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水文时间序列周期分析方法的研究

赵利红  
【摘要】: 水文时间序列一般含有周期性成分,但它不是严格的周期,只是概率意义上的周期。水文时间序列周期的识别、判定是一个较困难的问题,因此,对于如何有效地分析检测水文序列的周期,已成为倍受水文学者关注的一个研究课题。本文从理论基础、实测样本计算和统计试验方法三个方面对水文时间序列的周期分析检测方法进行了分析研究。 水文序列中的周期分析方法主要有五种,分别是:简单分波法、傅立叶分析法、功率谱分析法、最大熵谱分析法以及小波分析法。 在理论分析的基础上,分别采用五种分析方法对所收集到的实测年降水量和年径流量资料进行分析计算,对比它们的计算结果。分析计算结果可以发现不同分析方法得到的结果存在一定的差异;从整体上考虑,傅立叶分析法、最大熵谱分析法和小波分析法的计算结果相对较为接近;同时分析得到一些水文序列的周期特性存在区域性规律,且年降水量序列的周期区域性规律要比年径流量序列明显。 为了更好地研究这些方法,本文还采用了统计试验方法来研究这些分析方法。结果表明:它们都能够检测分析出序列的周期,可以用来作周期分析。傅立叶分析法、最大熵谱分析法和小波分析法的计算结果都比较可靠,都能较好地检测出序列的周期值,可作为周期分析的主要方法;简单分波法会产生一些伪周期;而功率谱分析法受人为因素影响较大。统计结果还表明,时间序列的长度会对周期分析的计算结果产生一定的影响,序列越长,计算结果越接近于序列的真值。


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