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利用HHT方法分離地下水水位資料之半日潮影響

張貼者:2010年10月25日 下午2:01marketing Honghu   [ eddie liu 已於 2010年10月25日 下午2:02 更新 ]

利用HHT方法分離地下水水位資料之半日潮影響

2008/1/9 Posted by AnCADSupport under Visual Signal
 
對地下水水位的觀測資料作HHT-EMD處理,分析各IMF的週期與組成,可藉以去除大部分地潮對地下水水位變化所造成的影響。
以下利用宜蘭縣三星鄉大隱測站為例,作一系列的簡單分析及介紹:這裡所使用的分析資料為水利署地下水觀測站宜蘭縣三星鄉大隱測站第2層地下水水位資料,時間為2000年6月30日00地方時至2003年12月31日23地方時,資料觀測的時間間隔為每小時一筆資料。

圖一 -大隱測站第2層地下水水位歷線時序圖

上圖為大隱測站第2層地下水的水位變化時序圖,可大略看到大隱測站第2層地下水水位在長時間的變化情形。接著我們對水位資料作濾波處理,並作傅立葉分析,得到大隱測站地下水水位變化的頻率分布,如下圖所示,圖中可看出大隱測站地下水水位變化具有明顯的半日潮現象(f=1.9323及f=2),其振幅大約為0.0045。

圖二 -大隱測站第2層地下水水位變化頻率分布圖

接著對大隱測站地下水水位資料作HHT-EMD分析,可得到分解出來的波形資料,如下圖所示:

圖三 -大隱測站第2層地下水水位變化之HHT-EMD波形分解

對於各IMF做分析處理,發現半日潮現象的波形出現在第2個IMF中,對第2個IMF作FFT,得到該IMF所相對應的頻率分布:

圖四 -大隱測站第2層地下水水位變化經HHT-EMD處理之IMF 2


圖五 -大隱測站第2層地下水水位變化HHT-EMD之IMF 2作FFT之頻率分布

至本步驟結束,比較原始資料之FFT分布於半日潮的振幅值(約0.0045),以及HHT-EMD IMF2之FFT分布於半日潮的振幅値(0.004),已將大部分的半日潮之時間序列分解出來。

由於各個地下水水位測站的地理位置不同,地質分布亦不相同,所造成地下水水位變化的各種影響因素各自所佔的比例也不相同。因此,需要對於各個測站作個別之資料處理,以建構各區域所適合的地下水水位變化波形分解方法。

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