流量测验Ι型误差试验非线性趋势成分的校正.pdf

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1、·136·2014年第1期2014年2月SichuanBuildingMaterials第40卷总第177期DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.01.063流量测验Ι型误差试验非线性趋势成分的校正王云(重庆市水文水资源勘测局,重庆401147)摘要:流量测验I型误差试验要求在试验的测点上变。对非线性趋势成分的校正,是基于长时段的滑动平均作长历时的测速,在中小河流上尤其是山溪性河流上进行可以将序列的随机成分平滑掉,从而提取出序列的趋势成这项试验,往往由于在试验过程中水位的急剧变化而

2、导致分。有非线性趋势成分的序列如下:趋势成分的不稳定,有时甚至呈非线性的变化。对这种不V(t)={V(1),V(2),…,V(N)}(1)稳定非线性的趋势成分如不给予校正,将会给试验成果带t=1,2,……N来显著的偏差。本文探讨解决这一技术问题的方法。提取非线性趋势成分的滑动平均序列由下式定义:关键词:I型误差;脉动;趋势成分;时间序列;滑动m+iV(m)=∑V(t)/m(2)i平均t=1+i中图分类号:P332．4文献标志码:Bi=0,1,2,……,N-m文章编号:1672-4011(2014)01-0136-02m=1

3、5,17,……式中,V(m)为滑动平均序列第i项的值,m/s;m为滑i所谓I型误差就是通常所说的流速脉动误差,它是流动平均的步长;N为时间序列的长度即样本容量。速仪法测流误差的重要组成部分,试验的目的就是要给出当V(m)序列呈光滑的曲线时即为所求的趋势成分。断面的各种不同测速历时的误差的定量估计。河道中水流将原始测速系列V(t)减去滑动平均序列V(m)即可以得到任一点的流速随时间呈连续而随机的波动称之为脉动,脉距平序列DV(j),这样就实现了对非线性趋势成分的校正。动是水流自身具有的一种紊动效应,它所导致的误差属随距平序列

4、由下式定义:机误差。实践和研究表明,脉动误差具有如下的特点:与DV(j)=V(t+m-1)-V(m)(3)i2测点在断面中的位置有关,通常近河底和岸边的测点较其j=1,2,3,……,N-m+1他位置的测点有较大的脉动误差;与流速的大小有关,较式中,DV(j)为距平序列,m/s。大的流速,具有相对较小的脉动误差;与测速历时的长短上式表明,经校正的距平序列其样本容量较原始测速有关,脉动误差有随测速历时增长而减小的趋势。I型误差序列少了(m-1)项,这是因为经滑动平均后损失掉了(m-试验是通过对测点进行长历时的测速,然后对测速成

5、果进1)个信息,损失的信息为原始测速序列的两端,每端各占行分析给出点的各种测速历时的误差,进而进行合成给出二分之一。断面的各种测速历时I型误差的估计。I型误差试验要求在这种校正方法的关键是如何确定滑动平均的步长。一测点上进行短时段间隔而长历时的测速,当在中小河流,般来讲,滑动平均的步长愈长,则所提取的趋势成分愈稳尤其是山溪性河流上进行这项试验时,往往由于在试验进定,但损失的信息量愈多;而滑动的步长过短,则不能客行的过程中水位变化急剧,导致趋势成分的不稳定,甚至观的反映出趋势成分来。由于非线性趋势成分是受涨水或呈非线性变化。

6、对不稳定的趋势成分必须予以校正,否则退水影响而形成的,因此滑动平均序列是一种单调递增或将会给试验结果带来显著的偏差。线性不稳定趋势成分可单调递减的序列。因此可以用差分序列不异号,作为优选以采用回归分析的方法予以校正,而非线性不稳定趋势成滑动平均序列步长m的目标函数。差分序列由下式定义:分目前尚无可行的方法,本文将给出对这种趋势成分的校ΔV(l)=V(m)-V(m)(4)i+1i正方法。l=1,2,3,……,N-m+1由于脉动是一种连续而随机的波动,因此需要用瞬态式中,ΔV(l)为滑动平均序列一阶向后差分序列,m/s。流速沿

7、时程的变化进行研究。在实际工作中不可能得到瞬所谓差分序列不异号即:涨水过程ΔV(l)≥0;退水过态流速,于是采用一个足够短的时段流速(例如:10s或20程ΔV(l)≤0。为了使优选的步长m即符合提取的非线性趋s)作为对瞬态流速的一种代替。这种代替实质是对连续过势成分客观实际,又不至损失太多的信息,其目标函数可程的一种离散化处理,离散化后的过程称之为时间序列。以考虑为有效数最后一位的半个单位。另外步长宜取奇数,时间序列由两种成分构成,即随机成分和趋势成分。所谓以便使滑动平均序列与原始测量有序列的位相一一对应,趋势成分即序列的

8、均值,当趋势成分稳定即均值为一个常避免不必要的插补。量,而趋势成分不稳定时均值表现为变量,即沿时程而改有了校正的距平序列,应按列公式对测点不同测速历时的I型相对标准差进行估算。作者简介:王云(1964-),男,高级工程师,主要从事水文勘测和水文预报。(下转第140页)·140·2014年第1