几种河川径流序列突变检验方法的对比
发布时间：2021-03-26 07:16
水文序列变异的诊断方法众多,各种方法所得突变结果不尽相同。为避免单种方法检测的不确定性,通过研究比较6种常用突变检验方法,以黄河上游三条代表性河流的河川径流序列变异为案例,对上述方法的基本原理、假设条件和成果合理性进行实证性对比研究,基于此提出突变检验的建议方案。曲线直观类方法适于突变时间范围的勾勒,变异年份须借助统计方法检验;参数统计法与非参数秩检验法各有优点,为避免同类方法的重复,建议各选其一用于突变检测和成果对比;宜严格控制显著性水平检验,当两个或两个以上的检测结果较一致才能议为可信的突变结果。实证研究表明,黄河上游黑河和白河径流序列（1985—2015年）的突变均发生在1993年,洮河径流序列（1956—2015年）的突变年份发生在1991年。研究属多种方法应用于水文序列突变检验的有效范例,可为突变检验相关理论体系的完善和方法的创新提供参考。
【文章来源】：水利水电技术. 2020,51(02)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
代表性流域及其河川径流序列变化
对黑河、白河和洮河的径流序列先以累积距平法进行初步判断(见图2)。三站径流都有先增后减的变化趋势,黑白两河的突变时间大致在1990—1995年之间,洮河径流序列的突变时间大致在1985—1991年之间。采用SNHT、Br、STARS、M-K和PETTITT检验法对三站径流序列的突变时间进行精确诊断。三个代表性流域序列长度有所不同,大水站和唐克站的序列长度一致(1985—2015),可用于不同检测方法效果的平行对比;红旗站序列较长(1956—2015年),划分为不同长度序列(60 a、50 a、40 a、35 a、30 a),用于检测方法序列长度敏感性分析。为避免置信区间不同产生分析误差,所有突变检测分析显著性水平同设为α=0.05。在5种精确诊断突变的方法中,SNHT、Br和STARS方法属于统计检验,要求序列为正态分布。STARS方法基于T检验,与非参秩检验方法如M-K和PETTITT一样,要求时间序列独立同分布,没有自相关性。经检验,黑、白河两河及洮河的天然径流序列都满足正态分布。白河和洮河径流的自相关性不显著,黑河径流的一阶自相关性强。采用白化处理(pre-whiten)方法[42],对黑河径流序列去除自相关,再进行相应检验。
表2 不同方法用于两河等长径流序列突变检验 流域 站名 时间序列 突变检测方法 SNHT Br STARS M-K PETTITT 黑河 大水 1981—2015 1985 1993 1994, 2012 1986 1993 白河 唐克 1981—2015 1984 1993 (1994, 2012) 1985 (1993) 注:表中突变年份带“()”的表示未通过α=0.05的显著性检验,其余突变结果均通过该显著性水平检验由表3可知,检测方法对序列长度的敏感性各有不同。在突变点的确定上,5种方法的检测结果略有差异,但大都集中在1980 s中后期和1990 s早期,M-K和PETTITT方法的检测结果因序列长度不同而变化,这两种方法对序列长度相对敏感;其余方法如SNHT、Br和STARS的检测结果相对稳定。在不同长度序列的显著性检验上,所构建的5个序列中,只有60a长度序列(1956—2015年)在5种方法检测中都通过给定的显著性检验,其他序列至少有两种方法的突变检验未能通过,尽管可能的突变点包含在其中。SNHT与Br法在某些序列长度上未经过显著性检验, M-K与PETTITT方法在序列长度发生变化时突变点有所“漂移”。
【参考文献】：
期刊论文
[1]红河流域径流演变分异及其特征[J]. 陈俊旭,赵红玲,吕燕,邱冰,李子晨. 水电能源科学. 2018(10)
[2]气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率研究[J]. 李万志,刘玮,张调风,时兴合. 冰川冻土. 2018(05)
[3]气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析[J]. 刘璇,郭家力,张静文,潘仁伟,邹东景,史虹键. 水利水电技术. 2018(06)
[4]气候变化对河川径流量的影响——以皇甫川流域为例[J]. 胡智丹,夏婷,罗琳,王忠静. 水利水电技术. 2018(02)
[5]若尔盖高原1967—2014年气候变化特征分析[J]. 甄硕,索朗夺尔基,董李勤,姚鹏举,郑茹敏. 西南林业大学学报. 2016(05)
[6]水文气象序列趋势分析与变异诊断的方法及其对比[J]. 张应华,宋献方. 干旱区地理. 2015(04)
[7]气候变化和人类活动对湟水河流域径流量影响的定量评估[J]. 张调风,朱西德,王永剑,李红梅,刘彩红. 资源科学. 2014(11)
[8]1951-2010年洮河流域水文气象要素变化的时空特征[J]. 李常斌,王帅兵,杨林山,杨文瑾,李文艳. 冰川冻土. 2013(05)
[9]气候变化和人类活动对黑河上中游径流量变化的贡献率[J]. 何旭强,张勃,孙力炜,靳生理,赵一飞,安美玲. 生态学杂志. 2012(11)
[10]水文序列变异点检验方法的性能比较分析[J]. 雷红富,谢平,陈广才,李晶. 水电能源科学. 2007(04)
硕士论文
[1]非一致性年径流序列频率分析计算[D]. 成静清.西北农林科技大学 2010
本文编号：3101201
【文章来源】：水利水电技术. 2020,51(02)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
代表性流域及其河川径流序列变化
对黑河、白河和洮河的径流序列先以累积距平法进行初步判断(见图2)。三站径流都有先增后减的变化趋势,黑白两河的突变时间大致在1990—1995年之间,洮河径流序列的突变时间大致在1985—1991年之间。采用SNHT、Br、STARS、M-K和PETTITT检验法对三站径流序列的突变时间进行精确诊断。三个代表性流域序列长度有所不同,大水站和唐克站的序列长度一致(1985—2015),可用于不同检测方法效果的平行对比;红旗站序列较长(1956—2015年),划分为不同长度序列(60 a、50 a、40 a、35 a、30 a),用于检测方法序列长度敏感性分析。为避免置信区间不同产生分析误差,所有突变检测分析显著性水平同设为α=0.05。在5种精确诊断突变的方法中,SNHT、Br和STARS方法属于统计检验,要求序列为正态分布。STARS方法基于T检验,与非参秩检验方法如M-K和PETTITT一样,要求时间序列独立同分布,没有自相关性。经检验,黑、白河两河及洮河的天然径流序列都满足正态分布。白河和洮河径流的自相关性不显著,黑河径流的一阶自相关性强。采用白化处理(pre-whiten)方法[42],对黑河径流序列去除自相关,再进行相应检验。
表2 不同方法用于两河等长径流序列突变检验 流域 站名 时间序列 突变检测方法 SNHT Br STARS M-K PETTITT 黑河 大水 1981—2015 1985 1993 1994, 2012 1986 1993 白河 唐克 1981—2015 1984 1993 (1994, 2012) 1985 (1993) 注:表中突变年份带“()”的表示未通过α=0.05的显著性检验,其余突变结果均通过该显著性水平检验由表3可知,检测方法对序列长度的敏感性各有不同。在突变点的确定上,5种方法的检测结果略有差异,但大都集中在1980 s中后期和1990 s早期,M-K和PETTITT方法的检测结果因序列长度不同而变化,这两种方法对序列长度相对敏感;其余方法如SNHT、Br和STARS的检测结果相对稳定。在不同长度序列的显著性检验上,所构建的5个序列中,只有60a长度序列(1956—2015年)在5种方法检测中都通过给定的显著性检验,其他序列至少有两种方法的突变检验未能通过,尽管可能的突变点包含在其中。SNHT与Br法在某些序列长度上未经过显著性检验, M-K与PETTITT方法在序列长度发生变化时突变点有所“漂移”。
【参考文献】：
期刊论文
[1]红河流域径流演变分异及其特征[J]. 陈俊旭,赵红玲,吕燕,邱冰,李子晨. 水电能源科学. 2018(10)
[2]气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率研究[J]. 李万志,刘玮,张调风,时兴合. 冰川冻土. 2018(05)
[3]气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析[J]. 刘璇,郭家力,张静文,潘仁伟,邹东景,史虹键. 水利水电技术. 2018(06)
[4]气候变化对河川径流量的影响——以皇甫川流域为例[J]. 胡智丹,夏婷,罗琳,王忠静. 水利水电技术. 2018(02)
[5]若尔盖高原1967—2014年气候变化特征分析[J]. 甄硕,索朗夺尔基,董李勤,姚鹏举,郑茹敏. 西南林业大学学报. 2016(05)
[6]水文气象序列趋势分析与变异诊断的方法及其对比[J]. 张应华,宋献方. 干旱区地理. 2015(04)
[7]气候变化和人类活动对湟水河流域径流量影响的定量评估[J]. 张调风,朱西德,王永剑,李红梅,刘彩红. 资源科学. 2014(11)
[8]1951-2010年洮河流域水文气象要素变化的时空特征[J]. 李常斌,王帅兵,杨林山,杨文瑾,李文艳. 冰川冻土. 2013(05)
[9]气候变化和人类活动对黑河上中游径流量变化的贡献率[J]. 何旭强,张勃,孙力炜,靳生理,赵一飞,安美玲. 生态学杂志. 2012(11)
[10]水文序列变异点检验方法的性能比较分析[J]. 雷红富,谢平,陈广才,李晶. 水电能源科学. 2007(04)
硕士论文
[1]非一致性年径流序列频率分析计算[D]. 成静清.西北农林科技大学 2010
本文编号：3101201
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3101201.html
