基于混沌理论的径流降尺度分析.pdf

第36卷第3期四川大学学报(工程科学版)V01．36No．3
2004年5月JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)M2OO4

文章编号：1009—3087{2004}03—0014-06
基于混沌理论的径流降尺度分析

李眉眉，丁晶，王文圣
(四川大学水电学院，四川成都610065)

摘要：基于混沌理论．研究水文科学的尺度问题，将混沌分析方法应用于经流的降尺度计算。通过分析大时间尺
度的年径流量分解到小时间尺度的月径流量的分解系数的混沌特征量，论证了分解系数具有混沌特性。在此基础
上，对分解系数进行相空间法预测，利用预测结果进行月径流量的降尺度计算。实例研究表明混沌方法用于降尺
度分析的有效性。
关键词：混沌理论；水文尺度分析；径流；分解系数；相空间相似点模型
中图分类号：P333文献标识码：A

DownscalingAnalysisofRunofBasedontheChaosTheory

Mei—nuei，DING．1ing，WANGWen—sheng
(School0fHydraulicEng．．SichuanUniv．，Chengdu610365，China)

Abstract：Nowtheproblemofhydrologicalscaleisoneoftheforwardfieldsinhydrologicalscience．Inthispaper．new

methodtoanalyzehydrologicaldownscalingisdiscussedbasedonthechaostheory．Thebasicprincipleandessentials

aboutnewmethodarepresentedindetail，andanexampleaboutdownscalingcalculationofrunofisgiven．Aftercompari—

sionofthechaoticcharacteristicsofdecompositioncoeficientofannualrunofwithlargescalewithdecomposedmonthly

runofwithsmallscale，itconcludesthatdecompositioncoeficientseriesbelongstochaoticseries．Finally，phasespace

modelisusedinforecastingdecompositioncoeficient，andthepredictedresultisusedincalculatingmonthlyrunof．The

studyshowsthatthemethodisefective．

Keywords：chaostheory；hydrologicalscaleanalysis；runof；decompositioncoeficient；neighbormodelinphasespace

近年来随着水文水资源科学技术的不断发展和变化，大到几十年甚至成百上千年的水情变化，也跨
水文资料的不断积累，特别是空间信息技术、遥感遥越了好几个数量级的时间尺度。在不同的尺度范围
测、全球定位系统和地理信息系统等高新技术在水内，水文运动规律不尽相同，物理机制也不相同，其
文水资源中的不断应用与发展，水文尺度问题正逐研究方法也应各不相同。
渐成为水文科学研究的前沿之一。水文学研究的时水文现象随空间和时间而变化。就空间尺度而
空范围极广，在空间上，从小到水分子的运动，大到言，流域面积大小是主要的。大、中、小流域具有因
全球气候变化与水循环，其跨越的空间尺度有十几尺度不同而发生显著差异的水文特性。就时间尺度
个数量级；在时间上，从短到数天甚至数小时的洪水而言，时段的长短极其重要，不同时段的水文量(日
平均流量、月平均流量、年平均流量等)呈现出性质
收稿日期：2004-01—12迥异的变化特征。显然，水文量的变化规律是和尺
基金资助：国家自然科学基金项目(50279023)度紧密联系的。一般人们掌握的是一定尺度下的水
作者简介：李眉眉(1971一)．女，博士生、研究方向：水电系统
文量及其变化特性。问题就在于如何从一种尺度水

第3期李眉眉，等：基于混沌理论的径流降尺度分析15

文量及其变化特性去认识和推论另一种尺度的水文新分析方法，例如基于分形理论的尺度分析法，基于
量及其变化特性。这种认识和推论无论在理论上和随机解集原理的尺度分析法和基于小波理论的尺度
实践上都是非常重要的。例如，利用中等流域的水分析法[5j。文中论述基于混沌理论的一种新尺度分
文资料去推导小流