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同一关系曲线的检验-水文测验误差分析

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:第一种方法是利用近似的U检验法。统计实测点与关系曲线的偏差的正负号个数。有时,尽管关系曲线通过了符号检验,表明所定曲线无显著系统误差,但在某水位级有连续偏大或连续偏小的情况,说明所定曲线与测点配合不好。试问关系曲线可否通过偏离数值检验?关系曲线确定后,只要从线上读取的等水位间隔相应流量的差值是递增的,曲线便是不反曲的。

同一关系曲线的检验-水文测验误差分析

SL247—1999《水文资料整编规范》规定,关系曲线为单一曲线、使用时间较长的临时曲线及经过单值化处理的单一线,且测点在10个以上者,应作符号检验、适线检验和偏离检验。

(一)符号检验

符号检验的实质是用样本资料检验H0:P=0.5这个假设能否被接受,判定关系线定得是否存在系统偏离。检验可采用以下两种方法中的任意一种。两种方法均为双侧检验。

第一种方法是利用近似的U检验法。统计实测点与关系曲线的偏差的正负号个数(偏离值为零者,作为正负号测点各半分配)。正偏差个数记为n+,负偏差个数记为n-。统计量为

式中:n为测点总数;k为正号或负号个数,可取k=n+

计算u值。按给定的显著性水平α,由正态分布表查得临界值u1-α/2。若u<u1-α/2,则接受假设H0,认为关系曲线无显著系统偏离,定线合理;否则,则拒绝假设H0,认为曲线定得不合理。

第二种方法是查表检验法。检验时,取r=min(n+,n-),即正号个数和负号个数的较小者。按给定的显著性水平α,由符号检验表查得临界值rα,若r>rα,则接受假设H0,认为曲线无显著系统偏离,定线合理;否则,则拒绝假设H0

例11-3-1 哈尔滨水文站2001年畅流期资料见表11-2-1。按一阶曲线拟合结果,测点数n=17,偏差正号9个,偏差负号8个,于是n+=9,n-=8。取显著性水平α=0.25。问选配的曲线是否存在系统偏离?

解:第一种方法,按k=9,统计量为

由显著性水平α=0.25,查正态分布表得临界值u1-α/2=1.15。由于u<u1-α/2,故接受假设H0,认为曲线无显著系统偏离。

第二种方法,r=min(9,8)=8,由显著性水平α=0.25查符号检验表得临界值rα=5,由于r>rα,故接受假设H0,认为曲线无显著系统偏离。

(二)适线检验

适线检验的目的是检验实测点在曲线两侧的排列情况,测点分布是否均衡。有时,尽管关系曲线通过了符号检验,表明所定曲线无显著系统误差,但在某水位级有连续偏大或连续偏小的情况,说明所定曲线与测点配合不好。

将n个测点按水位递增顺序排列,计算实测值与关系曲线的偏差。从第二个测点开始,统计偏差正负号变换次数。相邻两测点偏离曲线同符号的记为“0”,不同符号的记为“1”。设“0”的个数为n0,“1”的个数为n1,n0+n1=n-1。显然,n1越大,测点分布越均衡。

适线检验仍应用符号检验原理。在符号检验中,统计量采用式(11-3-1),属双侧检验,n+太大或太小都不会通过检验,说明定线不合理。在适线检验中,n1越大越好。实际工作中,只要k=n1>0.5(n-1),就认为合理,不必检验,只在k<0.5(n-1)时检验。统计量为

由实测资料计算u值,按给定的显著性水平α,由正态分布表查得临界值u1-α。若u<u1-α,则接受原假设,认为定线合理;否则,则拒绝原假设。

例11-3-2 哈尔滨站2001年畅流期资料见表11-2-1。由一阶曲线拟合结果,计算偏差d1=y-,见表11-2-1。测点数n=17,n1=8,n0=8,即k=8,按式(11-3-2)得u=-0.25,取显著性水平α=0.05,由正态分布表查得临界值u1-α=1.96,u<u1-α,说明一阶曲线通过适线检验,实测点在曲线两侧分布是均衡的。

(三)偏离数值检验

偏离数值检验的目的是检验实测点对关系曲线有无系统偏离。可以说,符号检验是定性检验有无系统偏离,而偏离数值检验是从数值上进一步检验有无系统偏离。设为n个测点相对偏差的平均值,s为相对偏差标准差,则

服从自由度ν=n-1的t分布。现检验假设H0:μd=0。在H0为真的条件下,有

给定显著性水平α,由t分布表查得临界值tα(n-1)。若<tα(n-1),则接受原假设,认为测点对关系曲线无显著系统偏离;否则,则拒绝原假设。偏离数值检验也是t检验,是成对出现的数值比较[55]

例11-3-3 哈尔滨水文站2001年畅流期资料见表11-2-1。对于一阶曲线n=17,=0.0%,s=2.2%,取显著性水平α=0.10。试问关系曲线可否通过偏离数值检验?(www.xing528.com)

解:假设H0∶μd=0。由ν=n-1=16,α=0.10,查t分布表得临界值t0.10(16)=1.746。统计量为

由于<tα(n-1),故接受假设H0,认为所定关系曲线无显著系统偏离。实际上,由=0.0可直接看出一阶曲线无系统偏离。

(四)偏离标准差检验

SL247—1999《水文资料整编规范》规定,稳定的水位流量关系曲线、临时曲线法的主要曲线及经单值化处理的单一线,均应计算关系点对关系线的标准差,即偏离标准差。

偏离标准差按下式计算

式中:Qi为实测流量;Qci为与实测流量Qi相应的曲线上查读流量;yi=lnQi,yci=lnQci;n为实测点总数。

事实上,上述两式所得结果是一致的。如令

将其展开为幂级数,得

略去高次项,得

ed≈1+d

通常用式(11-3-5)计算较方便。在曲线拟合中若水位和流量均取了对数,则用式(11-3-6)更方便。

应用m(m≥2)元线性回归或m(m≥2)阶正交多项式回归时,采用下式计算标准差

式中:f=m+1为待估计系数的个数。

(五)不反曲检验

根据水位流量关系曲线的性质,不反曲是指曲线的二阶导数大于零。关系曲线确定后,只要从线上读取的等水位间隔相应流量的差值是递增的,曲线便是不反曲的。

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