基于小波分析的长江上游水文情势变化特征研究
2021-11-08党晓菲
科技风 2021年30期
摘要:本文以长江上游为研究对象,基于长江上游屏山站和寸滩站两个断面的流量时间序列资料,从水文情势的变化特征入手,运用Matlab软件中的Db3小波和Morlet连续复小波,进行周期性、突变性等规律性分析。研究结果表明:(1)屏山站1996年以后流量处于持续下降趋势,寸滩站流量呈现出整体下降的趋势,1985年以后出现快速持续减小;(2)屏山站年均流量序列在尺度6年、18年、29年左右時的小波方差最为显著,寸滩站年均流量存在四个主周期分别为6年、13年、18年、29年。
关键词:小波分析;水文情势变化特征;长江上游;趋势性;周期性
1 理论与方法
1.1 基于小波消噪的趋势性分析
小波分析是1984年法国油气工程师Morlet提出的一种时频可调节的局部化分析方法[],小波分析的关键和前提是引入基本小波函数,对不同尺度下所有小波系数的平方值在时间域上积分,可得到小波方差,小波方差反映了信号在不同尺度下周期震荡的强弱,小波方差随尺度的变化过程,称为小波方差图,反映信号能量随尺度的分布,可以用来确定信号中不同种尺度扰动的相对强度和存在的主要时间尺度,即主周期。
由于天然和人为因素的影响,原始的水文时间序列含有噪声等随机成分[],噪声多包含在较高频率序列中,所以小波消噪首先要对水文时间序列进行小波分解。水文时间序列的消噪是基于正交小波的Mallat算法进行的滤波,实现高频成分和低频成分的有效分离,将分解序列进行阈值量化处理并重构获得消噪序列。……
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