(小波方差 )基于小波分析的长江和黄河源区汛期_枯水期.pdf

《(小波方差 )基于小波分析的长江和黄河源区汛期_枯水期.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第2期地理科学Vol．31No．22011年02月SCIENTIAGEOGRAPHICASINICAFeb．，2011基于小波分析的长江和黄河源区汛期、枯水期径流特征1，2111，2邴龙飞，邵全琴，刘纪远，赵志平(1．中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101;2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要:利用db3小波分解和重构1965～2007年长江源沱沱河站、直门达站和黄河源吉迈站、唐乃亥站春汛期、夏汛期和枯水期流量数据，除沱沱河外，各站春汛期、夏汛期和枯水期流量皆呈下降趋势，各站流量下降速率依次为夏汛期＞春汛期＞枯水期。沱沱河站多年流量呈增加趋势，夏

2、汛期变化速率依然高于春汛期。应用复Morlet小波分别分析上述4个水文站实测流量的周期特征。黄河源总体存在11～12a波动周期;长江源春汛期有4～6a波动周期，夏汛期有13～14a波动周期。不同流域春汛期、夏汛期和枯水期主周期分布规律不同。关键词:小波分析;周期;流量;汛期;枯水期中图分类号:S273文献标识码:A文章编号:1000－0690(2011)02－0232－07三江源是长江、黄河和澜沧江的发源地，河流源区各两个典型水文站汛期、枯水期流量数据进行密布，湖泊、沼泽众多，雪山冰川广布，是世界上海分析，对比多年汛期、枯水期流量的变化趋势及周拔最高、面积最大、湿地类型最丰

3、富的地区，素有江期，为综合研究三江源生态系统水循环和水平衡提河源、中华水塔之称，是中国江河中下游和周边地供参考。区生态环境安全和区域可持续发展的生态屏障，其1小波分析的基本原理物理水文特征对研究中下游地区河流水文水资源情况的变化具有非常重要的意义。在探测水文水资源时间序列变化特性上的应水文水资源时间序列是一个观测样本，观测到用可总结为两方面:一是奇异性检测，如水文序列［3］的资料较短，信息量有限，在这种情况下应用小波的周期性波动;二是过程特性定量表征，如水文分析(子波分析)可以充分利用现有信息。该方法过程长期的变化趋势。由法国工程师Morlet于1980年在分析地震资料时趋

4、势分析主要研究水文时间序列顺序递增或提出，自提出以来，小波分析迅速成为国内外的研递减的变化规律，为水资源开发利用、控制和调整［1～6］究热点。利用小波分析对江河源区水文要素提供依据。趋势可以看作是周期长度比实测序列［7，8］的研究主要集中在分流域讨论;很多研究集中长得多的长周期成分，水文序列中低频部分代表其［9～11］在探讨黄河源或长江源气候要素变化特征，趋势。尺度分解中的低频部分随着层次的增加，含［12］或者讨论单季或全年某水文要素特征。三江源有的高频成分信息会随之减少，当继续分解到下一不同流域汛期、枯水期水的来源不同，近年来持续层次时，就有更高频率的信息被剔除，则剩下的

5、就的升温显著的改变了源区冰川和冻土动态特征，近［8］是水文序列的趋势。30a来持续的草地退化改变了区域蒸散，因此综合水文时间序列都是离散的，小波分析中的多分分析全年径流变化特征可能掩盖某些季节信息影辨分析方法(multi－resolutionanalysis，MRA)把水响，国内外鲜见这类研究，杨建平等曾对黄河、长江文时间序列分解为低频(c)和高频(d)成分，根据源区的流量特征进行过研究，借助小波分析给出了其低频成分判断水文时间序列的变化趋势。高频径流序列多年周期特征，但对不同汛期或者枯水期成分隐含了水文序列的周期性信息。［13］的周期特征没有阐述。本文分别对长江、黄河通过

6、小波变换，得到不同尺度的小波变换系数收稿日期:2010－04－13;修订日期:2010－06－11基金项目:国家科技支撑计划(2006BAC08B00)、中国科学院西部行动计划项目(KZCX2－XB2－06－03)资助。作者简介:邴龙飞(1979－)，男，山东青岛人，博士研究生，主要研究方向为区域水热平衡。E-mail:binglf@lreis．ac．cn通讯作者:邵全琴，女，研究员。E-mail:shaoqq@lreis．ac．cn2期邴龙飞等:基于小波分析的长江和黄河源区汛期、枯水期径流特征233Wf，该系数反映了信号的时域和频域特征。小波就需要借助方差分析的方法，对小

7、波变换所得的系函数的选择是小波分析的难点，目前有两种方法:数进行方差分析，方差的大小对应的时间尺度表征一种是通过经验和多次的试验来选择合适的小波序列能量强弱的分布，小波方差的计算公式为:n函数;另外就是尽量选择与待分析信号形态相似的12V(a)=ΣW(a，xj)(3)［14］n小波。j=1对于任意函数或者信号f(x)，其小波变换为:式中，V(a)表示尺度为a，时间xj处小波方差，n为时间序列的长度，因此小波方差又可以表述为尺度Wf(a，b)=∫Rf(x)ψ(a，b)(x)dx=［16］a处小波变换系数平方和的均值。