基于小波变换的螺河径流、降水和蒸发时频 变化及相关性分析.pdf

第8期2 0 2 3年8月广东水利水电G U A N G D O N G WA T E R R E S O U R C E S A N D HY D R O P OWE RN o.8A u g.2 0 2 3基于小波变换的螺河径流、降水和蒸发时频变化及相关性分析曾广建(广东省水文局汕头水文分局,广东 汕头 5 1 5 0 4 1)摘 要:运用小波变换对螺河1 9 6 82 0 2 2年的年径流、年降水和年蒸发进行多时间尺度特征分析,并利用交叉小波变换,从多时间尺度上探讨了年径流与年降水、年蒸发在不同时频中的相关性。结果表明:年径流主周期为1 6a,次周期为4a、8a、1 2a和2 4a;年降水主周期为1 2a,次周期为4a、8a、1 6a和2 8a;年蒸发主周期为2 2a,次周期为1 0a和1 5a。预测2 0 2 3年螺河径流和降水还处于偏枯(偏少)期,蒸发还处于偏大期,且在1 6a时间尺度下,2 0 2 5年前后径流和降水将由偏枯(少)转为偏丰(多),在1 5a时间尺度下,2 0 2 5年前后将为蒸发偏大向蒸发偏小转变时期。年降水与年径流表现出相当好的正相关性;年蒸发与年径流总体表现为负相关性,蒸发也是影响径流变化的因素之一,但其对径流的影响程度不及降水。关键词:径流;降水;蒸发;相关分析;小波变换;螺河中图分类号:P 3 3 3.1 文献标识码:B 文章编号:1 0 0 8-0 1 1 2(2 0 2 3)0 8-0 0 1 7-0 7 收稿日期:2 0 2 3-0 2-1 6;修回日期:2 0 2 3-0 3-2 5作者简介:曾广建(1 9 8 9-),男,硕士,工程师,主要从事水文测验、水文计算、水资源评价及分析工作。螺河是汕尾市最长的河流,具有丰富的水能资源,为汕尾市重要的水源地,是粤东沿海独流入海诸河之一,自成水系。随着近几年螺河水资源的进一步开发利用,如螺河-黄江连通工程、陆河抽水蓄能电站工程等项目的开展建设,探讨螺河流域径流的变化规律及影响因素,不仅可为该流域水资源的开发利用提供提供重要的参考依据,而且对当地生态环境保护、生态环境建设具有重要的意义(流域水系如图1所示)。径流、降水和蒸发是水文循环的基本要素,其变化均具有复杂的随机性和不确定性1,而三者又相互影响,因此,探讨它们自身的变化规律及相关性一直是水文领域的研究热点2-9。小波分析作为多时间尺度分析的理想工具,已经广泛地应用于河川径流量和气候因子相关关系的研究中1 0。本文基于螺河流域主要控制站蕉坑站的实测径流资料、蒸发资料以及降水资料,采用M o r l e t小波变换,分别对螺河5 5 a(1 9 6 82 0 2 2年)以来年径流量、年降水量和年蒸发量的变化特性和周期性进行分析,并采用交叉小波变换和小波相干分析方法,对径流和降水、径流和蒸发在时域和频域中的多尺度相关性和周期性进行分析。与传统的相关分析相比较,能够更为准确的评估螺河流域径流的变化特征、降水及蒸发对径流的影响。图1 螺河流域水系示意711 研究区域螺河发源于陆河县南万镇西南角的三神凸(海拔1 1 3 1 m)东坡,流域面积为1 3 5 6 m2,干流全长为1 0 2 k m,河 床 比 降 为2.6 9;年 平 均 径 流 量 为2 3.6亿m3,其中49月的径流量占全年的8 0%以上;历史最大流量为3 4 6 0 m3/s(2 0 1 3年),最小流量为0.1 5 m3/s(1 9 6 3年)。螺河上游山区植被情况较好,大部分土地为林木和草地,中、下游草木稀少,水土流失较严重,下游地势低洼,易受潮水顶托,涝渍严重。2 研究方法和数据来源2.1 连续小波变换在对水文时间序列的基本刻画中,常常采取时域和频域两种基本形式。时域分析是从时间域上描述水文序列,具有时间定位能力,频域分析是关于水文时间序列采样率、周期等变化的信息。而小波变换是通过将时间序列分解到时域和频域内,从而得出时间序列的显著的波动模式,即周期变化,以及其时间格局。2 0世纪8 0年代初由M o r l e t提出的具有时频多分辨功能的小波分析(W a v e l e t A n a l y s i s)为更好分析水文时间序列时频变化特征奠定了基础1 1。因此本文采用M o r l e t小波对年径流量、年降水量及年蒸发量时间序列分别进行小波变换,小波系数为:Wf(a,b)=a-1/2Nk=1f(k)ei d te-t2/2(1)式中:a 尺度因子,反映小波的周期长度;b 时间因子,反映时间上的平移。Wf(a,b)随参数a和b变化,作出以b为横坐标,a为纵坐标的关于Wf(a,b)的二维等值线图,称为小波变换系数图,用于分析时间序列不同时间尺度周期变化及其在时间域中的分布,从而判断降水序列多时间尺度演变特征和突变特征。2.2 交叉小波变换交叉小波变换(XWT)1 2-1 3是将小波变换与交叉谱分析相结合,从多时间尺度来研究两时间序列在时频域中的相关关系。两个时间序列xn和时间序列yn的交叉小波变换定义为:时间序列xn的小波系数矩阵Wx与时间序列yn的小波系数矩阵Wy的复共轭矩阵Wy*,两个矩阵点乘得到时间序列xn和时间序列yn的交叉小波系数矩阵Wxy,具体列式为:Wx y=WxWy*(2)交叉小波能量谱密度为Wx y,其值越大,表明两个时间序列之间具有共同的高能量区,彼此相关越显著。交叉小波谱的显著性检验采用置信水平为9 5%的红噪声检验1 4。2.3 小波相干谱交叉小波能量谱重点突出显示两时间序列在高能量区的相互关系,但是对低能量区的反映却不明显1 5。小波相干谱(WT C)用来度量时频空间中两个时间序列局部相关的密切程度,涵盖了其低能量区的相互关系。小波相干定义为:R2(s)=S(s-1Wx y(s)2S(s-1Wx(s)2)S(s-1Wy(s)2)(3)式中:S 为平滑算子。小波相干值R2介于01之间,可看作是在时频空间下的局部相关系数,其值越大说明相关性越强。2.4 数据来源径流数据和蒸发数据采用螺河的控制站蕉坑站1 9 6 82 0 2 2年的数据,雨量数据采用蕉坑站控制断面以上的各安、青年、屯埔、下葫、蕉坑等5个雨量站1 9 6 82 0 2 2年的年降水数据,通过泰森多边形法求得研究区域的年降水量。该研究数据均通过广东省水文局整编,站点空间分布较均匀、时间序列较长、数据完整可靠。3 结果与分析3.1 径流量、降水与蒸发周期变化分析对螺河流域的控制站蕉坑站的标准化年径流序列、标准化年蒸发序列和5个雨量站的标准化年降水序列进行连续小波复值变换,对小波变换系数的实部、模平方、方差等进行分析,得出螺河流域的年径流、年降水和年蒸发的多时间尺度变化规律。3.1.1 小波变换实部时频特性和小波能量多尺度特征分析1)年径流分析:图2 a为标准化年径流序列小波系数实部等值线图,浅色部分为小波系数实部值大于0,表示径流偏丰;深色部分为小波系数实部值小于0,标志径流偏枯;等值线为0时,表示为径流发生突变。图中清晰地显示出了年径流的时间尺度变化、突变点的分布以及位相结构等。在2 23 0a时间尺度上,尺度中心为2 6a,年径流经历了6个丰、枯交替812 0 2 3年8月 第8期曾广建:基于小波变换的螺河径流、降水和蒸发时频变化及相关性分析N o.8 A u g.2 0 2 3循环特征和7个震荡中心,震荡中心依次为1 9 6 0年代末期、1 9 7 0年代末期、1 9 8 0年代末期、1 9 9 0年代后期、2 0 0 0年代中期、2 0 1 0年代中期和2 0 2 0年代中期,表明现阶段年径流仍处于处于偏枯期;在1 02 0a时间尺度上,尺度中心为1 6a,该尺度的周期震荡信号最明显,经历了1 1个丰、枯交替循环特征和1 2个震荡中心,震荡中心依次为1 9 6 8年、1 9 7 3年、1 9 7 7年、1 9 8 1年、1 9 8 5年、1 9 8 9年、1 9 9 6年、2 0 0 2年、2 0 0 7年、2 0 1 2年、2 0 1 6年和2 0 2 0年,表现为“丰枯”交替的准两次变换,该时间尺度上表明今年的年径流仍旧处于偏少期;在26a时间尺度上,尺度中心为4a,该尺度上揭示出目前年径流处于由枯转丰的时期,表明2 0 2 3年有可能为偏丰水年。图2 b绘制了标准化年径流序列M o r l e t小波变换模平方的等值线图,该图可以看出不同周期下震荡的能量大小。在整个径流序列中1 0 1 8a时间尺度下的能量最强,基本贯穿整个时间序列,表现出的周期性最强,震荡中心为1 9 9 2年前后和2 0 1 2年前后;2 3 3 0a时间尺度下能量也十分强,主要发生在2 0世纪9 0年代初至今,震荡中心为2 0 1 2年左右;其次2 6a时间尺度上,分别在1 9 6 91 9 7 6年、1 9 7 91 9 8 8年、1 9 9 62 0 1 2年和2 0 1 7至今期间表现明显,其余表现则较弱。2)年降水分析:图2 c为标准化年降水序列小波系数实部等值线图。从图中可以看出存在3种尺度的周期变化,分别是2 2 3 2a、92 1a和36a,这与年径流的时间尺度非常相似。在2 23 2a时间尺度上,尺度中心为2 8a,年降水经历了6个多、少交替循环特征和7个震荡中心,震荡中心依次为1 9 6 0年代中期、1 9 7 0年代后期、1 9 8 0年代中后期、1 9 9 0年代中期、2 0 0 0年代后期、2 0 1 0年代中期和2 0 2 0年代中期,表明现阶段年降水仍处于处于偏少期;在9 2 1a时间尺度上,尺度中心为1 6a,该尺度的周期震荡信号比较明显,经历了1 1个丰、枯交替循环特征和1 2个震荡中心,震荡中心依次为1 9 6 8年、1 9 7 2年、1 9 7 5年、1 9 7 9年、1 9 8 4年、1 9 8 8年、1 9 9 5年、2 0 0 1年、2 0 0 7年、2 0 1 2年、2 0 1 6年和2 0 2 2年,表现为“多少”交替的准两次变换,该时间尺度上表明今年的年降水仍旧处于偏少期;在3 6a时间尺度上,尺度中心为4a,该尺度上揭示出目前年降水处于由少转多的时期,表明2 0 2 3年降水有可能会偏多。图2 d绘制了标准化年降水序列M o r l e t小波变换模平方的等值线图。在整个降水序列中91 7a时间尺度下的能量最强,基本贯穿整个时间序列,表现出的周期性最强,震荡中心为2 0 0 8年前后;2 3 3 0a时间尺度下能量一般,主要发生在2 0 1 02 0 1 3年和2 0 1 42 0 1 6年,震荡中心分别为2 0 1 1年和2 0 1 5年;其次27a时间尺度上,分别在1 9 6 81 9 7 7年、1 9 7 92 0 2 0年表现明显,其余表现则较弱。a 标准化年径流小波变换的实部 b 标准化年径流小波变换的模平方c 标准化年降水小波变换的实部 d 标准化年降水小波变换的模平方912 0 2 3年8月 第8期广东水利水电N o.8 A u g.2 0 2 3e 标准化年蒸发小波变换的实部 f 标准化年蒸发小波变换的模平方图2 小波变换的实部和模平方的时频分布示意 3)年蒸发分析:图2 e为标准化年蒸发序列小波系数实部等值线图。从图中可以看出存在2种尺度的周期变化,分别是1 7 2 8a和6 1 3a。在1 7 2 8a时间尺度上,尺度中心为2 2a,年蒸发经历了7个大、小交替循环特征和8个震荡中心,震荡中心依次为1 9 7 0年代初期、1 9 7 0年代后期、1 9 8 0年代中期、1 9 9 0年代初期、1 9 9 0年代后期、2 0 0 0年代中期、2 0 1 0年 代中期和2 0 2 0年代初期,表明现阶段年蒸发正处于偏大期,且处于震荡中心;在61 3a时间尺度上,尺度中心为1 0a,经历了1 7个丰、枯交替循环特征和1 8个震荡中心,表现为“小大”交替的准两次变换,该时间尺度上也表明今年的年蒸发处于偏大期。图2 f绘制了标准化年蒸发序列M o r l e t小波变换模平方的等值线图。从图中可以看出,在整个蒸发序列中1 7 3 2a时间尺度下的能量最强,基本贯穿整个时间序列,表现出的周期性最强,震荡中心为2 0 1 2年前后;7 1 3a时间尺度上,在1 9 6 81 9 8 9年表现明显,中心为1 9 6 9年,其余表现则较弱。3.1.2 小波方差检验主周期分析小波方差随时间尺度a的变化过程称为小波方差图,反映了波动的能量随尺度的分布。通过小波方差图,可以确定时间序列中存在的主周期。从小波方差变化图3 a中可以看出年径流方差图存在有5个极大值,分别为4a、6a、1 2a、1 6a、2 6a时间尺度,其中1 6a峰值最大,1 2a峰值次之。因此,在年径流上主周期为1 6a,次周期为4a、8a、1 2a和2 4a;年降水方差图存在有5个极大值,分别为4a、8a、1 2a、1 6a、2 8a时间尺度,其中1 2a峰值最大,8a峰值次之。因此,在年降水上主周期为1 2a,次周期为4a、8a、1 6a和2 8a;年蒸发方差图存在有3个极大值,分别为1 0a、1 5a和2 2a时间尺度,其中2 2a峰值最大。因此,在年蒸发上主周期为2 2a,次周期为1 0a和1 5a。3.1.3 径流、降水与蒸发序列的多时间尺度变化分析根据小波方差检验周期的结果,选择波动能量较强的主周期绘制相对尺度下的的小波变换系数实部图。根据不同时间尺度对应的小波变换系数实部图,分析水文时间序列的丰枯变化和突变年。1)年径流:图3 b绘制了年径流不同尺度下小波变换系数实部变化过程,当a=1 6时,年径流丰枯突变点发生在1 9 7 2年(偏枯偏丰)、1 9 7 7年(偏丰偏枯)、1 9 8 2年(偏枯偏丰)、1 9 8 8年(偏丰偏枯)、1 9 9 3年(偏枯偏丰)、1 9 9 9年(偏丰偏枯)、2 0 0 4年(偏枯偏丰)、2 0 0 9年(偏丰偏枯)、2 0 1 4年(偏枯偏丰)、2 0 2 0年(偏丰偏枯)。根据这种趋势可以预测在1 6a时间尺度下,2 0 2 5年前后将为偏枯偏丰的突变年,先今螺河流域仍处于偏枯年。当a=6时,年径流丰枯突变点有2 6个,由于时间尺度较小,丰枯交替较为频繁。根据这种趋势,可以预测在6a时间尺度下,2 0 2 3年前后将为偏枯偏丰的突变年。2)年降水:图3 c绘制了年降水不同尺度下小波变换系数实部变化过程,当a=1 6时,年降水突变点发生在1 9 7 1年(偏少偏多)、1 9 7 7年(偏多偏少)、1 9 8 2年(偏少偏多)、1 9 8 7年(偏多偏少)、1 9 9 3年(偏少偏多)、1 9 9 8年(偏多偏少)、2 0 0 4年(偏少偏多)、2 0 0 9年(偏多偏少)、2 0 1 4年(偏少偏多)、2 0 2 0年(偏多偏少)。根据这种趋势,可以预测在1 6a时间尺度下,2 0 2 5年前后将为降水偏少偏多的突变年;当a=1 2时,年降水突变点有1 4个,分别为1 9 6 9年、1 9 7 3年、1 9 7 7年、1 9 8 2年、1 9 8 7年、1 9 9 1年、1 9 9 4年、1 9 9 8年、2 0 0 2年、2 0 0 6年、2 0 1 0年、2 0 1 3年、2 0 1 7年和2 0 2 2年。根据这种趋势,可以预测在1 2a时间尺度下,2 0 2 6年前后将为降水偏多022 0 2 3年8月 第8期曾广建:基于小波变换的螺河径流、降水和蒸发时频变化及相关性分析N o.8 A u g.2 0 2 3偏少的突变年;当a=8时,年降水丰枯突变点有2 2个,由于时间尺度较小,降水(多、少)交替较为频繁。根据这种趋势可以预测在8a时间尺度下,2 0 2 4年前后降水将由多转变为少。3)年蒸发:图3 d绘制了年蒸发不同尺度下小波变换系数实部变化过程,当a=2 2时,年蒸发突变年分别为1 9 7 5年(偏小偏大)、1 9 8 2年(偏大偏小)、1 9 8 8年(偏小偏大)、1 9 9 5年(偏大偏小)、2 0 0 3年(偏小偏大)、2 0 1 0年(偏大偏小)、2 0 1 8年(偏小偏大)。根据这种趋势,可以预测在2 2a时间尺度下,2 0 2 6年前后将为蒸发偏多偏少的突变年;当a=1 5时,年蒸发突变点发生在1 9 7 2年、1 9 7 6年、1 9 8 0年、1 9 8 5、1 9 9 0年、1 9 9 5年、2 0 0 0年、2 0 0 5年、2 0 1 0年、2 0 1 5年、2 0 2 0年。根据这种趋势,可以预测在1 5a时间尺度下,2 0 2 5年前后将为蒸发偏大偏小的突变年;当a=1 0时,年蒸发大小突变点有1 7个,蒸发(大、小)交替较为频繁。根据这种趋势可以预测在8a时间尺度下,2 0 2 4年前后蒸发将由大转变为小。a 小波方差变化 b 年径流不同尺度下小波变换系数实部c 年降水不同尺度下小波变换系数实部 d 年蒸发不同尺度下小波变换系数实部图3 年径流、年降水和年蒸发时间序列小波方差变化图和不同尺度下小波系数实部示意3.2 径流与降水、蒸发相关关系分析对螺河流域的年径流序列与年降水序列和年蒸发序列进行交叉小波变换和小波相干变换,揭示降水和蒸发与径流的多时间尺度的关联性。3.2.1 径流与降水相关关系分析图4为年径流与年降水的交叉小波功率谱和小波相干谱。从交叉小波功率谱图4 a中可以看出:两者的相互影响的最强区域为2 0 0 42 0 1 0年的1 4a的主周期,表现为正相关,能量高区主要集中在12a的低频部分,且从低频区逐渐过渡到高频区,说明降水对径流影响明显,且为正向影响;存在两个显著性水 平 不 等 的 次 周 期 为35a(1 9 8 21 9 8 7年、1 9 9 72 0 0 3年)、7 1 3a(2 0 0 42 0 2 1年),这些区域相对较小,为间歇性的震荡准周期。从小波相干谱图4 b中可以看出:年降水与年径流变现为相当好的正相关性,通过显著性检验的区域占整个有效谱区域的9 0%以上,在1 9 6 82 0 2 2年间存在3a和1 2a左右的主周期,基本上贯穿整个序列;9 0%以上的小波相干系数均大于0.8,部分频域接近1,说明降水是影响径流的主要变化因素,且这种影响是一种持久的、稳定的影响;在2 0 1 0年前后,共振周期发生突变,说明螺河流域在该时段发生了“丰、枯”周期变换。122 0 2 3年8月 第8期广东水利水电N o.8 A u g.2 0 2 3a 交叉小波交换功率谱 b 小波相干谱图4 年降水与年径流的交叉小波功率谱和小波相干谱示意3.2.2 径流与蒸发相关关系分析图5为年径流与年蒸发的交叉小波功率谱和小波相干谱。从交叉小波功率谱图5 a中可以看出:两者的相互影响的最强区域为2 0 0 32 0 2 0年的1 4a的主周期,表现为负相关,能量高区主要集中在1 2a的低频部分,说明蒸发对径流有影响,且为负向影响;还存在一个次周期为3 5a(2 0 0 02 0 0 6年),这个区域相对较小。从小波相干谱图5 b中可以看出:年蒸发与年径流总体表现为负相关性,1 4a(1 9 9 02 0 0 0年)主周期内表现最为明显,小波相干系数接近1,说明蒸发是影响径流的变化因素之一;在5 6a(1 9 7 81 9 8 8年)和中心周期为7a(1 9 8 41 9 9 2年)的周期时,年蒸发对径流影响又表现为正相关,这说明螺河径流可能受多种因素影响,包括气象因素和人为因素。a 交叉小波交换功率谱 b 小波相干谱图5 年蒸发与年径流的交叉小波功率谱和小波相干谱示意4 结语以螺河流域近5 5 a的径流、降水和蒸发资料为基础,采用小波变换和交叉小波变换等方法,对螺河年径流、年降水和年蒸发的周期特性及相关性进行分析,主要结论有:1)螺河流域年径流在1 9 6 82 0 2 2年间丰枯交替,存在2 6a、1 02 0a和2 23 0a三种尺度的周期变换,其中年径流主周期为1 6a,次周期为4a、8a、1 2a和2 4a。同时预测2 0 2 3年螺河径流还处于偏枯期,但有增加的趋势,且在1 6a时间尺度下,2 0 2 5年前后径流会由偏枯年转为偏丰年。2)螺河流域年降水存在36a、92 1a和2 23 2a三种尺度的周期变换,这与年径流的时间尺度非常相似。其中主周期为1 2a,次周期为4a、8a、1 6a和2 8a。同时预测2 0 2 3年螺河降水还处于偏少期,但有增加的趋势,且在1 6a时间尺度下,2 0 2 5年前后降水会由偏少转为偏多。3)螺河流域年蒸发存在61 3a和1 72 8a两种尺度的周期变换,其中年蒸发主周期为2 2a,次周期为1 0a和1 5a。同时预测2 0 2 3年螺河蒸发还处于偏大期,但有减小的趋势,且预测在1 5a时间尺度下,2 0 2 5年前后将为蒸发偏大向蒸发偏小转变。4)对螺河流域的年径流序列与年降水序列和年蒸发序列进行交叉小波变换和小波相干变换,得出年降222 0 2 3年8月 第8期曾广建:基于小波变换的螺河径流、降水和蒸发时频变化及相关性分析N o.8 A u g.2 0 2 3水与年径流表现为相当好的正相关性,降水是影响径流的主要变化因素,且这种影响是一种持久的、稳定的影响;年蒸发与年径流总体表现为负相关性,蒸发也是影响径流的变化因素之一,但其影响不及降水对径流的影响。参考文献:1 缪韧.水文学原理M.北京:中国水利水电出版社,2 0 0 7.2 李红燕,王志平,羊华,等.基于MO R L E T小波分析的弥苴河径流量变化及其影响因素分析J.人民珠江,2 0 2 1,4 2(3):5 3-6 0.3 李荣波,魏鹏,纪昌明,等.雅砻江流域近6 0 a径流趋势特征分析J.人民长江,2 0 1 7,4 8(5):3 8-4 2.4 凌红波,徐海量,张青青,等.1 9 5 72 0 0 7年新疆天山山区气候变化对径流的影响J.自然资源学报,2 0 1 1,2 6(1 1):1 9 0 8-1 9 1 7.5 刘笑彤,蔡运龙.基于小波分析的径流特性和影响因素多尺度分析 以通天河为例J.北京大学学报(自然科学版),2 0 1 4,5 0(3):5 4 9-5 5 6.6 马海波,郭慧芳,董增川,等.鄱阳湖出湖径流序列的多时间尺度小波分析J.人民长江,2 0 1 1,4 2(1 1):5 3-5 5.7 曾广建.粤东地区近4 2 a降水序列时空变化特征分析J.广东水利水电,2 0 2 3(2):3 1-3 8.8 申智鹏,孙颖娜,胡金辉.永翠河流域1 9 9 52 0 1 4年降水对径流变化的影响J.水利规划与设计,2 0 2 2(9):6 4-6 8,1 3 2.9 黄江辉,沈杰,陈钺.新安江模型在长春岭水文站降雨径流模拟中的应用J.浙江水利科技,2 0 2 1(3):3 6-3 8.1 0 桑燕芳,王中根,刘昌明.小波分析方法在水文学研究中的应用现状及展望J.地理科学进展,2 0 1 3,3 2(9):1 4 1 3-1 4 2 2.1 1 王文圣,丁晶,李跃清.水文小波分析M.北京:化学工业出版社,2 0 0 5.1 2 刘友存,刘志方,郝永红,等.基于交叉小波的天山乌鲁木齐河出山径流多尺度特征研究J.冰川冻土,2 0 1 3,3 5(6):1 5 6 4-1 5 7 2.1 3 郭冠淼,包含,兰恒星,等.2 0 2 2.基于交叉小波与小波相干的黄土高填方体浅表层水分相关关系研究J.工程地质学报,3 0(5):1 3 8 9-1 4 0 2.1 4 余丹丹,张韧,洪梅,等.基于交叉小波与小波相干的西太平洋副高与东亚夏季风系统的关联性分析J.南京气象学院学报,2 0 0 7,3 0(6):7 5 5-7 6 9.1 5 邵骏.基于交叉小波变换的水文多尺度相关分析J.水力发电学报,2 0 1 3,3 2(2):2 2-2 6.(本文责任编辑 马克俊)T i m e-f r e q u e n c y V a r i a t i o n a n d C o r r e l a t i o n A n a l y s i s o f R u n o f f,P r e c i p i t a t i o n a n d E v a p o r a t i o n i n L u o h e R i v e r B a s e d o n W a v e l e t T r a n s f o r mZ E N G G u a n g j i a n(S h a n t o u H y d r o l o g i c a l B r a n c h o f G u a n g d o n g H y d r o l o g i c a l B u r e a u,S h a n t o u 5 1 5 0 4 1,C h i n a)A b s t r a c t:W a v e l e t t r a n s f o r m i s u s e d t o a n a l y z e t h e m u l t i-t i m e s c a l e c h a r a c t e r i s t i c s o f a n n u a l r u n o f f,a n n u a l p r e c i p i t a t i o n a n d a n n u a l e v a p o r a t i o n o f L u o h e R i v e r f r o m 1 9 6 8 t o 2 0 2 2,a n d c r o s s-w a v e l e t t r a n s f o r m i s u s e d t o d i s c u s s t h e c o r r e l a t i o n o f a n n u a l r u n o f f,a n n u a l p r e c i p i t a t i o n a n d a n n u a l e v a p o r a t i o n i n d i f f e r e n t t i m e s c a l e s.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e p r i m a r y p e r i o d o f a n n u a l r u n o f f i s 1 6 a,a n d t h e s e c o n d a r y p e r i o d s a r e 4 a,8 a,1 2 a a n d 2 4 a;T h e p r i m a r y p e r i o d o f a n n u a l p r e c i p i t a t i o n i s 1 2 a,a n d t h e s e c o n d a r y p e r i o d s a r e 4 a,8 a,1 6 a a n d 2 8 a;T h e p r i m a r y a n n u a l e v a p o r a t i o n p e r i o d i s 2 2 a,a n d t h e s e c o n d a r y e v a p o r a t i o n p e r i o d i s 1 0 a a n d 1 5 a.I t i s p r e d i c t e d t h a t t h e r u n o f f a n d p r e c i p i t a t i o n o f L u o h e R i v e r w i l l s t i l l b e i n a d r y(l e s s)p e r i o d i n 2 0 2 3,a n d t h e e v a p o r a t i o n w i l l s t i l l b e i n a l a r g e p e r i o d.I n t h e 1 6 a t i m e s c a l e,t h e r u n o f f a n d p r e c i p i t a t i o n w i l l c h a n g e f r o m d r y(l e s s)t o r i c h(m o r e)b e f o r e a n d a f t e r 2 0 2 5,a n d i n t h e 1 5 a t i m e s c a l e,t h e e v a p o r a t i o n w i l l c h a n g e f r o m l a r g e t o s m a l l.T h e a n n u a l p r e c i p i t a t i o n a n d a n n u a l r u n o f f s h o w q u i t e g o o d p o s i t i v e c o r r e l a t i o n;T h e a n n u a l e v a p o r a t i o n i s n e g a t i v e l y c o r r e l a t e d w i t h t h e a n n u a l r u n o f f a s a w h o l e,a n d e v a p o r a t i o n i s a l s o o n e o f t h e f a c t o r s t h a t a f f e c t t h e r u n o f f,b u t i t s i m p a c t i s l e s s t h a n t h a t o f p r e c i p i t a t i o n o n t h e r u n o f f.K e y w o r d s:r u n o f f;p r e c i p i t a t i o n;e v a p o r a t i o n;c o r r e l a t i o n a n a l y s i s;w a v e l e t t r a n s f o r m;L u o h e R i v e r322 0 2 3年8月 第8期广东水利水电N o.8 A u g.2 0 2 3