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周期性分析:唐乃亥水文站径流序列的多峰型周期图谱

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:本节采用极大熵谱分析法对唐乃亥水文站1956—2011的径流序列进行周期性分析。流量、气温等时间序列由趋势项、周期项和随机项组成。图3-2唐乃亥水文站多年平均流量极大熵谱图由图3-2可知,唐乃亥水文站多年平均流量极大熵谱图呈多峰型,说明其时间序列可能有上述几个隐含周期。通过检验,表明唐乃亥水文站多年平均流量序列具有28年、8年、4.7年、3.1年、2.5年的显著周期。

周期性分析:唐乃亥水文站径流序列的多峰型周期图谱

水文时间序列变化的过程多种多样,但总可以把它看成是有限个周期波互相叠加而成(赵利红,2007)。可以理解为某一水文现象出现之后,经过一定的时间间隔,这种现象再次重复出现的可能性较大。水文时间序列中的周期项属于确定性成分,主要受地球绕太阳公转和地球自转影响。时间序列的周期分析方法有很多,主要有傅里叶分析法、简单分波法、功率谱分析法、极大熵谱分析法和小波分析法。本节采用极大熵谱分析法对唐乃亥水文站1956—2011的径流序列进行周期性分析。

流量、气温等时间序列由趋势项、周期项和随机项组成。严格来说,只有平稳序列才能作谱分析,而对于非平稳序列则会产生谱的虚假成分。在进行谱分析时,为了消除趋势项和随机项等非周期因素的影响,首先,应对资料序列标准化,即将原序列(x1,x2,…,xN)值除以序列标准差,所得新序列为标准化序列。由于用标准化序列计算的谱估计与一般的谱估计结果完全一样。因此,本节用标准化程序进行谱估计。

采用FPE准则确定最佳模型阶数为m=14,通过唐乃亥水文站选定的模型最佳阶数计算出的熵谱,绘制极大熵谱图如图3-2所示。(www.xing528.com)

图3-2 唐乃亥水文站多年平均流量极大熵谱图

由图3-2可知,唐乃亥水文站多年平均流量极大熵谱图呈多峰型,说明其时间序列可能有上述几个隐含周期。为判别真正的主周期,本节采用Fisher统计检验法,取α=0.05为显著性水平的下限,所选周期分量28年、8年、4.7年、3.1年、2.5年。通过检验,表明唐乃亥水文站多年平均流量序列具有28年、8年、4.7年、3.1年、2.5年的显著周期。

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