Generation of natural daily flow time‐series in regulated rivers using a non‐linear spatial interpolation technique

Daily streamflow time‐series data are often in demand in water resource assessment, water quality and river ecology studies. Such studies normally require daily time‐series representing the natural conditions in a catchment. The generation of these time‐series by means of deterministic physically based daily models is a time consuming approach. This paper describes more pragmatic alternative techniques for generating daily flow sequences using the available observed daily flow records at the neighbouring gauging stations. The daily time‐series representing natural flow conditions at any site of interest may be generated by means of a non‐linear spatial interpolation technique, which is based on 1‐day long‐term flow duration curves for each calendar month of the year. This technique is used to transfer the daily flow information from a source site(s) with data to the destination site where these discharge data are either insufficient or completely missing. The transfer process is based on the assumption that daily flows occurring simultaneously at sites located close to each other correspond to similar probabilities on their respective flow duration curves. Several methods by which to establish the required 1‐day long‐term flow duration curves representing the natural flow regime at the destination site are presented and the conversion of these curves into a complete continuous time‐series of daily discharges is illustrated with the examples from modified streams in South Africa. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

大凌河流域凌海站年径流量时间序列特征的小波分析

本文基于小波理论,采用Morlet小波分析了大凌河流域下游控制站—凌海站1961―2013年径流量时间序列变化特征。分析显示,凌海站多年径流量时间序列在53年分析时域内具有不均匀的时间尺度分布特征,且局部化明显;多年径流量序列变化主要受5―7a、14―16a和24―28a时间尺度的控制,具有6a、15a和27a左右的主周期。     

R/S method for evaluation of pollutant time series in environmental quality assessment

The significance of the fluctuation and randomness of the time series of each pollutant in environmental quality assessment is described for the first time in this paper. A comparative study was made of three different computing methods： the same starting point method, the striding averaging method, and the stagger phase averaging method. All of them can be used to calculate the Hurst index, which quantifies fluctuation and randomness. This study used real water quality data from Shazhu monitoring station on Taihu Lake in Wuxi, Jiangsu Province. The results show that, of the three methods, the stagger phase averaging method is best for calculating the Hurst index of a pollutant time series from the perspective of statistical regularity.     

时间序列预测法在大坝变形监测数据处理中的应用

对变形数据的分析与预测是变形监测数据处理的重要内容.从时间序列的基本原理出发,详细论述了如何使用这种方法对变形监测数据进行建模与预测,并通过实例计算验证了此种方法具有较高的拟合和预测精度,较好地描述了变形监测点的变化规律.     

年最大洪峰序列统计混乱性的初步研究

现行洪峰频率计算的统计理论基础于洪峰流量独立随机变量，然而目前出现一种议论，认为洪峰序列有些情况下虽然无短滞进相关结构，但却存在着长滞时相关结构，这种奇特的特性可称做统计混乱性，混乱性无疑增加了估计参数的不确定性，并严重影响洪水风险分析的可靠性，本文根据中国部分河流长期观测资料，分析了洪峰序列的统计变化特性，结果表明，洪峰序列短滞时相关结构特性不明显，统计混乱性也不明显，在目前情况下可不予考虑。     

基于Hilbert-Huang变换的径流演变周期提取

提出一种基于Hilbert-Huang变换的周期提取方法。对径流序列直接进行变换后,经频率搜索处理得到径流波动频率及其演变过程。通过对黄河上游兰州站径流序列的分析,表明该方法能够真实地描述径流序列的非平稳非线性特性,具有很高的准确性与可行性。     

基于方差线谱的水文时间序列周期分析

水文资料在地方水利建设、防洪减灾、水资源管理等方面具有重要作用。由于许多地区缺少长时间序列水文资料,因此在涉水工程研究中,往往需要对水文序列进行模拟和延长,周期识别是其中一个非常关键的步骤,方差线谱法(即周期图法)是周期识别的一种重要方法。本文通过对长江上游某水文站流量时间序列的周期识别,阐述了方差线谱分析在水文时间序列模型中的应用。     

巴江流域R值时空分布特征

以巴江流域5个气象站的降雨资料为基础,运用DPS软件结合日、月降雨侵蚀模型分析了巴江流域降雨侵蚀力及其时空分布变化规律。结果表明：巴江流域降雨侵蚀力年际变化明显。最大年降雨侵蚀力是最小年降雨侵蚀力的3．6倍;降雨侵蚀力的年内变化与降雨量的年内变化情况基本一致,主要集中在5—10月,占全年降雨侵蚀力的91．53％;空间上呈北低南高分布,变化幅度西大东小。     

无为县夏季降水多时间尺度规律研究

无为县的汛期洪水主要由夏季降水形成的,为了揭示无为县夏季降水的规律和特点,服务于防汛抗旱、农作物生产等方面,采用数理统计的方法,研究夏季降水量的年际、年内的月、旬、候、日、白天、夜间、小时等长、短期结合的多时间尺度变化规律和特点,并构建夏季降水量预测模型。结果表明:无为县夏季降水量存在丰枯交替的多周期变化规律,其第一、二、三主周期对应于10、13、23年,预计2016年后夏季降水量还将处于偏多阶段并持续较长时间,但即将进入下降的阶段。年内来看,夏季降水主要集中在6月和7月,其中6月下旬和7月上旬相对较大,降水量从6月1日起逐渐增加,至7月4日达到峰值后逐渐减少。近10年夏季降水集中度从6月向7月推移,自6月至8月,降水集中度从上午向下午、夜间推移,6月份的6-7时、7月份的5-6时和15-18时、8月份的17-18时和20-21时等时段降水集中度较大。     

感潮河段潮流量测验测次分布对潮量计算精度的影响

针对长江下游苏通大桥桥位河段的水文地质特性,对涨落潮分别采用3种潮流量测验测次分布方案,研究潮流量测次分布对潮量计算精度的影响。以连续实测潮流速资料推算的涨落潮量作为真值,将各不同测次方案下推算出的涨落潮量与之比较,进行误差分析。结果表明：潮量计算精度随着测次的增加而提高;目前感潮河段采用落潮流1 h施测1次的常规测次方案较为合理;涨潮流0.5 h施测1次会导致涨潮量系统误差偏小,净泄量比实际值偏大,继而影响桥位河段潮量计算精度和水资源量的控制,需要进行误差校正。     

黄河兰州以上河川基流量变化对黄河水资源的影响

黄河兰州以上是黄河流域主要来水区．其中基流在来水量中占有相当大的比重。近年来。由于气候变化和人类活动的影响，上游河川基流呈显著下降趋势，对黄河径流量减少产生较大影响．因此，研究黄河兰州以上基流变化对黄河水资源的影响具有重要意义。本文计算了黄河兰州以上干支流的基流量，结合地形地貌、水文地质条件，分析了黄河上游基流变化以及影响因素，阐述了基流变化对黄河水资源的影响。     

两种不同时间序列模型在地下水动态变化预测中的比较研究

运用季节性叠加趋势模型、季节周期-ARMA组合模型对奇台绿洲地下水位动态变化进行了分析和预测,并通过了后验差检验。结果表明:两种时间序列模型均适合对地下水动态变化的预测,后验差比值c和小误差频率p分别为(0.22、0.99)和(0.21、1)。但经过综合对比,季节周期-ARMA组合模型的预测精度更高。应用其对井灌区2005-2015年水位埋深进行预测,未来10年中,地下水位埋深以年均1.18 m的速度下降,应及时加以控制。     

基于BORDA数的多元时间序列相似性度量

水文是一个数据密集型领域，长期的观测和实践积累了大量的水文数据，利用数据挖掘技术从这些长期观测序列中发现蕴藏的规律是当前研究热点之一。相似性度量是时间序列挖掘的基础，本文提出了一种新的基于BORDA数的多元时间序列相似性度量方法。首先根据数据复杂性进行降维，然后分别计算单一序列的相似性，最后采用基于BORDA数的投票方法获得多元时间序列整体相似性。分别以太湖水位和宜丰洪水时间序列相似性分析为例，验证了提出方法的可行性和有效性。     

时间尺度对平原感潮河网水动力水质模拟精度的影响

为探究不同时间尺度边界入流条件对平原感潮河网水动力水质模型模拟精度的影响,以典型平原感潮河网地区的张家港市中部为研究区域,结合野外同步监测数据、自动高频监测数据、常规监测资料等构建了水动力水质模型进行模拟分析。结果表明:时间尺度、开始取值时刻以及调度情况均会影响模拟精度;研究区域边界入流条件、水动力模拟结果和水质模拟结果可信的最大时间尺度为1 h,水质模拟精度优于水动力模拟精度。     

基于EEMD-RVM的土石坝渗流量时间序列预测模型

为避免常规时间序列模型因不考虑非线性环境量而出现过拟合及预测精度不高的现象,建立了基于EEMD-RVM的土石坝渗流量时间序列预测模型.该模型采用集成经验模态分解法(EEMD)对量水堰渗流量监测值进行分解,生成多组平稳本征模态函数(IMF)及剩余分量R,然后采用相关向量机(RVM)对若干组IMF序列和R进行训练拟合及预测...     

水文序列分析中基于信息熵理论的消噪新方法

为准确有效地识别和分离水文时间序列中的噪声成分，应用信息熵理论并结合小波消噪的基本思路，建立了小波系数阈值优选熵准则和水文序列消噪新方法：即首先应用熵函数H值描述噪声成分的不确定度，并应用信息量系数ICF(information cost function)值描述主序列的复杂度；然后通过分析不同小波系数阈值对应的噪声成分H值和主序列ICF值的变化规律，可优选出合理的小波系数阈值；最后对小波系数进行阈值量化处理，即可实现水文序列消噪。通过对不同特性模拟序列和不同实测水文序列分别进行分析，并通过与常用小波消噪方法(FT、SURE、MAXMIN)的消噪结果对比，验证了该阈值优选熵准则的合理性和适用性。分析结果显示：水文序列中的噪声成分具有偏态特性，因此本文中应用偏态分布线型(P-III型分布)对噪声成分进行描述更为合理；且此阈值优选结果是基于信息熵理论而确定，因此是整体上最优值。     

基于时间序列模型的济南趵突泉地下水位预测

本文对2012年5月至2017年12月济南泉域趵突泉的地下水位波动规律进行了分析,并采用3种灰色时间序列模型,评价了保泉形势,通过模型的拟合效果检验可知:对于存在周期性波动趋势的地下水位观测值,GM(1,1)模型优势未能得到充分体现,ARIMA与Holt-Winters模型的预测结果较为接近,整体精度较高,表现出明显的预测优势。深入比选ARIMA与Holt-Winters模型的8项拟合优度指标,最终确定利用预测效果最优的Holt-Winters模型,从时间序列的角度对趵突泉地下水位进行分析,并预测2018—2019年趵突泉的年平均水位分别为27.734m和27.605m,泉水位波动的峰值为28.215 m,谷值将出现于2019年的6月份,数值仅为27.124m,逼近27.01m的泉水停喷线,为近7年来的最低水位。预测结果表明:现状降雨与开采条件下,2019年6月趵突泉将面临潜在的停喷的危机,保泉形势不容乐观。     

贝叶斯框架下的大坝变形交互式时变预测模型及其验证

大坝变形是同一时刻内外多重风险因素综合作用的结果,应用时序分析方法挖掘历史监测数据潜在规律是变形预测的常用方法,现有时变预测模型不仅参数配置难度高,且难以融入专业知识,导致预测效果并不理想。本文提出一种耦合自动预测算法与大坝专业知识的交互式变形预测模型。该模型在贝叶斯框架下,以加法模型为基础重构各时序分解项作为模型底层,根据仿真结果甄选模型参数缺省值进行自动预测,通过结合参数化检测与直观参数配置实现交互式建模,并借助拟合可视化和统计指标准确反映预测误差来源,从而进一步修正参数以提高模型适用性。基于上述流程协同构建的大坝变形循环预测体系,以某混凝土坝多测点长期变形监测数据为例,对模型的准确性、鲁棒性和灵活性进行了有效验证与分析,为大坝变形安全预测与分析提供了新的模型和手段。     

湿磨细水泥制浆时间对浆材性能的影响研究

 研究了湿磨细水泥灌浆过程中制浆时间对浆材 性能的影响，结果表明：高速搅拌时间Tg、湿磨时间Ts、低速搅拌时间Td均对浆材性能有不同程度的影响。提出了灌浆施工过程中湿磨细水泥的最优控制时间， 并进行了微观测试和分析。