基于集对分析的赣江中上游流域汛、枯水期分期研究-论文.pdf

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1、第34卷第3期水文Vo1．34No．32014年6月JOURNAL0FCHINAHYDROLOGYJun．，2014基于集对分析的赣江中上游流域汛、枯水期分期研究白桦，杨筱筱，鲁向晖，曾智(1。南昌工程学院水利与生态工程学院江西南昌330099：2．江西省水土保持科学研究所，江西南昌330029；3．江西省水利规划设计院，江西南昌330029)摘要：南方红壤丘陵区洪涝和季节性干旱灾害并存，合理划分汛、枯水期可为旱涝灾害防控提供科学依据。本文选取并统计赣江上中游国家气象站、水文站旬最大1日降水量、旬最大313降水量、旬降水总量和旬平均流量，采

2、用集对分析，将赣江上中游流域汛期划分为2月1～28日为汛前期．3月1～3113为前汛期，4月1日～6月3013为主汛期，7月1日～9月10日为汛后期，9月l1日～次年1月31日为枯水期。集对分析汛期分期结果与传统汛期相近，理论基础完善，可用于赣江上中游流域水资源综合管理。关键词：集对分析；联系度；汛期划分；赣江中图分类号：P333．2文献标识码：A文章编号：1000—0852(2014)03—0043—05经典的流域汛、枯水期分期普遍利用洪水年内分1集对分析原理布图来划分，该方法使用简单，但缺乏严谨的理论依据和判别指标，使洪水年内时程变化不

3、显著时汛期划分集对是将具有一定联系的两个集合组成对子，其结果受主观因素影响较大，多为定性判断。鉴于此，近核心思想就是把组成集对的两个集合就某一研究特性十几年相继出现了以计算为基础较为客观的划分方作同一性、差异性和对立性分析。从同异反三个方面分法，主要有分形法【1-2]、系统聚类法【3】、模糊试验法[41、变析事物之间的联系与转化，按照集对的某一特性展开点分析法[51、动态聚类法16]和Fisher分割法等[7-9]，诸方系统分析，可以找出两个集合共有的特性、对立特性以法或考虑影响因子较单一，或选取指标阈值随意性较及既非对立又非共有的特性．并

4、建立在该问题下的同大，或无法判别最优分期数等，在使用性上仍存在一些异反联系度表达式：局限性。“=+(1)降水、径流具有随机性、模糊性和过渡性等多种不式中：Ⅳ为集合特性总数；为同一性个数；F为差异性确定性特征。集对分析(SetPairAnalysis，SPA)[10-121是一种用联系数统一处理模糊、随机、中介和信息不完全的个数(多维联系数时取多个值)；为对立性个数；为差异性不确定系数，在(一1，1)区间取值；为对立系所致的不确定系统理论和方法，是基于自然辩证法中数，且J；1，有时起对立标记作用。令a=S／N，b=F／N，“对立统一”和“事物

5、是普遍联系”的观点建立起来的，c=M／N，则(1)简化为：能够描述各水文要素的内在关系。本文以赣江上中游u=a+bi+cj(2)流域为研究对象，考虑影响汛期径流的多重因素，采用其中0，b，C满足归一化条件：a+b+c=l。口为两个集合集对分析方法进行汛、枯水期分期，以期实现洪水资源的某种属性具有相同性质的程度，b为两个集合的某化和旱涝灾害防台。收稿日期：2013—04一O1基金项目：江西省科技计划项目(20112BBG70009：20132BAB203032)；江西省土壤侵蚀与防治重点实验室开放基金(JXSB201201)；江西省科技计划项

6、目(20123BBG70198)作者简介：白桦(1986一)，男，河北任丘人，硕士，助理实验师，研究方向为水土保持措施水文效应。E—mail：baihua1985@126．com通讯作者：鲁向晖(1976一)，男，陕西临潼人，博士，讲师，研究方向为坡面径流资源利用。E—mail：xianghuilu@nit．edu．cn水文第34卷种属性具有差异性的程度，C为其某种属性的相反性涝灾害并存的矛盾，该矛盾在汛期与枯水期的过渡期质的程度。当0趋近于1时，说明这两个集合某种属性表现明显。针对赣江中上游的特殊分期需求，考虑主汛的性质越接近；而当c趋近

7、于1时，说明这两个集合某期和枯水期的水文气象指标(不同时间尺度降水、径种属性的性质越相反：b趋近于1时，说明这两个集合流)持续偏高，结合指标的多年平均月值过程线中持续某种属性的性质差异性越大。高值段的最低值和持续低值段的最高值分别确定主汛期和枯水期的分期阈值和。当流域水文气象指2基于SPA的汛、枯水期分期方法标值超过主汛期(B)界限的时期为主汛期；低于主汛、枯水期径流量受到气象及下垫面条件等因素汛期界限高于汛期界限(1+a)x为一般汛期()；处的影响，使得汛、枯水期分期成为一个高维时间序列的于汛期(1+a)x与过渡期界限间(1一)为过渡期(

8、，)；多指标聚类问题。针对这种高维时间序列的不确定系低于过渡期界限(1-a)~高于枯水期界限为一般枯统，其关键在于准确寻找其时间分割点。将整个汛期按水期(曰)；低于枯水期界限为枯