降雨資料一致性檢驗(yàn)實(shí)例計算分析

王 瓊

(佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯154002)

0 前 言

水文資料系列的一致性是指該數(shù)據(jù)系列在進(jìn)行統(tǒng)計特征值分析時其短系列長度樣本的代表性與總體樣本的代表性相近，也就是說資料各長度系列的統(tǒng)計特征相近，可以作為一個整體來使用，否則就應(yīng)剔除或修正某一短系列資料。

實(shí)際工作中經(jīng)常遇到雨量站遷移或流域氣候環(huán)境演變而出現(xiàn)的降雨資料是否具有一致性的問題，該問題是資料能否按一個統(tǒng)一總體來進(jìn)行統(tǒng)計特征計算分析的前提。

有關(guān)文獻(xiàn)上介紹的常規(guī)分析資料系列一致性的方法主要是假定系列已不存在一致性，通過點(diǎn)繪各短系列資料的降雨～徑流相關(guān)點(diǎn)據(jù)，最后將前期降雨點(diǎn)據(jù)修正到近期降雨點(diǎn)群上來。該方法實(shí)際上就是對前期降雨數(shù)據(jù)直接進(jìn)行了一致性修正，而沒有對其是否偏離了允許限度進(jìn)行檢驗(yàn)，方法結(jié)果雖合理，但工作量較大，對一些總體系列符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)做了重復(fù)勞動，降低了整體工作效率［1－3］。

本文利用假設(shè)檢驗(yàn)中t 檢驗(yàn)、F 檢驗(yàn)方法，對不同短系列降雨數(shù)據(jù)的總體性進(jìn)行檢驗(yàn)。如果通過檢驗(yàn)，說明資料系列可視為同一總體，即總體資料具有一致性，并與采用一致性修正法的資料總體的統(tǒng)計特征值進(jìn)行對比分析，來判斷該方法的有效性。

1 假設(shè)檢驗(yàn)介紹

首先提出原假設(shè)，選擇統(tǒng)計量，從總體中抽取樣本找出統(tǒng)計量。統(tǒng)計量的分布常用正態(tài)分布、t 分布和F 分布。確定接受或舍棄區(qū)間。對原假設(shè)做出接受或舍棄的判斷，利用算出的統(tǒng)計量與選定臨界值比較。若統(tǒng)計量不屬于接受區(qū)間，則舍棄;反之則接受［4－6］。

F 檢驗(yàn)法通過比較兩組數(shù)據(jù)的方差，判斷精密度是否存在顯著性差異。F 檢驗(yàn)法計算公式為:

式中:x、y、m、n 分別代表系列樣本數(shù)據(jù)和樣本個數(shù)，且F 值服從第一自由度m －1 和第二自由度n －1 的F 分布。

根據(jù)F 分布表查得臨界值，如果F ＜F表，表明兩組數(shù)據(jù)沒有顯著差異。t 檢驗(yàn)用t 分布理論判斷系列間存在差異的概率。

即先假定兩個總體平均數(shù)之間沒有顯著差異;然后計算統(tǒng)計量t 值，本文有兩組樣本，其統(tǒng)計量T值的計算公式為:

式中:x、y、m、n 分別代表兩系列樣本數(shù)據(jù)和樣本個數(shù)，其自由度為m + n －2，查表得出t 臨界值并與計算t 值進(jìn)行比較，若計算︱t︱值小于臨界值則表明二系列數(shù)據(jù)差異不顯著，通過檢驗(yàn)。

2 實(shí)例分析

紅旗雨量站設(shè)立于1963年，1993年站址變動遷移15 km。降雨資料系列自1963—2011年共49 a，測站遷移前有30 a連續(xù)資料，遷移后有19 a連續(xù)資料，先對其遷站前后資料進(jìn)行一致性分析。

利用Excel 進(jìn)行系列數(shù)據(jù)的f、t 檢驗(yàn)，Excel 的“數(shù)據(jù)分析”功能α =0.05，查表可知，F(xiàn)年降雨量=1.9＜F臨界值=2.11;︱t︱年降雨量= 0.2 ＜t臨界值=2.01，數(shù)據(jù)系列各項(xiàng)統(tǒng)計值均小于臨界值，通過檢驗(yàn)，說明該站遷移前后降雨資料可以視為同一總體連續(xù)應(yīng)用，也說明具有一致性。F － 檢驗(yàn)成果表見表1，t 檢驗(yàn)成果表見表2。

表1 F－檢驗(yàn)成果表

表2 t 檢驗(yàn)成果表

3 結(jié) 語

數(shù)據(jù)一致性分析是選擇和利用水文資料進(jìn)一步分析計算的基礎(chǔ)，選擇f 檢驗(yàn)和t 檢驗(yàn)進(jìn)行資料一致性分析的優(yōu)勢是利用Excel 計算方便快捷，對優(yōu)選參數(shù)的取舍可以多次試算，這在手工計算時要耗費(fèi)很大的精力。

文中實(shí)例數(shù)據(jù)經(jīng)一致性修正法進(jìn)行修正后的統(tǒng)計量計算結(jié)果與原系列計算的統(tǒng)計量值基本一致(過程略)。說明經(jīng)本次檢驗(yàn)已經(jīng)可以按一致性資料進(jìn)行處理，不必再進(jìn)行一致性修正［7－9］。

本文所述方法僅局限于以上兩種假設(shè)檢驗(yàn)均通過時各系列資料才可視為具有一致性的總體性，且資料系列不宜過長，資料應(yīng)來源于同一總體，否則會出現(xiàn)通過偽檢驗(yàn)的錯誤結(jié)論。文中所述方法僅供參考，實(shí)際工作時建議采用多種方法進(jìn)行對比分析。

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