江湖汇合口的水位波动——“假潮”水位平滑处理方法研究

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    莲花塘水位站位于长江与洞庭湖总泄口水道的交汇处右岸，设有自计水位台，为洞庭湖注入长江后的水情控制站，为长江中游分（蓄）洪区调度提供依据的汛期专用站。
   在每年主汛期，莲花塘站出现15～90min的水位起伏，如同潮汐现象一般，我们通常称其为“假潮”现象，水情分中心采用螺山单值化方案报汛时，短时间起伏的水位数据，使得相应流量出现一些不合理的波动。
   如果对瞬时水位数据进行滤波，我们可以得到需要的平滑曲线来推求螺山站对应时间的相应流量。
   1、平滑处理的方法
   平滑处理在科学研究中广泛使用，它可以对测量值进行滤波，在莲花塘水位中应用可以处理“假潮”的影响。
   1.1 算术平均法
   连续取N个采样值进行算术平均运算。N值较大时：数据平滑度较高，但灵敏度较低。N值较小时：数据平滑度较低，但灵敏度较高。
   1.2 五点二次平滑
   五点二次平滑公式的推导是对待平滑测量点的前二个测量点和后二个测量点的数据，共五个点的测量值用二次三项式拟合，然后取拟合曲线上待平滑测量点的拟合值作为平滑后取值。

   1.3 时间加权平均法
   由于莲花塘水位数据不是整5分钟记录一个数据，所以不能采用算术平均法；同时五点二次法只能光滑细小的波动，因此也不适应“假潮”现象。
   使用加权法能使出现“假潮”现象的水位曲线平滑化，可较平均法得到较为真实的結果。
   以下是采用1、2、3小时加权对“假潮”过程平滑的结果。
   从上述二至四图可以得出以下结论：
   短时间的平滑：灵敏度高，但是平滑效果不理想；长时间的平滑，灵敏度不高，但是平滑效果较好。
   2、平滑处理的确定
   对莲花塘“假潮”现象的水位，采用3小时时间加权平滑处理，基本符合水文上实际采用的“走中线”的原理。
   但是报汛时整点时的水位趋势和采用值无法得到，因而采用最接近报汛时段的前一小时半的二小时加权平滑值，并参照最接近2点的趋势延长可得到较为合理的报汛水位，并应用到螺山单值化报汛软件中，用于推求较为合理的相应流量。

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