周期均值疊加法預(yù)報(bào)水庫(kù)中長(zhǎng)期水文探析

宋 崢,孟祥國(guó),楊春輝

(嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司,黑龍江 齊齊哈爾161005)

周期均值疊加法預(yù)報(bào)水庫(kù)中長(zhǎng)期水文探析

宋 崢,孟祥國(guó),楊春輝

(嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司,黑龍江 齊齊哈爾161005)

利用周期均值疊法加進(jìn)行中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)時(shí),周期的可靠性作為一項(xiàng)重要的指標(biāo),是計(jì)算水文長(zhǎng)期系列資料是否存在周期、是否有明顯周期的關(guān)鍵.周期的可靠性是通過(guò)方差比(F)來(lái)反映的,在某一信度(ɑ)水平上F值越大,差異顯著,有周期存在.文中通過(guò)改變資料年限,并計(jì)算不同資料年限的F值,通過(guò)F值的對(duì)比選取差異最顯著、周期最明顯的資料系列進(jìn)行中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)計(jì)算.

周期均值疊加法;水庫(kù)水文;中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)

1 概述

周期均值疊加法被廣泛應(yīng)用于流域的中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào),它是利用一段時(shí)間內(nèi)水文資料歷史演變規(guī)律進(jìn)行外推預(yù)報(bào)的.通過(guò)收集尼爾基水庫(kù)1898年至今的水文長(zhǎng)期系列年來(lái)水資料,在進(jìn)行中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)時(shí),將所有的資料全部用于周期分析計(jì)算后發(fā)現(xiàn),方差比(F)沒(méi)有明顯高于選定的信度(ɑ),特別是重要的第一周期,周期的可靠性和穩(wěn)定性相對(duì)較差.但是經(jīng)過(guò)剔除一定年份的歷史資料,利用F值驗(yàn)證的方法,可以明顯的提高周期的可靠性和穩(wěn)定性,達(dá)到提高預(yù)報(bào)精度的目的.

2 條件假設(shè)

在進(jìn)行周期分析計(jì)算時(shí),是假設(shè)水文資料在分析計(jì)算時(shí)段內(nèi)周期是保持不變的,但是自然界是不斷變化發(fā)展的,水文要素的變化也不會(huì)按照某一個(gè)周期而循環(huán)反復(fù),長(zhǎng)期水文資料中尋找的周期有時(shí)并不是十分明顯,為了尋找一個(gè)周期相對(duì)穩(wěn)定、可靠的資料時(shí)段,提出另外一種假設(shè),存在一個(gè)時(shí)段內(nèi)水文資料的演變規(guī)律可能出現(xiàn)跳轉(zhuǎn).

3 算例分析

在確定了假設(shè)條件之后,對(duì)假設(shè)條件進(jìn)行分析,驗(yàn)證該假設(shè)條件是否成立.其分析思路為:利用尼爾基水庫(kù)1898年至今的年來(lái)水資料,從資料的起始年份每剔除一定的年份(在此選擇10年),為一個(gè)新的資料系列,進(jìn)行一次周期計(jì)算分析,并將各新系列資料周期分析計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比.

以2013年尼爾基水庫(kù)中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)為例,分析計(jì)算1898-2012年來(lái)水資料,由于周期計(jì)算分析時(shí)第一周期的F值比較重要,在對(duì)比時(shí)選擇了第一周期進(jìn)行分析,計(jì)算對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 不同資料年份F值對(duì)比表

從表1中我們可以得到:

1)計(jì)算不同資料年份的方差比和對(duì)應(yīng)的周期有所區(qū)別,能夠滿足周期判斷正確保證率為99%以上(F值大于F0.01)的只有1908-2012年和1928-2012年兩段資料年份.1908-2012年的計(jì)算F值大于F0.01較明顯,且在周期分析中,有三段資料年份的周期均為28年.因此在進(jìn)行2013年來(lái)水預(yù)報(bào)時(shí),選用1908-2012年的資料年份作為預(yù)報(bào)資料,選擇第一周期為28年.

2)改變了周期計(jì)算分析的年份之后,其計(jì)算結(jié)果存在較大的差異,驗(yàn)證了在一個(gè)時(shí)段內(nèi)水文資料的演變規(guī)律發(fā)生了跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象.因此可以通過(guò)比較不同年份的F值,來(lái)選擇周期正確保證率相對(duì)較高的資料年份,進(jìn)行中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào).

3)1948年之后,每剔除10年進(jìn)行周期分析,其周期正確的保證率較低,在此沒(méi)有將其參加比較計(jì)算.

除此之外,在計(jì)算2014-2016年來(lái)水預(yù)報(bào)時(shí),同樣也利用F值對(duì)資料進(jìn)行了篩選,得到的結(jié)果為;第一周期均為28年,周期性比較明顯的資料系列均為剔除10年之后的新系列,對(duì)應(yīng)第一周期的F值依次分別為2.42,2.44,2.44,計(jì)算結(jié)果與2013年的計(jì)算結(jié)果基本相同.

4 預(yù)報(bào)結(jié)果對(duì)比

根據(jù)GB/T 22482-2008《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》要求,流量預(yù)報(bào)許可誤差為實(shí)測(cè)變幅的20%.利用F值,驗(yàn)證資料,選取周期保證率最高的資料年份進(jìn)行中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)作業(yè),將預(yù)報(bào)的新序列與實(shí)測(cè)序列進(jìn)行比較,其預(yù)報(bào)合格率為96.3%;直接利用周期均值疊加法進(jìn)行中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)作業(yè),將預(yù)報(bào)的新序列與實(shí)測(cè)序列進(jìn)行比較,其預(yù)報(bào)合格率為90.8%.

5 結(jié)論

綜上所述,利用F值驗(yàn)證資料,選取周期保證率最高的資料年份進(jìn)行中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào),能有效提高周期均值疊加法的精度.文中在利用F值驗(yàn)證資料時(shí),是每剔除10年的資料進(jìn)行一次周期分析,在實(shí)際預(yù)報(bào)中可以結(jié)合資料情況將剔除的年份進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p,以達(dá)到提高中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)的精度.

TV124 < class="emphasis_bold">[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

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1002-0624(2017)11-0041-02

2017-08-08