几种水文时间序列周期分析方法的比较研究

摘要

水文时间序列的周期（包括简单周期、复合周期以及近似周期）的识别、判定是一个较困难的问题，其周期成分分析的好坏将直接影响到未来年份或月份的水文特征的预测精度，因此，对于如何有效地进行水文序列周期的分析检测，已成为倍受水文学者关注的一个研究课题。本文主要对几种常见的时间序列周期分析检测方法从实测样本计算和统计试验两个方面进行比较分析，以期进一步了解不同方法检测精度的差异。 本文分析比较所考虑的周期分析的三种计算方法是：简单分波法、傅立叶分析法以及最大熵谱分析法。所收集实测资料包括年径流、年降水量和年汛期雨量等，所涉及站点包括南、北方湿润和干旱地区，共有57个序列。计算结果发现不同方法得到的结果不完全相同，傅立叶分析法和最大熵谱分析法的计算结果相对较为接近，但简单分波法的计算结果与它们差异较大，有些情况下差异还很大。 为了进一步了解并比较三种周期分析方法计算的有效性，本文采用统计试验方法生成已知特定周期的水文时间序列，分别对其采用三种方法进行计算。结果表明：简单分波法的计算结果受样本长度的影响较大，傅立叶分析法与最大熵谱分析法的结果与总体真值相对较为接近，但随着假定序列随机成分加大，则其周期分析精度降低。从实际样本计算和统计试验的综合分析可知，最大熵谱分析法的计算稳定性要略好一些。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1简单分波法

1.2.2傅立叶分析法

1.2.3最大熵谱分析法

1.3本文所做的主要工作

1.3.1研究的主要内容

1.3.2研究的技术路线

1.3.3研究特色及创新点

第二章水文时间序列的周期分析方法

2.1水文时间序列组成分析

2.2简单分波法

2.2.1趋势性分析

2.2.2跳跃性分析

2.2.3突变性分析

2.2.4周期性分析

2.3傅立叶分析法

2.3.1傅立叶变换

2.3.2谱分析基础

2.3.3方差谱密度

2.3.4FFT功率谱

2.4最大熵谱分析法

2.4.1熵的基本概念

2.4.2信息熵及其性质

2.4.3最大熵原理概述

2.4.4最大熵谱估计

2.5本章小结

第三章实测水文序列的周期分析与计算

3.1研究资料的选择

3.2用简单分波法计算

3.3用傅立叶分析法计算

3.4用最大熵谱分析法计算

3.5计算结果的比较与分析

3.5.1计算结果汇总

3.5.2计算结果分析

3.6本章小结

第四章通过统计试验比较三种周期分析方法

4.1统计试验方法概述

4.2统计试验方法在水文水资源中的应用

4.3统计试验方案设计

4.3.1方法优劣的评价标准

4.3.2试验方案的设计

4.4统计试验结果分析

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢