水文序列周期成分和突变特征识别的小波分析法

以三峡宜昌站年最大洪峰序列和金沙江屏山站年平均流量序列为例 ,利用小波变换时频局部化功能 ,将水文序列的频率特征在时间域上展现出来 ,清晰地给出了各种周期的强弱和分布情况以及突变点 ,而且还分析出其主要周期。研究结果表明 ,小波分析法是优越的。

新疆阿克苏河流域年径流时序特征分析

阿克苏河是塔里木河的主要支流,依据阿克苏河流域内5个代表站的40余年年径流实测资料,选取多种径流统计参数,分析流域范围内不同径流补给来源的径流年内分配规律和多年变化特征。结果表明:阿克苏河流域径流补给具有垂直地带性和多样化特点,径流时序特征与径流的补给来源有密切关系;径流年内分配极不均匀,集中程度高;而径流的多年变化变差系数小,丰、枯频率密度近似正态分布,无特大丰水年和枯水年,径流量多年变化趋势比较稳定。

长江宜昌年最大洪峰周期分析和长期预报研究

基于小波变换研究了长江宜昌站年最大洪峰流量周期变化和长期预报.研究表明,宜昌站年最大洪峰流量存在多时间尺度特征,其主要周期有4.5a、9a、14a及30a;提出了基于小波变换的最近邻抽样回归组合预报模型并运用于年最大洪峰流量序列预报,效果较好,同时与谐波预报法进行了对比。本文研究成果对长江三峡水库防洪调度有着重要的参考价值。

流域年径流时间序列的奇异谱分析

将奇异谱分析(SSA)法应用于新疆维吾尔自治区伊犁河雅马渡站年径流预报,分析了流域多年径流时间序列奇异谱,提取年径流序列的时间主成分量,重构了原序列中的周期震荡成分,获得了径流时间序列规律,并采用时间序列分析中的AR(p)自回归模型预测了流域年径流序列。实例结果表明,SSA法具有较好的实用性,为深入研究流域径流规律提供了依据。

基于Box-Jenkins方法的青南高原降水量时间序列分析建模与预测

应用基于Box-Jenkins方法的时间序列分析技术,对青南高原的四个典型地区1961-2005年降水量序列进行ARMA建模分析:验证了四地区年降水量序列的时间序列特性,研究并选择了这些序列的最佳ARMA模型,本文也通过模型对未来降水量进行了预测.模型实证分析的结果表明:在青藏高原降水量时间序列分析建模与预测方面,Box-Jenkins方法及其模型是一种精度较高且切实有效的方法模型.

基于WD-RSPA模型的水文时间序列预测——以马口站和深圳市为例

为了解决传统水文时间序列预测模型预测精度不高、未考虑实际噪声影响等问题,将小波消噪(Wavelet De-noise,WD)与秩次集对分析(Rank Set Pair Analysis,RSPA)方法耦合,建立基于小波消噪的秩次集对分析水文预测模型(WD-RSPA),并应用于马口站年总径流量以及深圳市年总降雨量预测。结果表明:当集合维数T=4时,coif3-RSPA模型预测马口站径流量的预测误差|e|=11.97%;T=6时,db5-RSPA模型预测深圳市降雨量的预测误差|e|=17.73%。相较于传统AR(1)模型和单一的RSPA模型,WD-RSPA模型更接近真实值,是一种切实可行的水文时间序列预测方法。

基于极大熵的径流变化规律分析研究

讨论了径流时间序列的极大熵谱分析,与传统的谱分析进行了比较,指出了极大熵谱法的高分辨率特性及其在水文学方面的应用前景.对黄河上游兰州站年径流时间序列分析的实例验证表明,兰州站具有11,6.25和3年的主周期,证实了该方法的可行性.

时间序列分析及Monte Carlo方法在降水预报中的应用

文章分别阐述了时间序列分析方法及Monte Carlo(蒙特卡洛)方法的基本原理和计算方法,并将其应用于降水预报的实例之中。时间序列分析是对降水资料进行观察、研究,用一定的数学方法建立预测模型,使时间序列向外延伸,从而获得序列的发展变化趋势,确定变量的预测值,精确的预报每一时段的降水量。蒙特卡洛方法是根据降水资料,提取研究区年降水量变化所蕴含的随机性和统计规律性,建立伪随机数与样品值的对应关系,从而对未来降水量进行预报,结果反映了预报时间内降水的总体特征,而不能精确到具体时间段。将这两种不同的方法用于同一地区年降水量的预报,对比结果,探其原因,分析其各自特点,进而得到更精确的预报值,对该地区水资源的研究有着重要的现实意义。

基于经验模态分解的年径流组合预测模型

针对年径流量时间序列非线性、非平稳的问题,采用经验模态分解法(EMD)实现对年径流的多时间尺度、多层次分解,获得简单且平稳性较好的分量,分别选择合适模型对各分量不同变化规律进行合理预测分析,再将各分量预测值结合,重构原始序列年径流预测值,进而建立基于EMD的年径流组合预测模型,并应用于桂江流域年径流预测中。结果表明,该模型预测结果稳定可靠、精度较高,具有推广应用价值。

基于WA-GRNN模型的年径流预测

针对传统的中长期水文预测方法由于缺乏对水文要素本身内部结构和变化特性的描述,往往导致建模过程中确定模型结构、参数等存在盲目性,而以往常用预测模型收敛速度较慢、模型结构及参数优化复杂等问题,将小波分析(WA)和GRNN神经网络联合使用,建立了中长期水文预测模型:即先应用WA揭示水文序列内部结构及变化特性,从而将原序列分为确定性成分和随机成分两部分,然后利用GRNN神经网络对确定性成分和随机成分分别进行模拟预测,最后将两部分结果叠加作为最终预测值。将该模型用于沱江中上游三皇庙水文站年径流的预测,并与传统方法进行对比。结果显示该模型预测效果较传统方法更好,能有效地揭示序列的时频结构和变化特性,对于生产应用具有较强的实际意义。

基于小波变换的三江平原低湿地井灌区年降水序列变化趋势分析

近年来,由于水田面积迅速增加,导致三江平原低湿地井灌水稻区地下水位普遍下降,"吊泵"、局部超采现象时有发生,因此,三江平原的地下水资源平衡急需恢复。为解决上述问题,以853农场为例,应用小波理论对853农场实测年降水时间序列的多时间尺度变化特征及突变特征进行分析,揭示该区年降水变化的主要周期及旱涝变化趋势,为853农场乃至整个三江平原充分利用天然降水、地下水资源恢复及可持续利用提供科学依据。

基于子波变换的烟台市降水变化特征的多时间尺度研究

为研究烟台市年降水量变化的多时间尺度结构特征,采用Morlet子波变换分析法,对烟台市1960-2004年的年降水量进行了小波分析。结果表明：近40年来,烟台市年平均降水量整体呈下降趋势,且存在明显的4年、13年和28年的3类特征时间尺度和相应的震荡周期;小波方差进一步分析发现,烟台市年降水量变化具有4年和13年的主周期,且以13年周期最为显著;由小波方差检验出主要周期的小波系数实部可知,在未来的15年内,烟台市降水将会处于偏丰期。

花园口断面年径流量时间序列混沌特性分析

以黄河花园口断面1953～2002年年平均径流量为时间序列资料，在G—P算法的基础上，用最小二乘法分别计算了关联维和Kolmogorov熵的稳定估计值。结果表明：①花园口年平均径流量变化存在着内在动力学机制，是由周期性和非周期性影响因子共同作用的结果，具有明显的混沌特性；②相空间吸引子的关联维为5．09，饱和嵌入维数为14，这说明要建立花园口年平均径流系统的数学模型，至少需要6个独立变最，重构相审问所需要的饱和嵌入维数为14；③Kolmogorov熵的稳定估计为0．14，说明花园口年平均径流量变化的平均可预报时间大约为7年；④用非线性确定性的混沌模型比完全的随机模型更适于描述黄河花园口年平均径流量的变化。

利用GNSS连续观测资料获取高精度动态速度场的研究

基于计算获取的ITRF2005下中国地壳运动观测网络工程GNSS连续观测站1999~2013年的站坐标时间序列结果,采用小波分析方法和加权最小二乘法评定顾及周期性非构造运动和不同噪声影响的GNSS连续观测站的月时段、半年时段、年时段速度估值和精度,探讨利用GNSS连续观测时间序列获取稳定速度场与时间序列时段长度的关系。研究结果表明：剔除年周期和半年周期运动后可得到更稳定且精度更高的年时段和半年时段速度场,但月时段速度场结果离散度大;采用小波滤波方法可提高GNSS连续观测结果的可靠性,通过小波滤波分析逐步剔除白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声后计算得到的月时段速度的精度和离散度改进显著,可得到较稳定的月时段速度场。

叶尔羌河年径流量动态变化趋势分析

建立了叶尔羌河卡群站年径流量（１９５４～１９９７ 年）的时间序列模型，该模型可用于年径流量预测。根据分析结果，卡群站年径流量具有不显著的递增趋势和明显的周期变化。

基于小波分析的年最大径流预测方法

径流序列可以看成是各种不同成分线性叠加构成的时间序列。利用小波变换良好的局部化时频分析能力，将年最大径流序列进行分解，使其趋势项、周期项和随机项得以分离。各子序列分别代表不同的时间尺度，反映了各种物理因素对径流过程的影响。然后根据各子序列的特性分别建立幂函数、周期函数或ARMA模型并进行预测。最后将各子序列的预测值合成，得到年最大径流序列的预测值。对宜昌站1991-2002年最大径流量的预测结果表明，该方法是切实可行的。并指出小波包变换在分析中、高频信息方面优于小波变换，有助于进一步提高预测的精度。

时序数据年变信息提取及地震预测指标评估方法研究

针对时序数据中的破年变异常,基于S变换时频方法构建信息提取流程,在提取常规短周期破年变信号(ONA)的同时分析背景年变信号(ANA)的演化过程。在此基础上,基于双向非对称阈值策略,结合R值评分及Molchan图表法构建预测指标确定和效能定量评估方法。新疆库尔勒水平摆倾斜北南测项的实际应用结果显示,该测项的ANA信息对台站周边250 km内6级以上地震具有较好的预测效能,ONA信息对200 km范围内5级以上地震的预测效果相对更优。

黄河三角洲湿地保护区降水多时间尺度分析

利用黄河三角洲湿地保护区1971—2007年的降水资料,采用小波分析方法,对保护区内降水的时间变化规律进行分析。结果表明：黄河三角洲地区降水主要集中在夏季,11月到翌年3月降雨量很少;降水量变化存在转折,分别在1974—1975年和1989—1990年发生较大转折,而且降水量阶段性变化较大,多雨和少雨阶段较为明显。小波分析得出,37年内降水在小尺度上有2~4、4~6 a的小周期振荡。较大尺度上有8、14、24 a的周期振荡,夏季降水小波分析与总降水小波分析相似。

低渗透气藏开发经济临界产量分析方法及其应用

为经济、有效开发低渗透气藏,针对低渗透气藏的开发特点,通过引进年产量计算系数、产能建设边界指标,运用动态盈亏平衡分析,推导出综合考虑当年建成产能贡献率、产能到位率、产量递减情况和资金时间价值等因素的低渗透气藏开发经济临界产量计算公式。该公式克服了现有经济临界产量计算公式考虑影响因素不全面的不足,分析内容更加全面、计算结果更加符合低渗透气藏的开发实际。利用该公式不仅可以计算低渗透气藏开发的经济临界产量、亿立方米产能建设投资边界,而且还可以分析经济临界产量对天然气价格、操作成本、基准收益率等技术经济参数的敏感性,其分析和计算结果对低渗透气藏开发的投资决策和组织生产具有参考意义。

PANGA坐标时间序列噪声模型特性分析

选取PANGA观测网中的200个GPS基准站12年的坐标序列.采用AIC模型估计准则噪声特性进行分析,并结合不同数据策略对噪声模型建立的影响进行探讨.结果表明:不同数据策略对噪声模型建立的影响较小,基准站站坐标序列噪声模型主要表现为PL+WN噪声模型特性;不同随机模型对GPS站速度估计值的影响相对较小,但在U分量影响最为明显;对比不同策略处理下的周年振幅变化,E、N、U方向振幅值存在差异,最终确定了振幅位移的尺度.