和不足,提出了利用Fisher最优分割法进行汛期分期。以太平水库为例,选择能反映水库流域暴雨洪水季节性规律的4个指标,利用Fisher最优分割法计算目标函数,最终确定汛期分期,并与传统方法进行比较。结果表明,该方法可以适用于汛期分期,与传统方法相比具有一定的优越性。     

集对分析在汛期分期中的应用研究

合理的流域汛期分期,对水库防洪、兴利和实现洪水资源安全利用具有关键意义。现有汛期分期方法较复杂,计算繁琐,不便于应用。为此提出了基于集对原理的汛期分期方法——集对分析法(SPAM)。介绍了集对分析的基本思路和汛期分期计算的步骤。实例分析表明基于集对分析的汛期分期可行,分期结果可信。SPAM概念清晰,结构简单,计算简洁,易操作,是一种有效的分期途径。     

Fisher最优分割法在澄碧河水库汛期分期中的应用

在深入分析澄碧河流域汛期变化特性的基础上,以澄碧河水库为例,选取暴雨日数、旬平均雨量、旬最大3天雨量、旬多年平均入库流量、年最大洪峰出现次数等5个指标,采用Fisher最优分割法进行汛期分期研究,将汛期分为前汛期、主汛期和后汛期3个时期。结果表明,Fisher最优分割法不仅能够考虑多个指标,而且能够有效避免常规方法在阈值选取和最优分期数目确定上存在主观性强的缺点;与之前对澄碧河水库分期的相关结果对比,该方法则更为客观科学,分期结果也更加合理可靠。     

基于改进的最优分割法的不同论域对汛期分期影响研究

以张家庄水库流域为例,应用均值变点分析法寻找月降雨径流的相关系数列变点,定量确定汛期研究域;然后分别以候、旬为研究论域,选取各研究论域下能够反映汛期水库流域洪水特征的指标,采用PCA法确定各项指标权重,利用Fisher对汛期进行详细划分。研究结果表明,将4月、5月和10月纳入张家庄水库汛期是合理的,在不同流域对汛期研究域的确定需要客观地分析降雨-径流的相关性,充分考虑气候变化和极端天气这两个因素。以旬与候为基本的研究论域分别对张家庄主汛期进行划分,得到的主汛期时间段差异较大,研究论域越小,样本间差异更为微小,汛期分期结果越精细。     

板桥水库汛期分期研究

首先对板桥水库控制流域的水文气象特征进行了分析,然后利用统计学方法分析了板桥水库汛期各旬平均降雨量、暴雨发生频率、平均入库流量以及年最大洪峰流量发生的时间分布,表明板桥水库入库洪水呈现出较为明显的分期特征。根据板桥水库入库洪水的分期特征及所处流域水文气象特性,偏安全考虑将板桥水库的汛期分为三期。而且从成因角度对影响板桥水库入库洪水的天气系统进行了分析,表明板桥水库汛期分期方案与降雨天气系统的季节性变化规律是一致的,可为板桥水库汛限水位动态控制提供依据。     

基于多种方法的海南岛万泉河流域汛期划分

汛期划分对防汛抗洪工作意义重大。采用SPSS聚类分析、判别分析和模糊统计试验方法,对海南岛万泉河流域汛期非汛期进行划分。聚类分析方法和判别分析方法的结果相互验证,均具有实际指导意义;但判别分析方法考虑了样本系列时序性问题,优于聚类分析方法。模糊统计试验方法对选用因子比较敏感,以流量为因子的划分结果优于以降雨为因子的划分结果。SPSS聚类分析、判别分析和以流量为因子的模糊统计试验方法结果相似。考虑实际工作方便,建议将每年5月上旬至11月下旬定义为万泉河流域汛期,12月上旬至次年4月下旬为流域非汛期。     

大伙房水利水电工程汛期分期评价

通过综合分析大伙房水库控制流域暴雨洪水在时程分布上的变化规律,采用Fisher 最优分割法对大伙房水库控制流域汛期进行了划分,并提出采用BP神经网络对汛期分期结果进行评价,为水库兴利与实现洪水资源化提供了技术支持。     

流域降雨量分形方法在水库汛期分期中的应用

针对传统的水库汛期分期方法主观性大且分期判定指标因子单一的问题,基于分形方法,以降雨量为指标对澄碧河水库汛期进行了分期。在分期前,先根据流域历史日均降雨量确定水库汛期的起讫时间,再根据分形的聚类性确定水库分期的数量。结果表明:澄碧河水库汛期为4月13日—10月31日,其中前汛期为4月13日—6月6日、主汛期为6月7日—8月25日、后汛期为8月26日—10月31日。     

大桥水库汛限水位分期控制研究

本文对大桥水库汛限水位分期控制方案进行了研究。首先,结合大桥水库调度运行特性,对水库所在流域的洪水成因变化、降雨时间分布和洪水发生时间分布等特征进行了分析,偏安全考虑确定汛期分期方案为:6月1日至9月15日为主汛期、9月16日至9月30日为后汛期。其次,采用频率分析法推求了大桥水库的分期设计洪水成果,结果表明,大桥水库后汛期设计洪水与年最大设计洪水相比量级较小,进行汛期分期调度既是必要的,也是可能的。最后,基于大桥水库分期设计洪水成果,经调洪计算分析最终推荐大桥水库汛限水位分期控制方案为主汛期2 018.00 m、后汛期2 019.00m,此方案有利于拦蓄汛末洪水资源,减少弃水量,增加水库综合效益,并可为大桥水库汛限水位动态控制提供依据。     

基于CRITIC权的减法集对势法在佛子岭水库汛期分期中的应用

深入了解集对分析在水库汛期分期应用,选取旬中暴雨日总数、旬多年平均雨量、旬中最大3天雨量、旬多年平均来水量、旬中年最大洪峰出现次数等5个指标,采用CRITIC赋权和模糊集对分析方法,构建了基于CRITIC权的减 法集对势汛期分期方法。以佛子岭水库为例,将佛子岭水库汛期划分为前汛期、主汛期、伏旱期和后汛期四个分期,最后与减法集对势法进行了对比分析。分析结果表明：基于CRITIC权减法集对势汛期分期法考虑了不同水文气象因素对汛期分期影响程度相对大小,汛期分期成果合理,为水库调度管理工作提供了参考依据。