小波方法在水资源趋势分析中的能力检验

2011-08-30李怀恩

中国水能及电气化 2011年8期

陈杰，秦毅，李怀恩，张静

（1.北京江河瑞通技术发展有限公司，北京 100097；2.西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安 710048）

水资源作为一个地区甚至国家的发展基础，在国民经济中占有重要的地位。因此，准确并合理地分析水资源变化趋势，从而对未来做出预测，具有重要意义。但由于水文循环的复杂性，其发展演化呈现出高度的非线性，这给预测问题特别是中长期趋势预测带来了很大的困难。小波分析作为非线性科学中强有力的工具，在预测领域中得到了越来越多的应用，各种预测方法层出不穷，特别是小波多分辨分析水文时间序列趋势的应用研究取得了迅速的发展。但从实际应用的做法看，尚存在一些值得讨论的问题。我们知道，形成水文序列趋势的原因很多，有天然状态下自身的机理因素，又有气候变化和人类活动的影响；趋势形态表现出复杂多变性，且这种趋势同时还隐含在其它变化特性之中，如周期性和随机性。因此，仅将小波分析得出的最低频信号视为趋势，它是否真实可靠？随着小波分析的层次提高，一个信号序列的低频部分逐渐显现出来，并由弱到强，但当层次继续升高，以低频信号表达的趋势逐渐变为一条水平直线，那么，实用中哪一层分析结果才是合理的趋势？分析结果受哪些因素影响？本文通过Monte Carlo模拟试验，着重对小波分析趋势的效果进行检验，从而回答上述问题。