天山北麓玛纳斯河径流规律的分析

采用Morlet小波函数,对玛纳斯河年径流时间序列变化特征进行了多时间尺度分析,并利用小波变换时频局部化功能,将水文序列的频率特征在时间域上展现出来,得出了各种周期的强弱和分布情况,揭示了玛纳斯河径流变化多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下的径流序列变化周期和丰枯突变点,并通过小波方差检验,得出玛纳斯河年径流时间序列存在27年、16年和22年左右的周期变化,这是玛纳斯河年径流在时间域内变化的主要特性.     

青藏高原冬季热源多尺度变化及影响因素分析

利用日本气象厅提供的JRA-55再分析资料,对1980-2017年青藏高原冬季热源的时空特征进行了分析.小波分析结果表明,青藏高原的冬季热源在年际尺度上存在阶段性周期变化,其中在4～8 a尺度上的周期振荡较为明显;在年代际尺度上热源具有持续的周期变化特征,在10～16 a尺度上周期振荡最为剧烈,具有12 a左右的主周期.利用集合经验模态分解和小波相干谱探讨了冬季厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)与青藏高原热源变化之间在多时间尺度上的关系.冬季ENSO和NAO与青藏高原热源之间最显著的联系主要发生在年代际尺度上, ENSO与热源存在连续显著的滞后相关,而NAO与热源存在长时间的显著正相关.在年际尺度上, ENSO和NAO与青藏高原热源之间存在不同的阶段性相关关系.     

基于小波分析的黄河河川径流变化规律研究

采用Morlet小波函数,分别对黄河上、中、下游河川径流序列进行小波分析,揭示了黄河上、中、下游河川径流变化多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下的径流序列变化周期和丰枯突变点.通过小波方差检验,得出黄河上、中、下游径流变化第一主周期均为22年.经径流变化趋势分析,预测黄河上、中、下游大约在2003～2012年均将处于偏丰期,结果表明上、中、下游河川径流变化具有同步性.     

南洞地下河最枯径流的周期变化及趋势分析

通过运用基于小波分析和重标极差分析的研究方法,对南洞地下河总出口24a最枯径流的周期变化和趋势进行分析与讨论。研究结果表明,4a、10a和15a3个周期的波动控制着南洞地下河最枯径流在1990-2013年时间域内的变化特征,其中10a的周期震荡最强,为流域年最枯径流变化的第一主周期;15a、4a尺度为最枯径流变化的第二、第三周期。在4a、10a和15a3个时间尺度下的赫斯特指数分别为0.315 60、0.573 28、0.740 43,说明未来4a尺度下最枯径流的变化趋势与过去相反,而未来10a和15a等较长尺度下的趋势变化与过去的变化相似。研究结果为南洞地下河最枯水期水资源的开发与调配提供了参考。     

基于小波的三江源年径流变化的周期性分析及趋势预测

为了研究三江源径流演变规律,用小波分析方法对三江源唐乃亥、直门达、香达站52年(1956-2007)径流时间序列变化进行了多尺度周期性分析.每个站都有各自的径流丰枯变化周期,三个站作为组成三江源的整体又有共同的周期变化特性.从小波变换时频分布图中得出以下结论:唐乃亥站表现为23年、18年、8年、4年尺度周期变化,直门达站为23年、17年、9年、7年尺度周期变化,香达站为23年、16年、8年尺度周期变化.经小波方差图对主要周期的检验,证明前述结论是正确的.可以看出,三个站表现出了23年的共同周期,同时具有唐乃亥站18年、直门达站17年、香达站16年的近似周期,并且唐乃亥站和香达站有8年的共同周期(直门达站为9年).1956-2007年间,直门达9年尺度下径流变化趋势与香达8年尺度下径流变化趋势非常相似.研究还表明,三个站径流表现出了一致的变化趋势,即2007年以后一段时间内径流还将处于偏丰期,一般持续到2009年,2010-2014年径流将处于偏枯阶段.     

河流之间径流变化关系不确定性的多时间尺度SPA研究

针对小波变换的不足之处,以及河川径流变化所具有的复杂多时间尺度性和不确定性,为深入研究河流之间年径流量变化的关系,以汾河河津水文站和沁河武陟水文站为例,首先运用:EMD方法对二者1956年-2000年还原后的天然径流量时序进行多时间尺度分解,得到具有不同周期的波动分量;再运用SPA方法对由此得到的集对进行研究.结果表明,汾河与沁河年径流量变化关系的同、异、反特性具有显著的时间尺度性,即二者的同一性主要体现在短周期尺度水平上,差异性主要体现在中短周期尺度水平上,对立性主要体现在中长周期尺度水平上.     

基于希尔伯特-黄变换与小波方法的径流序列分析

将希尔伯特-黄变换方法用到黄河三门峡站的天然年径流水文的分析与识别中,分解得到不同尺度下的固有模态函数;与小波分解方法对比,仿真出的径流变化成分不仅在时域上,而且在频谱上把低频信号中奇异信号的局部变化刻画出来,并具有更加清晰的物理意义;为水文径流序列的演变模式研究提供了一种新的分析方法.     

汤河流域降水径流变化趋势分析

基于汤河1970—2014年的降水、径流量数据,利用滑动平均、相关分析、累积距平及M-K突变检验法,对近45a间的降水量、径流量的变化趋势以及两者间的关系进行了分析.结果表明:(1)在年际尺度上,1970—2014年降水与径流均呈不显著下降趋势,年降水量减少速率为11.48mm/(10a),年径流量减少速率为45.27亿m~3/(10a);降水径流突变年份均发生于1976年;在年内尺度上,流域夏季降水量占全年63.48%,年均降水不均匀系数为0.43,多年来有不显著升高趋势,年均径流不均匀系数为0.36,多年来有不显著降低趋势.(2)多年来,年降水量、年径流量显著相关;在年内,夏季降水与径流相关性最大,且径流与降水的相关存在延迟性.(3)空间上,流域多年平均降水量在春、秋和冬季由北到南减少,夏季由北到南增多.径流与降水变化紧密相连,同时人类活动对径流调控起到了一定作用.     

小波基带宽的变化对结构损伤识别的影响

分析了小波变换在结构损伤检测中的应用 ,证实选择具有不同带宽小波基对检测结果可起到关键性作用 .小波变换可以看作是一组带通滤波器 ,小波滤波器通过多尺度带通和自相关加强特性 ,对结构的动力信号进行实时检测 .利用灵活的多尺度带通小波滤波器组 ,对结构振动信号作滤波分析 ,结构所有的自然频率特性可以同时在时频空间出现 .通过观察不同带宽内振动信号的时频变化来判断结构损伤存在     

淮河上中游年径流变化特性分析

基于淮河干流上游、中游4个水文站1951-2010年径流资料,采用累积距平、mann-kendall非参数检验法对淮河径流年际变化的趋势性及突变型进行研究;采用小波分析法对淮河径流变化特征进行研究,讨论淮河流域不同时间尺度下的丰、枯交替变化周期规律.研究结果表明:淮河流域径流量年纪丰枯变化剧烈,年径流序列在1956年均出现突变,1956-1961年、1975-1979年、1991-1995年处于下降趋势,2001-2008年处于上升趋势;在第1主周期27年尺度上,年径流量共经历了3个丰、枯水期变换,平均变换周期为17年左右.     

九寨沟世界遗产地旅游流时间特征分析

引入4种指数和小波分析工具定量探讨九寨沟旅游流的时间特性。以morlet母小波对1994-2006年逐月和2003-2006年逐日两个旅游流时间序列实施小波变换,揭示了九寨沟旅游流多时间尺度的复杂结构,分析了不同尺度下的周期性。结果表明：在年际尺度上,旅游流呈现出三次函数增长方式,其年内分布为明显的三峰型;在月际尺度上,旅游流季节波动特性逐步变小;近13年来,旅游流存在1年左右的变动周期,尤在近4年表现强烈,此外该时段还在50～70天小尺度上存在周期现象。小波分析的时频局部化特性可以展现旅游流时间序列的精细结构,为分析旅游流时间特性提供了一种新途径。     

多尺度小波边缘检测算法研究

根据采用小波变换提取图像边缘的多尺度特性,对小波多尺度间的相关性进行了分析,提出多尺度小波变换相关算子,分析了相关算子的滤波特性,利用相关算子对图像的多尺度边缘信息进行了优化。既保留了图像中重要的细节边缘信息,又剔除大量的冗余边缘和虚假边缘,有效地提取出了图像的特征边缘。     

基于Morlet小波的径流突变检测

将小波理论引入径流序列的变异检测,从理论上证明了Morlet小波系数的过零点有可能是时间序列的突变点,对过零点进行统计检验,确定真实的突变点。分析渭河华县站1961—2006年径流尺度变化特征,形成各种尺度正负相间的震荡中心,其3个明显的周期变化规律分别为:1972年以前华县站的年均径流量基本以10年为周期产生振荡;1982—2001年基本以7～8年为周期振荡;在14～16年周期非常显著,且具有全域性。找到15年尺度下可能的突变点,应用Yamamoto检验法进行进一步的诊断,识别出1972年、1982年、1994年为径流突变点。     

开敞式水泵吸水池内部流动的信号测量与分析

为了研究水泵吸水池内部漩涡流动的非定常特性,测量了该流动的压力信号和振动信号,并用小波互相关分析的方法对所测信号进行处理。使用该方法,可以得到任意两种信号在不同尺度下的相互关系,并且通过与传统互相关分析方法的对比,得到了两种信号的主导相关尺度。分析结果表明,水泵吸水池内部流动所引起的压力和振动变化关系密切,都是由吸入涡的非定常特性引起的。     

近50年来黄河人海水沙通量变化的多尺度分析

基于利津站近50年来的水沙通量资料,利用功率谱、交叉谱和小波分析对黄河入海水沙通量的多尺度变化特征进行了研究．谱分析结果显示,黄河入海水沙通量呈现明显的年际和年代际变化特征,径流量和输沙量在2．11,2．53,4．75和12．67a的时间尺度上具有显著的相关关系,年代际变化尺度上输沙量滞后于径流量1．76a左右,通过小波分析发现：20世纪70年代之前黄河入海水沙通量强度大且年际与年代际变化特征明显,而其后各种时间尺度的变化呈减弱趋势；水沙通量多尺度振荡的直接原因是黄河上中游流域降水量的周期性变化,而根本原因是西太平洋副热带高压的年际(准两年)和年代际振荡,且流域降水量多尺度振荡的递减特征导致了黄河入海水沙通量多尺度变化幅度的减弱趋势,黄河入海泥沙通量多尺度变化的强弱与三角洲淤进速率的快慢基本吻合。     

小波滤波器的构造及其在环境研究中的应用

在环境研究领域,连续观测的数据(时间序列)几乎全都是具有多尺度性质的测量信号.观测数据之所以具有多尺度性质,一方面是因为其自身存在多尺度性质,另一方面往往受到外界各种因素的影响,而这些影响因子又存在不同的时间和空间尺度.为了解析生态环境过程的动态变化及其规律性,往往对连续观测数据首先进行滤波去"噪"(如干扰、误差、错误等),保留真实、客观、主要的信号.为此,本文利用小波分析的方法构造了带通滤波器,并用其分析得出了水环境中连续观测数据的变化规律.小波分析是时间--频率分析领域近年来迅速发展的一种新技术,具有多时间尺度,多层次和多分辨的特性,已被广泛地应用在信号分析、信息分析和地球科学研究上.本文首先对常见的几种小波基的尺度函数和小波函数作了功率谱分析,发现dmey(discrete Meyer wavelet)小波的高通和低通较其他小波函数更近似理想滤波器;为此利用dmey小波设置了带通滤波器,并以NINO3指数为例,检验了此滤波器,研 .究表明此滤波器有着较好的带通滤波效果.进而,用此滤波器对太湖现场实测的水深和降水数据进行了滤波,分析发现太湖水深变化在周以上尺度主要受降水影响;此外,太湖水深变化还存在1 d和0.5 d的显著周期变化.     

基于小波分析的黄河源区年径流变化分析

根据流域特点,把整个黄河源区划分三部分,分别运用小波分析对各部分的年时间序列和年径流序列进行了分析。通过小波分析图显示了河源区年均流量变化的多时间尺度结构;不同时间尺度下年均流量的周期强弱变化和分布情况,以及突变点的位置分布。根据小波方差检验得出的主要周期可对未来年均流量变化进行预测。     

基于连续小波变化的心音信号时频分析

将连续小波变换应用于心音信号的分析中。连续小波变换因为尺度连续变化 ,可以充分表现小波分析的优越性。为了解决在分析尺度范围大 ,小波函数和信号中心频率较高条件下引起计算量大的问题 ,在基于 Mellin变化的连续小波快速算法的基础上提出了同比展宽法。连续小波变化可以表现心音信号在频域上的动态变化。通过对正常人和心肌病患者的不同样本分析 ,发现他们在变换后的时频分布上表现出明显的差异。结果表明连续小波变化是一种分析心音信号的有效方法。     

北江流域径流序列年内分配特征及其趋势分析

以石角站45 a的实测月径流资料为基础,研究了北江流域径流年内分配变化规律。通过计算径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标发现,北江径流量具有显著的洪枯季节变化,20世纪50、60年代的径流年内分配较不均匀,而70年代以来,径流年内分配较为缓和。选用db3小波函数,对各指标进行3层分解,以尺度水平3下的低频系数单支重构序列观察各指标的变化趋势,发现北江流域年内分配不均匀性指标显示为缓慢下降的趋势,尤其是70年代以后,这很可能是流域内人工水利设施对径流调节力度加大的缘故。对降雨序列的年内分配指标进行类似的分析后认为,径流不均匀系数等指标在趋势上变化的原因是流域内人工水利设施对径流的调节力度加大了。     

近50年来黄河入海水沙通量变化的多尺度分析

基于利津站近50年来的水沙通量资料，利用功率谱、交叉谱和小波分析对黄河入海水沙通量的多尺度变化特征进行了研究. 谱分析结果显示，黄河入海水沙通量呈现明显的年际和年代际变化特征. 径流量和输沙量在2.11， 2.53， 4.75和12.67a的时间尺度上具有显著的相关关系，年代际变化尺度上输沙量滞后于径流量1.76a左右. 通过小波分析发现：20世纪70年代之前黄河入海水沙通量强度大且年际与年代际变化特征明显，而其后各种时间尺度的变化呈减弱趋势；水沙通量多尺度振荡的直接原因是黄河上中游流域降水量的周期性变化，而根本原因是西太平洋副热带高压的年际（准两年）和年代际振荡，且流域降水量多尺度振荡的递减特征导致了黄河入海水沙通量多尺度变化幅度的减弱趋势. 黄河入海泥沙通量多尺度变化的强弱与三角洲淤进速率的快慢基本吻合.