基于经验模态分解的样本扩容新方法及其在水文气象领域的应用
发布时间：2022-07-12 09:52
水文气象频率计算在水利工程设计及规划中应用广泛,通过计算一定重现期下的水文频率设计值,或计算一定量级的水文气象事件的重现期,对判定未来水文情势的发展、制定水资源规划、确定地下水开采方案及洪涝灾害防治策略等都具有重要的指导意义。《水利水电工程水文计算规范》中规定工程设计中所使用的水文气象数据需满足可靠性、代表性及一致性检查,且30年的水文气象序列可作为大部分地区工程设计中可使用的最短序列。然而,由于水文循环受人类活动及气候变化的干扰严重,部分地区水文气象序列的一致性遭到严重破坏。与此同时,由于不同地区或流域水文站建站时间、水文资料采集设备、测量技术等参差不齐,缺测、漏测现象严重,因此水文气象序列的代表性常无法得到保证,30年水文气象序列在变化环境下的频率计算中是否适用性有待商榷。此外,当短序列被用于水文气象分析时,小样本的抽样误差问题也会影响基于统计学方法的序列一致性检验结果,这也导致传统水文频率计算方法的结果备受质疑,工程运行处于持续的风险中。针对上述现象,本研究聚焦水文气象序列的代表性问题,以经验模态分解法（EMD）及基因遗传理论为理论基础,提出了一种提升小样本代表性的样本扩容新方法...
【文章页数】：142 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景和研究意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水文气象频率计算研究进展
1.2.2 水文序列代表性研究进展
1.2.3 水文序列一致性研究进展
1.2.4 小结
1.3 研究内容和研究思路
1.3.1 科学问题的提出
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
1.3.4 创新点与关键性技术
第二章 经验模态分解方法介绍
2.1 EMD方法介绍
2.2 EMD研究进展
2.2.1 国内外综合进展
2.2.2 EMD在水文领域的应用进展
2.3 停止准则及端点效应对EMD分解的影响
2.3.1 停止准则
2.3.2 端点效应
2.4 不同停止准则及抑制端点效应方法之对比
2.5 本章小结
第三章 基于EMD分解的分段重组扩容方法
3.1 基因遗传理论
3.2 基于EMD分解的分量重组扩容方法
3.2.1 基本假设
3.2.2 EMD分段分量重组扩容方法理论描述
3.2.3 扩容前提条件
3.2.4 扩容结果之对比方法
3.2.5 EMD分段分量重组扩容实例分析
3.2.6 与Bootstrap扩容结果之对比
3.3 本章小结
第四章 分段分解交叉重组方法在样本代表性问题中的功能验证
4.1 随机抽样理论
4.2 扩容结果代表性对比方法
4.2.1 正态分布参数对比方法
4.2.2 样本相似性检验方法
4.3 数学模拟试验设计
4.3.1 数学模拟试验流程
4.3.2 整体分布
4.4 数学模拟试验结果及分析
4.4.1 随机序列分布一致性分析
4.4.2 60长度随机样本数学模拟试验结果分析
4.4.3 30~50长度随机样本数学模拟试验结果分析
4.4.4 20长度随机样本数学模拟试验结果分析
4.4.5 数学模拟试验结果分析
4.5 本章小结
第五章 分段分解交叉重组方法实例计算
5.1 研究背景及意义
5.2 研究区概况及数据选取
5.3 方法介绍及技术路线图
5.4 计算结果及分析
5.4.1 南京站计算结果及分析
5.4.2 韶关站计算结果及分析
5.4.3 临洮站计算结果及分析
5.4.4 郑州站计算结果及分析
5.4.5 沈阳站计算结果及分析
5.4.6 昆明站计算结果及分析
5.5 本章小结
第六章 分段分解交叉重组方法在抽样误差问题中的应用
6.1 研究背景
6.2 研究方法
6.2.1 混合分布模型
6.2.2 研究路线
6.3 数学模拟试验
6.3.1 整体分布
6.3.2 数学模拟试验结果分析
6.3.3 结论
6.4 实例计算
6.4.1 韶关站计算结果
6.4.2 沈阳站计算结果
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3658904
【文章页数】：142 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景和研究意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水文气象频率计算研究进展
1.2.2 水文序列代表性研究进展
1.2.3 水文序列一致性研究进展
1.2.4 小结
1.3 研究内容和研究思路
1.3.1 科学问题的提出
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
1.3.4 创新点与关键性技术
第二章 经验模态分解方法介绍
2.1 EMD方法介绍
2.2 EMD研究进展
2.2.1 国内外综合进展
2.2.2 EMD在水文领域的应用进展
2.3 停止准则及端点效应对EMD分解的影响
2.3.1 停止准则
2.3.2 端点效应
2.4 不同停止准则及抑制端点效应方法之对比
2.5 本章小结
第三章 基于EMD分解的分段重组扩容方法
3.1 基因遗传理论
3.2 基于EMD分解的分量重组扩容方法
3.2.1 基本假设
3.2.2 EMD分段分量重组扩容方法理论描述
3.2.3 扩容前提条件
3.2.4 扩容结果之对比方法
3.2.5 EMD分段分量重组扩容实例分析
3.2.6 与Bootstrap扩容结果之对比
3.3 本章小结
第四章 分段分解交叉重组方法在样本代表性问题中的功能验证
4.1 随机抽样理论
4.2 扩容结果代表性对比方法
4.2.1 正态分布参数对比方法
4.2.2 样本相似性检验方法
4.3 数学模拟试验设计
4.3.1 数学模拟试验流程
4.3.2 整体分布
4.4 数学模拟试验结果及分析
4.4.1 随机序列分布一致性分析
4.4.2 60长度随机样本数学模拟试验结果分析
4.4.3 30~50长度随机样本数学模拟试验结果分析
4.4.4 20长度随机样本数学模拟试验结果分析
4.4.5 数学模拟试验结果分析
4.5 本章小结
第五章 分段分解交叉重组方法实例计算
5.1 研究背景及意义
5.2 研究区概况及数据选取
5.3 方法介绍及技术路线图
5.4 计算结果及分析
5.4.1 南京站计算结果及分析
5.4.2 韶关站计算结果及分析
5.4.3 临洮站计算结果及分析
5.4.4 郑州站计算结果及分析
5.4.5 沈阳站计算结果及分析
5.4.6 昆明站计算结果及分析
5.5 本章小结
第六章 分段分解交叉重组方法在抽样误差问题中的应用
6.1 研究背景
6.2 研究方法
6.2.1 混合分布模型
6.2.2 研究路线
6.3 数学模拟试验
6.3.1 整体分布
6.3.2 数学模拟试验结果分析
6.3.3 结论
6.4 实例计算
6.4.1 韶关站计算结果
6.4.2 沈阳站计算结果
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3658904
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