国内水文序列变异点分析方法及在各流域应用研究进展国内水文序列变异点分析方法及在各流域应用研究进展.pdf

第30 卷 第11期 地 理 科 学 进 展 Vol.30, No.11 2011 年11月 PROGRESS IN GEOGRAPHY Nov., 2011 国内水文序列变异点分析方法及 在各流域应用研究进展 1,2 1 1,2 1,2 周园园 ，师长兴 ，范小黎 ，杜 俊 (1. 中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室，中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101； 2. 中国科学院研究生院，北京100049) 摘 要：变异点识别在区分气候变化和人类活动对水文过程的影响中具有十分重要的作用。近几十年来，国内水 文序列变异点的研究逐渐发展，从最早的使用单一方法发展到由多种方法组成的水文序列变异点诊断系统和对 部分方法的改进。同时，各种方法在中国各主要流域得到广泛应用，但是使用的方法不同，水文序列时间年限不 同，得到的变异点的结果也不完全一致。本文将目前普遍采用的方法及在各流域的应用成果进行了系统总结，为 今后水文序列变异点的方法改进及其在流域中的应用发展提供参考。 关 键 词：时间序列分析；变异点识别；水文序列检验 1 引言 2 方法原理 水文序列受气候变化和人类活动影响，改变其 水文序列变异诊断分为初步诊断、详细诊断两 原来的变化趋势，为了区分人类活动和气候变化对 个阶段：对水文序列进行初步分析时，可以采用过 [6-8] 水文序列的影响程度，尤其是量化人类活动的影 程线法、累(差)积曲线和滑动平均 等来检验序列 响，研究中普遍使用的方法就是对序列进行趋势性 的趋势性，判断序列是否存在变异；如果该序列可 检验，找到使得水文序列前后变化不一致突变点。 能存在变异，则运用检验方法进行详细诊断，结合 黄河中下游径流量近几十年来发生了显著的 流域水文过程可能变异点的成因分析，从而得到最 变化，其原因引起了众多学者的关注。黄土高原20 可能变异点。 世纪70 年代大规模实施水土保持措施，因此有研 检验方法可分为参数和非参数检验，参数检验 [1-3] 以总体分布和样本信息对总体参数作推断，对总体 究者 将60 年代及以前的时期划分为基准期，70 年代及以后为措施期。事实上，水保措施实施的初 有特殊的要求，如t 检验、F 检验等；非参数检验不需 期并不能起到很大效果，因此，采用具物理机制的 要利用总体的信息，以样本信息对总体分布作出推 统计方法寻找突变点，显得更具科学依据和说服 断，如秩和检验等。在水文序列检验时，非参数检 力。目前国内对水文序列突变点的研究很多，研究 验，对总体分布所加的条件较少，较简单、实用，因 者采用不同的方法对各自的研究区进行分析，并对 此应用也相对较广。 方法不断改进，比如将多种方法同时使用，使得结 2.1F检验、滑动F检验法、t检验、滑动t检验 果更准确更具说服力。本文将目前普遍采用的方 这几种方法是统计学中常见和基本的方法，都 [4-5] 法进行综合比较，对以前研究者 统计的方法进行 是通过分析时间序列可能变异点前后两个样本的 补充，另外将各流域应用情况进行总结，目的是为 方差构造T 或F 统计量，判断计算的统计量值是否