模糊集合分析法是用于汛期划分的一种先进方法,其应用背景在于传统的汛期划分方法往往过于简化,仅考虑是否处于汛期,忽视了汛期的复杂性和多变性。模糊集合理论由美国教授L.A.Zadeh提出,将汛期看作是一个模糊概念,通过模糊集合分析方法,可以对汛期进行更加细致和准确的划分。
在引言部分提到,我国大部分地区属于季风气候区,河流洪水主要由暴雨造成,因此了解暴雨特性和量级大小的变化对于汛期划分至关重要。传统上,国内学者通过利用洪水的季节性变化特征来确定汛期分期,并研究如何通过水库分期调控洪水资源来解决防洪与兴利之间的矛盾。前人的研究工作从汛期降水特征的统计分析和大气环流的季节演变关系以及暴雨天气成因分析等角度出发,为汛期的划分提供了科学依据。
文章中介绍了模糊集合分析法在汛期分期中的应用,指出该方法能够提供坚实的理论基础和清晰的概念界定。通过理论推导和实际计算,可以简明地对汛期进行划分。模糊集合分析法在汛期划分上的主要优点是其理论依据明确,概念清晰,计算过程简便,但该方法也存在不足,例如当样本散点分布波动较大时,计算结果容易偏离实际情况。目前,该方法主要用于主汛期的划分。
在具体实施模糊集合分析法时,可以通过一场洪水的发生和结束时间作为汛期的起止标准。例如,取年内的第一场洪水的发生时间作为汛期开始,最后一场洪水结束的时间作为汛期结束。基于此,可以得到一个汛期的模糊集,通过隶属函数计算每个时间点隶属于汛期模糊集的程度,即隶属度。隶属度的计算公式为:Ptmn = At,其中At代表在时间点t汛期显影区间的次数。
作者通过收集特定流域的多年月平均降水量数据,结合水文统计分析和气候成因分析,可以初步确定汛期的时间范围。例如,结合表1数据,可以得出5月1日至10月31日为鸭池河以上流域汛期的主要时间范围。
此外,通过详细统计各年的起止时间,并对数据进行汇总整理,可以形成汛期模糊集样本表。根据样本表,统计各时间点被汛期显影区间所覆盖的次数,并根据公式计算出各时间点的隶属度,最终得到表3中所示的隶属度计算结果。
文章提出了模糊集合分析法在实际应用中可能存在的不足,并指出了该方法目前主要应用于主汛期的划分。主汛期分析表明,将洪水作为指标来划分汛期有助于明确主汛期的时间范围,有利于水库的综合利用和防洪效益的提高。通过对汛期进行更加细致的划分,能够更加科学地调控水库的汛限水位,有效缓解水库防洪与兴利的矛盾,实现资源的最大化利用。