基于HHT方法的三水站月均流量序列的多时间尺度分析.pdfVIP

第5期 广东水利水电 No．5 2011年5月 GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWER Mav．2011 基于HHT方法的三水站月均流量序列的多时问尺度分析 钱海强 (广东省水文局佛山分局，广东佛山528000) 摘要：应用基于经验模态分解(EMD)的HilberI—Huang ～2009年的月均流量序列进行多时间尺度分析，结果表明：网河区顶端三水站的月均流量具有明显的年内(0．27～0．58a)、 2015年三水站来水量呈上升趋势。 关键词：三水站；Hilbea—HuangTI‘ansform(HHT)方法；月均流量 中图分类号：P333 文献标识码：B 文章编号：1008一0112(2011)05—0032—03 随着珠江流域社会经济的快速发展和气候的变化， 目与过零点数目相等或最多相差一个；第二，时间序列 珠江i角洲网河区顶端三水站来水情势亦不断改变，不 的任意点上，由极大值确定的包络与由极小值确定的包 同时代的月均流量特点具有明显差异。研究三水站月 络的均值始终为零。通过EMD分解，任何复杂的信号 均流量的变化特征能够为今后三角洲网河区的综合整 都可以表示为有限个IMF之和。5J。分解过程如下： 治规划、合理开发航运资源以及水利防洪、拒咸等提供 ①找出原始信号算(t)的所有局部极大值和局部极 理论依据，并具有重要的现实意义。 小值点，然后根据3次样条插值分别拟合为原始数据序 已有研究者采用主成分分析、功率谱分析和小波分 列的上包络线戈。。(t)和下包络线戈‰(t)；求出上下包络 析方法对西北江网河的月均流量进行研究¨叫1。近年 来，一种新的非线性、非平稳数据的时频分析方法—— Transform(HHT)在物理海洋学、水文学 Hilbert—Huang 满足IMF的2个条件，则对h，重复上述操作得到h。。= 等领域得到广泛应用”j。由于HHT方法是一种非平稳h，一m…其中m．，为h。上下包络的均值。重复该过程， 信号分析方法，且具有自适应性，能够有效克服小波变 换依赖小波基选取的缺点，而径流时间序列具有非线性 信号中分离出来的第一个IMF，其中包含信号局部最小 和非平稳特征，因此，本文采用基于经验模态分解 的尺度部分。 Mode (EMD，EmpiricalDecomposition)的HHT方法，对 ②把C。从原始数据中分离出来得到r。(t)，即r，(t) 三水站的月均流量序列进行多时间尺度分析。 1数据资料和方法 到r。(t)基本上呈现单调趋势或很小，可视为计算误差 1．1数据资料 时即可停止，此时有： 本文收集三水水文站的1960～2009年月均流量资料。 n 1．2 Hilbert—HuangTransfoFIll(HHT)方法 石(￡)=∑c。(￡)+_(f) (1) 2l 1)经验模态分解(EMD)算法 至此得到n个IMF分量和一个趋势项L(￡)分量。 经验模态分解(EMD)旨在通过对非线性非平稳信 2)Hilbert变换和Hilbert谱 号的分解获得一系列表征信号特征时间尺度的本征模 Mode 态函数(IMF，IntrinsicFunction)，这些IMF必需能换，进而求出瞬时频率，得到Hilbert谱∞J。 够满足2个条件：第一，整个时问序列的极大极小值数 收稿日期：2011—01—17 作者简介：钱海强(