浅谈Mann-Kendall法分析蚌埠市降水量变化趋势

研究降水的趋势演变规律一直以来都是水文、气象领域的热点,其研究结果对于地区防洪减灾具有非常重要的意义,可以为降水和水资源长期预测提供依据,也为水资源合理开发与利用提供了参考。以安徽省蚌埠水文局辖区内23个水文基本雨量站1950—2022年各月、年降水量资料序列为基础,采用Mann-Kendall趋势分析法,分析了蚌埠市近73年春、夏、秋、冬四季及年降水量序列的趋势。分析结果为淮河流域蚌埠-洪泽湖区间降水预测及水资源合理调配等提供了最新的理论依据。

Sen’s斜率估计与Mann-Kendall法在设备运行趋势分析中的应用

基于某企业设备运行时轴承状态自上次检修以来的历史数据,采用Sen’s斜率估计与Mann-Kendall检验相结合的方法对其运行趋势进行分析,并与一元线性回归法分析结果相比较。结果表明,Sen’s斜率估计与Mann-Kendall法相结合,适用于设备运行状态的趋势分析,可在基于状态监测的预防性维修工作中推广应用。

基于Sen+Mann-Kendall陕西省植被覆盖度时空变化规律研究

研究长时段、多尺度植被覆盖度时空格局变化及其影响因素对于监测陕西省环境变化,保障生态环境高质量发展具有重要意义。基于MOD17A3H数据、采用Sen趋势分析以及Mann-Kendall显著性检验,对陕西省2000—2019年植被覆盖度时空格局变化进行研究。结果表明:时间上,2010—2019年陕西省植被覆盖度呈波动增长趋势,植被生长环境不断改善;空间上,自北向南,植被覆盖度整体呈低-高-低-高分布,植被覆盖度年际变化趋势呈增-减-增-减分布,两者空间上具有一定互补性;Sen+Mann-Kendall方法对于异常值不敏感,对于数据分布无要求,可以广泛应用到植被覆盖度变化趋势分析中。

基于Mann-Kendall法的祖厉河流域水沙特征及趋势分析

为了探究半干旱黄土区水沙特征及变化趋势,采用Mann-Kendall非参数检验法,对祖厉河流域2001—2016年的降水量、径流量与输沙量进行了分析研究。结果表明:研究期内年降水量呈不明显增加趋势,年变化幅度为1.83 mm/a,汛期降水量呈减少趋势,年变化幅度为-2.01 mm/a;年径流量与汛期径流量变化曲线基本一致,总体都呈显著波动下降趋势(P<0.05),径流量年变化幅度为-3.85×10^(6) m^(3)/a,汛期径流量年变化幅度为-2.729×10^(6) m^(3)/a,二者突变时间均在2013年左右,突变以后UF k值超过95%的信度线(α=0.05),呈现急剧减少趋势;输沙量和径流量呈现相似的显著减少趋势,年输沙量与汛期输沙量变化曲线基本一致,年输沙量和汛期输沙量年变化幅度均为-1.06×10^(6) t/a,二者突变开始时间均在2011—2012年之间,2014年以后UF k值超过95%的信度线(α=0.05),呈急剧减少趋势。

基于Mann-Kendall法的流域降雨与地下水位时空变化特征研究

降水量在空间和时间上的变化会影响水资源的可用性,导致农业、生态和基础设施受损。在区域和局部尺度上,降雨均有增加和减少的趋势。降雨强度增加可能导致山洪暴发,降水减少也会影响水的可用性和水质。如何预测降水量在时空中的变化趋势具有重要意义。采用Mann-Kendall方法对河北某区域降雨量变化趋势及特征进行分析,并分析观测井的降雨量与地下水水位之间的关系,研究成果可知:4个观测台站中,H台站接收的年降雨量最大,最大值达到了5 153 mm,而K-K台站最大降雨量仅次于H站台,为3 598 mm。地下水位变化与降雨变化趋势相同。可为相关工程提供参考。

基于Sen+Mann-Kendall的北京植被变化趋势分析

基于1998年到2011年长时序SPOTVEGETATION归一化植被指数数据,采用一元线性回归斜率变化法和Sen+Mann-Kendall法对北京地区的植被变化趋势做了时空分析。实验结果表明:在1998年到2011年期间,北京市城区、延庆县、怀柔区和平谷区的植被变化趋势显著上升;而植被恶化区则集中在北京市城区北部、东部和南部,并以马蹄形包围北京市区。两种方法实验结果在植被上升(下降)区域具有一致性。同时,Sen+Mann-Kendall法以其良好的抗噪性和对数据分布无要求性可广泛应用到其他区域的植被变化趋势分析中。

基于Mann-Kendall法的北黑高速沿线岛状冻土区植被退化分析

植被退化是影响陆地生态系统和气候变化的一个重要因素,分析植被退化特征对植被生态治理与保护具有重要意义。应用Mann-Kendall法对2000-2011年岛状冻土区的植被退化过程及影响植被退化的驱动因素进行分析。结果表明,植被退化区域占整个研究区面积的15.05%,其中严重退化区域比例占1.42%,其余13.63%为轻微退化;退化区域主要分布于北黑高速路段两侧地区、东北部大河口林场外围区域及河漫滩周围的沼泽地;降水量与植被指数表现为正相关性,显著性P<0.05,而气温显著性P>0.05,说明降水量是植被生长的主导因子;冻土退化产生地面渗水现象,归一化植被指数骤降0.26,同时在Mann-Kendall趋势曲线中突变点发生于2006年;岛状冻土退化伴随着土壤温度梯度发生显著的变化,植物的水分传导性脆弱,生长将受到抑制作用。研究结果可为高寒区生态系统的稳定发展和探寻水热条件变化规律提供空间数据支撑。

基于Mann-Kendall法的湖泊稳态转换突变分析

采用变化趋势与倾向率、Mann-Kendall趋势检验法和突变点分析法对1981~2008年间太湖湖泊稳态转换关键因子总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a（Chla）进行突变识别,结果表明,（1）TN、TP和Chla分别在0.05、0.10和0.05水平上呈显著增加趋势;（2）TN浓度在1990~1991年间和1994~1995年间发生了两次突变;TP浓度突变点发生在1987~1988年;Chla浓度历史变化存在三个阶段,1981~1989年为第一阶段,尚未产生突变阶段,第二阶段为1990~1996年,突变过渡阶段,第三阶段为1997~2008年,属于突变后的状态;（3）综合TN、TP和Chla浓度历史变化存在不同阶段,结合各因子的历史变化序列,太湖湖泊稳态转换突变点为1988年和1997年,并把太湖划分为三个阶段,第一阶段为1981~1987年,TP浓度为0.025mg/L,属于草藻共存,接近于清水稳态阶段;第二阶段为1988~1996年,TP浓度为0.086mg/L,属于藻草共存阶段;第三阶段为1997到2008年,TP浓度为0.103mg/L,属于藻型浊水稳态研究结果表明Mann-Kendall法在湖泊稳态转换突变分析中具有一定的适用性.

基于Mann-Kendall法和小波分析的降水变化特征研究——以重庆市沙坪坝区为例

以重庆市沙坪坝区1959—2008年50年的日降水资料为基础数据,以Mann-Kendall法和小波分析为主要研究方法,分析了沙坪坝区的降水变化特征.结果表明:近50年来沙坪坝区年降水量和汛期降水量成上升趋势,但变化不显著,非汛期降水量有较显著的上升,将有助于解决区域水资源在时间尺度上供需不平衡问题;年内分配的年代际变化分析表明,该地区年内分配极为不均,汛期多年平均降水量为843.9 mm,约占年平均降水量的77%;根据年降水和汛期降水的小波方差图的比较可知,年降水的变化在很大程度上受汛期降水变化的控制.

基于Mann-Kendall法的水沙系列突变点研究

以皇甫川流域为例,应用Mann-Kendall法对该流域1954—2006年水沙系列突变点进行了分析。结果表明:皇甫川流域年径流量和年输沙量系列的突变点均为1986年。

基于Mann-Kendall法的汉江上游水沙趋势分析

为了解汉江上游水沙变化趋势以指导水利工程规划建设,利用汉江洋县水文站1956-2008年还原后的天然年径流和年输沙量序列,采用非参数检验Mann-Kendall法,分析了汉江洋县水文站天然径流和输沙量的年际年内变化趋势和发生突变的年份,以及引起天然水沙序列变化的主要影响因素。分析结果表明,1990年代以后,汉江上游的径流和输沙量发生减小突变,且减小趋势显著;径流量突变发生在1993年,突变前后偏小的幅度为40%;泥沙量突变发生在1990年,突变前后偏小的幅度为85%。研究结果为流域的防洪治理、河道整治、水资源规划等提供了科学依据。

基于Mann-Kendall和R/S法的水文序列变化趋势分析——以苏州市为例

由于Mann-Kendall法和R/S法均无法独立获取水文序列过去及未来的变化趋势,本文尝试将其相结合。针对苏州市水文历史数据,利用Mann-Kendall法分析水文序列过去的变化趋势、R/S法获取其分形特征,预测苏州市水资源未来趋势特征,并利用弹性系数法定量评估气候变化和人类活动对水资源变化的影响贡献率。结果表明:苏州市水资源量在过去的60年以及未来均呈现上升趋势,且在1979年发生突变;苏州市气候变化是径流变化的主要驱动因子,贡献率达到87%,人类活动的贡献率为13%。掌握苏州市水资源变化趋势可为苏州市水资源合理开发利用和海绵城市建设提供决策依据。

R/S和Mann-Kendall法综合分析水文时间序列未来的趋势特征

讨论了R/S法和Mann-Kendall法用于水文时间序列分析存在的不足,提出综合了应用两者分析水文时间序列未来趋势特征的方法,以闽江流域竹岐站年径流序列为例进行了分析。结果表明,综合应用R/S和Mann-Kendall法能比较好地分析水文时间序列未来的趋势特征,也揭示了闽江流域中、上游地区年径流的未来有显著下降的趋势特征。

基于Mann-Kendall法的径流丰枯变化过程划分

提出利用Mann-Kendall法,将已有径流时间序列划分为若干个时间序列,计算出每一个时间序列的U值,以U-t曲线的变化趋势来划分径流序列的丰枯变化过程;以闽江流域竹岐站和白山水库的径流序列为例进行分析。结果表明:闽江流域径流丰枯变化过程为1946-1996年,白山水库丰枯变化较闽江流域频繁,分别为1946-1966年和1967-1975年,且第三个丰枯变化过程还没有完成。由于Mann-Kendall法属于非参数检验,受样本的分布类型限制比较少、样本中可允许少量漏测值以及方法比较简单适用等特点,因此,Mann-Kendall法可以和应用差积曲线法划分丰枯变化过程的方法互为补充。

10 kV电缆接头局部放电趋势分析及预警方法研究

电缆接头是局部放电频发的位置,针对目前对局部放电趋势研究的不足和预警不及时的问题,提出了一种基于Mann-Kendall检验法和长短期神经网络(LSTM)的局部放电的趋势分析和预警方法。为了清晰地揭示局部放电数据的趋势特征,文中采用Mann-Kendall检验法对采集的暂态地电压(TEV)数据进行处理,定量计算趋势变化及突变点检测。文中提出基于Mann-Kendall检验法和LSTM算法的综合预警模型,该模型利用LSTM预测TEV序列幅值,并用Mann-Kendall计算预测值的趋势参数,通过综合考虑TEV幅值大小和趋势参数实现了电缆接头局部放电主动预警。算例结果表明,Mann-Kendall能清晰揭示局部放电变化趋势,LSTM对局部放电数据预测效果良好,基于二者构建的预警模型能较好地对局部放电进行预警。

Mann-Kendall法与皮尔逊Ⅲ型对降雨特征综合分析

采用淮南站1952~2000年降雨量资料,运用线性回归法,累计距平曲线法分析淮南站年际降雨特征,应用Mann-Kendall法与皮尔逊Ⅲ型曲线法综合分析降雨突变情况以及降雨量的概率分布。结果表明：淮南站近49年来降雨量呈现微弱下降趋势,且近年下降趋势稳定。1952年与1953年连续发生突变,1986~2000年中降雨量突变较为频繁。Mann-Kendall法与皮尔逊Ⅲ型曲线综合分析法对淮南站降雨的趋势特征和突变特征分析,可为淮南地区生产、生活、防灾减灾提供依据。

基于小波分析与Mann-Kendall法的岩溶大泉动态研究

研究地下水动态是认识地下水资源的有效手段。根据1956-2013年济南岩溶泉域大气降水及地下水水位动态监测资料,采用小波分析法、Mann-Kendall趋势检验、突变检验法研究了58个水文年泉水位对大气降水的响应,可以看出:(1)大气降水和泉水位呈现出多尺度的变化特征,长时间尺度上两者的变化周期基本相同,变化周期为16年和12年,说明大气降水对泉水位有直接影响;(2)在1956—2013年,济南泉域地下水水位具有0.65m·(10a)^(-1)的年际显著下降趋势,但降水具有12.65mm·(10a)^(-1)的不显著上升趋势,说明在人为因素影响下泉水动态的影响因素的权重发生了变化;(3)大气降水在1999年发生突变,1999年之后年降水为增加趋势;而地下水水位突变年份为1967年,1967年以后水位持续降低,2004年以后水位快速上升,泉水位未来趋势应与降水保持一致,呈上升趋势,说明大气降水并非泉水动态的唯一影响因素;(4)通过建立不同时段的多元回归模型,表明近58年来地下水水位的主要影响因素由大气降水到人工开采之间的转换,同时验证了小波分析和Mann-Kendall法研究地下水动态的适宜性和可靠性,也为济南市的保泉提供了参考依据。

基于Mann-Kendall法的地震前兆观测数据异常分析

应用Mann-Kendall法对1998年泾阳4.8级地震和2009年高陵4.4级地震某些指标数据序列进行异常分析。分析结果表明地震前兆观测数据的某些指标呈现出异常变化,应用此方法可以确定出突变的具体时间。本研究对地震预报预测有积极作用。

基于Mann-Kendall法的林芝市农业界限温度变化特征分析

为探明1971年以来林芝市农业气象界限温度变化及突变情况,采用五日滑动分析法和Mann-Kendall趋势分析法计算初始日、终止日、持续天数等≥0℃农业气象界限温度指标。结果表明,林芝市起始日变幅较大,介于1-2月之间;终止日变幅较小,集中在12月,且随着年份的增大,呈现出一定的延期趋势。持续天数呈现明显增长趋势。1975年存在1个突变点,且部分年份为0.05水平上的显著性增温。建议林芝市青稞、油菜等春播作物可以进行适时早播或冬播。

基于Mann-Kendall法的中国海洋环境质量变化趋势分析

海洋环境质量是海洋资源可持续开发利用不可忽视的重要因素,对长时间序列数据的变化趋势分析可提高对海洋环境演变的认识。基于《中国海洋环境质量公报》(2001—2015年),采用Mann-Kendall法对中国管辖的近海海域不同水质等级海域面积、赤潮发现次数、赤潮发现面积以及河流入海污染物排放量时间序列数据进行变化趋势分析。结果表明:中国近海第二类海域(依据《海水水质标准》(GB 3097—1997)分类)面积呈下降趋势,劣四类海域面积呈上升趋势,近海海洋环境污染的形势依然严峻。近海海域赤潮发现次数和面积均呈下降趋势,尤其是东海,下降趋势明显。河流入海排放主要污染物中,COD与营养盐排放量均呈上升趋势,其中COD排放量上升趋势明显;石油类排放量呈明显下降趋势。沿海人口、海洋生产总值与劣四类海域面积均呈强正相关。沿海人口的增加、海洋生产总值的增长可能会对中国近海环境造成一定压力。