周期均值叠加法预报水库中长期水文探析

宋 峥,孟祥国,杨春辉

(嫩江尼尔基水利水电有限责任公司,黑龙江 齐齐哈尔161005)

周期均值叠加法预报水库中长期水文探析

宋 峥,孟祥国,杨春辉

(嫩江尼尔基水利水电有限责任公司,黑龙江 齐齐哈尔161005)

利用周期均值叠法加进行中长期水文预报时,周期的可靠性作为一项重要的指标,是计算水文长期系列资料是否存在周期、是否有明显周期的关键.周期的可靠性是通过方差比(F)来反映的,在某一信度(ɑ)水平上F值越大,差异显著,有周期存在.文中通过改变资料年限,并计算不同资料年限的F值,通过F值的对比选取差异最显著、周期最明显的资料系列进行中长期水文预报计算.

周期均值叠加法;水库水文;中长期预报

1 概述

周期均值叠加法被广泛应用于流域的中长期水文预报,它是利用一段时间内水文资料历史演变规律进行外推预报的.通过收集尼尔基水库1898年至今的水文长期系列年来水资料,在进行中长期水文预报时,将所有的资料全部用于周期分析计算后发现,方差比(F)没有明显高于选定的信度(ɑ),特别是重要的第一周期,周期的可靠性和稳定性相对较差.但是经过剔除一定年份的历史资料,利用F值验证的方法,可以明显的提高周期的可靠性和稳定性,达到提高预报精度的目的.

2 条件假设

在进行周期分析计算时,是假设水文资料在分析计算时段内周期是保持不变的,但是自然界是不断变化发展的,水文要素的变化也不会按照某一个周期而循环反复,长期水文资料中寻找的周期有时并不是十分明显,为了寻找一个周期相对稳定、可靠的资料时段,提出另外一种假设,存在一个时段内水文资料的演变规律可能出现跳转.

3 算例分析

在确定了假设条件之后,对假设条件进行分析,验证该假设条件是否成立.其分析思路为:利用尼尔基水库1898年至今的年来水资料,从资料的起始年份每剔除一定的年份(在此选择10年),为一个新的资料系列,进行一次周期计算分析,并将各新系列资料周期分析计算的结果进行对比.

以2013年尼尔基水库中长期水文预报为例,分析计算1898-2012年来水资料,由于周期计算分析时第一周期的F值比较重要,在对比时选择了第一周期进行分析,计算对比结果见表1.

表1 不同资料年份F值对比表

从表1中我们可以得到:

1)计算不同资料年份的方差比和对应的周期有所区别,能够满足周期判断正确保证率为99%以上(F值大于F0.01)的只有1908-2012年和1928-2012年两段资料年份.1908-2012年的计算F值大于F0.01较明显,且在周期分析中,有三段资料年份的周期均为28年.因此在进行2013年来水预报时,选用1908-2012年的资料年份作为预报资料,选择第一周期为28年.

2)改变了周期计算分析的年份之后,其计算结果存在较大的差异,验证了在一个时段内水文资料的演变规律发生了跳转的现象.因此可以通过比较不同年份的F值,来选择周期正确保证率相对较高的资料年份,进行中长期水文预报.

3)1948年之后,每剔除10年进行周期分析,其周期正确的保证率较低,在此没有将其参加比较计算.

除此之外,在计算2014-2016年来水预报时,同样也利用F值对资料进行了筛选,得到的结果为;第一周期均为28年,周期性比较明显的资料系列均为剔除10年之后的新系列,对应第一周期的F值依次分别为2.42,2.44,2.44,计算结果与2013年的计算结果基本相同.

4 预报结果对比

根据GB/T 22482-2008《水文情报预报规范》要求,流量预报许可误差为实测变幅的20%.利用F值,验证资料,选取周期保证率最高的资料年份进行中长期水文预报作业,将预报的新序列与实测序列进行比较,其预报合格率为96.3%;直接利用周期均值叠加法进行中长期水文预报作业,将预报的新序列与实测序列进行比较,其预报合格率为90.8%.

5 结论

综上所述,利用F值验证资料,选取周期保证率最高的资料年份进行中长期水文预报,能有效提高周期均值叠加法的精度.文中在利用F值验证资料时,是每剔除10年的资料进行一次周期分析,在实际预报中可以结合资料情况将剔除的年份进行适当的增减,以达到提高中长期水文预报的精度.

TV124 < class="emphasis_bold">[文献标识码]B

B

1002-0624(2017)11-0041-02

2017-08-08