基于極點對稱模態(tài)分解的石羊河流域出山徑流特征分析

摘 要：隨著全球氣候變化加劇，石羊河流域水資源緊缺日益嚴重，利用合理方法研究徑流的變化規(guī)律對水資源規(guī)劃管理尤為重要。基于石羊河流域１９５６—２０１８ 年出山徑流量時間序列，利用極點對稱模態(tài)分解（ＥＳＭＤ） 方法，分析石羊河出山徑流序列的周期變化、突變特征和變化趨勢，并利用Ｍｏｒｌｅｔ 小波分析、Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ 檢驗法及Ｒ／ Ｓ 分析法進行對比驗證分析。結果表明：ＥＳＭＤ 方法能夠高效地分析處理徑流數(shù)據(jù)；石羊河出山徑流序列存在３．０、７．３、１２．６ ａ 的周期變化，不同時間尺度發(fā)生突變的時間不同；預測短期內(nèi)石羊河出山徑流量仍將持續(xù)增加，但是長期必然呈現(xiàn)減少趨勢。

關鍵詞：出山徑流；極點對稱模態(tài)分解；Ｍｏｒｌｅｔ 小波分析法；周期分析；突變；石羊河流域

中圖分類號：Ｐ３３３ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０８．００７

引用格式：趙國棟，謝飛，王英．基于極點對稱模態(tài)分解的石羊河流域出山徑流特征分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（８）：３８－４２．

０ 引言

石羊河流域的水資源相對較少，但是開發(fā)利用率較高。２１ 世紀以來，隨著全球氣溫日益升高以及區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展用水需求的增加，石羊河流域來水整體呈現(xiàn)減少趨勢，加劇了石羊河流域的用水矛盾。研究石羊河流域徑流的變化特征及未來演變趨勢，對于后續(xù)流域水資源開發(fā)和利用具有重要意義。

一些學者探討了石羊河流域徑流的流向和水資源等：李瑤等［１］ 采用ＳＷＡＴ 模型和基于Ｂｕｄｙｋｏ 假設的彈性系數(shù)法進行徑流變化歸因?qū)Ρ确治?，結果表明近６０ ａ蔡旗站年徑流量呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，并在１９７２ 年和２００２ 年發(fā)生突變，人類活動是引起石羊河流域徑流變化的主要因素；王漢卿等［２］ 對石羊河流域１９５６—２０１６ 年降水、蒸發(fā)及天然徑流量序列進行統(tǒng)計分析，并利用諧波與小波相結合的方法，預測未來石羊河流域地表水資源將出現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢；李育鴻等［３］ 采用加法模型對石羊河流域水文站年徑流量的非平穩(wěn)時間序列進行模擬和預報，發(fā)現(xiàn)石羊河徑流序列呈現(xiàn)整體減少趨勢，預測２０１７—２０２０ 年為豐水年；王貴忠［４］ 根據(jù)石羊河流域８ 個出山口水文站５５ ａ較長序列水文資料，采用Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ 檢驗等方法分析流域徑流的變化規(guī)律，結果表明，石羊河流域多數(shù)時間處在平水、枯水狀態(tài)，在未來較長一段時間內(nèi)流域出山徑流將不斷減少。上述研究從不同角度分析了石羊河流域徑流的變化規(guī)律，能夠為流域水資源開發(fā)等工作提供參考。