水文变异综合诊断方法及其应用研究.pdfVIP

第234第2期 水 电 能 源 科 学 Vo1．23No．2 2005年 4月 W aterResourcesandPower 文章编号：1000—7709(2005)02—0011。04 水文变异综合诊断方法及其应用研究 谢 平 陈广才 李 德 朱 勇 (武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072) 摘要 ：提 出了一种水文时间变异综合诊断方法。首先采用 Hurst系数等方法对序列进行初 步检验，判断序列 是否存在变异 ；然后用多种检验方法对序列进行详细诊断，得到多种检验结果；最后对检验结果评分，计算综 合权重 ，找 出权重最大的点，并结合实际水文调查分析对该点进行确认 ，从而得到最可能变异点。该方法已应 用于潮白河45a径流量变异分析 中，解决 了单一检验方法检验结果不合理、多种检验方法检验结果不一致的 问题 。 关键词：变异点；综合诊 断；时间序列；非一致性 中图分类号：TV12 文献标志码 ：A 的检验结果赋予不 同的权重 ，找 出权重最大的点； 1 概述 最后结合实际水文调查分析，对该点进行确认 ，从 而得到最可能变异点。本文应用该方法对潮 白河 由于受水文循环、自然条件和人类活动的影 流域水文序列的变异点进行了识别与检验。 响，水文情势在时间上或空 间上往往会发生变 异[1]。通常采用统计检验方法 (有序聚类法 、F检 2 变异点概念及变异点分析 验法、秩和检验、游程检验等)，对水文序列进行变 异点的识别与检验。文献I-2-]从信息论 的角度提 变异点是水文序列急剧变化的一种形式 ，通 出水文序列变异的信息诊断方法 ，文献DJ将 R／S 常在水文序列从一种状态过渡到另一种状态时表 分析(RescaledRangeAnalysis，重新标度极差分 现出来。变异点是由于人为的或 自然的原因引起 析)方法引入水文系统研究，借助这一方法 ，对水 的。例如，修筑水库前，坝下年最大流量序列与修 文序列进行变异诊断。但各种方法都有其优缺 建水库后经水库调节 的年最大流量序列，就是人 点，如秩和检验 、游程检验等在对样本进行检验 为引起的变异 ，这种变异将引起建库后最大流量 时，如果检验变异点在端点 ，其检验结果可信度 序列均值和方差等参数的减小。又如建库后水面 差。在采用多种方法进行检验时，又会出现各种 面积增大 ，蒸发量等损失增加 ，有可能出现变异， 方法的检验结果不一致的情况。那么，如何在各 并反映在年径流序列的均值等参数之中。 种检验结果 中较准确地找到变异点是 比较 困难 给定水文时间序列 {Y ，Y。，…，Y)，假设变 的。本文在对多种方法进行检验研究 的基础上， 异点发生的任何可能位置为 k(1≤k )。变异 提出了一种水文时间变异的综合诊断方法。该方 点将整个时间序列分割为两部分，这两部分的某 法的基本思路是首先采用简单 的过程线法[3]、累 些统计特征，比如均值 ，会有明显的不同。在变点 积斜率过程线斜率差异幅度法 、Hurst系数法[1] 之前 (包括变点)的时间序列称为前部分，而变点 对序列进行初步检验 ，判断序列是否存在变异 ；如 之后 (不包括变点)的时间序列称为后部分。采用 果该序列可能存在变异 ，再利用多种检验方法对 如下符号表示整个水文序列和前、后两部分：y= 水文序列进行详细诊断；然后对各种方法所得出