关河水库流域水文序列突变诊断与非一致性研究
发布时间：2021-01-21 04:18
在气候变化和人类活动影响下,近年来很多流域的水文序列发生了突变,呈现出了时间序列上的非一致性。同时,水文序列的自相关性影响其突变点的准确识别。为研究关河流域降雨以及径流序列的变化规律,根据流域内5个雨量站以及2个实测径流站点近50年的实测资料,利用Mann-Kendall秩次检验其趋势性,同时利用3种突变检验方法分别在无、有去趋势预置白（trend free pre-white, TFPW）前处理的条件下对序列突变点进行识别,并使用Morlet小波对序列进行周期性分析,从突变点诊断、周期性分析和驱动机制3方面剖析关河水库流域水文序列非一致性变化特点。研究结果表明:对系列的自相关性去除以后,TFPW对水文系列中初步识别出来的多个伪突变点有校正作用,有助于识别出真正的突变点,这一结论在随后的周期性分析Morlet小波方法中得到了验证。研究区降雨在1978年发生突变,径流在1979年发生突变,降水是引起两站径流产生突变的原因,且突变点前后径流序列的状态发生了根本性变化;相较于受单一气候影响的石栈道站,受气候因素以及人类活动双因素影响下的关河站其径流总量下降更为明显,径流变化周期不稳定且峰值有...
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
关河水库控制流域
小波分析是水文时间序列分析的一项重要工具,其主要应用于水文序列的变化趋势以及周期分析等[19]。对于多时间尺度分析,小波可将序列进行分解研究,并提取出水文序列的变化周期,进而反映出水文时间序列的变化趋势。其中Morlet小波由于在时间与频率的局部化之间有着较好的平衡,因此本文选用Morlet小波对流域内两站点流量以及流域面雨量进行多尺度的时间分析,其结果如图2,图3所示。图3 关河流域降水量Morlet小波变换实部时频分析图
图2 关河流域两径流站点Morlet小波变换实部时频分析图小波变换实部时频图可将流域内降水以及径流序列的丰枯以及突变点变化情况反映出来。由图2(a)可以看出,关河站流量时间序列在1979年突变点之前存在着几处明显的变化周期:一是以4～6 a为特征时间尺度的变化,其平均变化周期为5 a,在1966-1979年经历了4个增减变化;二是以7～9 a为特征时间尺度的变化,平均变化周期为8 a,经历了2个增减变化;三是以22～24 a为特征时间尺度的变化,平均变化周期为23 a,经历了1个增减变化。但在1979年突变点之后,该站径流时间序列的周期特性发生了改变:在经历了5 a左右的不稳定时期后,突变点前3种特征时间尺度变化逐渐消失,仅存在一种特征时间尺度,即以11～14 a为特征时间尺度的变化,平均周期为12 a,且从实部时频分析图可以看出,其在一个周期内的变化幅度有了明显的下降。从2012年以后未封闭的等值线图来看,关河水库站的流量呈现出一定程度的上升趋势,但需要未来新的时间序列进行验证。总的来看,关河水库站的流量随着时间的变化,其增减变化程度下降,且周期性现象产生了明显的变化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Morlet小波的辽河径流量变化及其成因分析[J]. 冯禹昊,朱江玲. 水土保持研究. 2019(02)
[2]基于Morlet小波的呼伦湖流域降水多时间尺度分析[J]. 韩知明,贾克力,杨芳,孙标. 水土保持研究. 2018(01)
[3]鄱阳湖与长江干流水量交换效应及驱动因素分析[J]. 邴建平,邓鹏鑫,吕孙云,张翔. 中国科学:技术科学. 2017(08)
[4]基于TFPW-BS-Pettitt法的水文序列多点均值跳跃变异识别[J]. 张洪波,余荧皓,南政年,李哲浩. 水力发电学报. 2017(07)
[5]去趋势预置白方法对径流序列趋势检验的影响[J]. 张洪波,王斌,辛琛,兰甜. 水力发电学报. 2016(12)
[6]基于TFPW-MK-Pettitt和EEMD的非一致性水文频率计算方法[J]. 吴晶,陈元芳,顾圣华,许广东,贺冉冉,余胜男,袁嘉晨. 水电能源科学. 2016(01)
[7]基于TFPW-MK法的闽江流域径流趋势研究[J]. 王跃峰,陈莹,陈兴伟. 中国水土保持科学. 2013(05)
[8]小波分析方法在水文学研究中的应用现状及展望[J]. 桑燕芳,王中根,刘昌明. 地理科学进展. 2013(09)
[9]国内水文序列变异点分析方法及在各流域应用研究进展[J]. 周园园,师长兴,范小黎,杜俊. 地理科学进展. 2011(11)
[10]水文变异的滑动F识别与检验方法[J]. 陈广才,谢平. 水文. 2006(02)
硕士论文
[1]几种水文时间序列周期分析方法的比较研究[D]. 肖志国.河海大学 2006
本文编号：2990444
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
关河水库控制流域
小波分析是水文时间序列分析的一项重要工具,其主要应用于水文序列的变化趋势以及周期分析等[19]。对于多时间尺度分析,小波可将序列进行分解研究,并提取出水文序列的变化周期,进而反映出水文时间序列的变化趋势。其中Morlet小波由于在时间与频率的局部化之间有着较好的平衡,因此本文选用Morlet小波对流域内两站点流量以及流域面雨量进行多尺度的时间分析,其结果如图2,图3所示。图3 关河流域降水量Morlet小波变换实部时频分析图
图2 关河流域两径流站点Morlet小波变换实部时频分析图小波变换实部时频图可将流域内降水以及径流序列的丰枯以及突变点变化情况反映出来。由图2(a)可以看出,关河站流量时间序列在1979年突变点之前存在着几处明显的变化周期:一是以4～6 a为特征时间尺度的变化,其平均变化周期为5 a,在1966-1979年经历了4个增减变化;二是以7～9 a为特征时间尺度的变化,平均变化周期为8 a,经历了2个增减变化;三是以22～24 a为特征时间尺度的变化,平均变化周期为23 a,经历了1个增减变化。但在1979年突变点之后,该站径流时间序列的周期特性发生了改变:在经历了5 a左右的不稳定时期后,突变点前3种特征时间尺度变化逐渐消失,仅存在一种特征时间尺度,即以11～14 a为特征时间尺度的变化,平均周期为12 a,且从实部时频分析图可以看出,其在一个周期内的变化幅度有了明显的下降。从2012年以后未封闭的等值线图来看,关河水库站的流量呈现出一定程度的上升趋势,但需要未来新的时间序列进行验证。总的来看,关河水库站的流量随着时间的变化,其增减变化程度下降,且周期性现象产生了明显的变化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Morlet小波的辽河径流量变化及其成因分析[J]. 冯禹昊,朱江玲. 水土保持研究. 2019(02)
[2]基于Morlet小波的呼伦湖流域降水多时间尺度分析[J]. 韩知明,贾克力,杨芳,孙标. 水土保持研究. 2018(01)
[3]鄱阳湖与长江干流水量交换效应及驱动因素分析[J]. 邴建平,邓鹏鑫,吕孙云,张翔. 中国科学:技术科学. 2017(08)
[4]基于TFPW-BS-Pettitt法的水文序列多点均值跳跃变异识别[J]. 张洪波,余荧皓,南政年,李哲浩. 水力发电学报. 2017(07)
[5]去趋势预置白方法对径流序列趋势检验的影响[J]. 张洪波,王斌,辛琛,兰甜. 水力发电学报. 2016(12)
[6]基于TFPW-MK-Pettitt和EEMD的非一致性水文频率计算方法[J]. 吴晶,陈元芳,顾圣华,许广东,贺冉冉,余胜男,袁嘉晨. 水电能源科学. 2016(01)
[7]基于TFPW-MK法的闽江流域径流趋势研究[J]. 王跃峰,陈莹,陈兴伟. 中国水土保持科学. 2013(05)
[8]小波分析方法在水文学研究中的应用现状及展望[J]. 桑燕芳,王中根,刘昌明. 地理科学进展. 2013(09)
[9]国内水文序列变异点分析方法及在各流域应用研究进展[J]. 周园园,师长兴,范小黎,杜俊. 地理科学进展. 2011(11)
[10]水文变异的滑动F识别与检验方法[J]. 陈广才,谢平. 水文. 2006(02)
硕士论文
[1]几种水文时间序列周期分析方法的比较研究[D]. 肖志国.河海大学 2006
本文编号：2990444
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2990444.html
