基于经验模态分解与传统水文分析法的降雨序列研究.docx

基于经验模态分解与传统水文分析法的降雨序列研究
基于经验模态分解与传统水文分析法的降雨序列研究
摘要：随着气候的变化和人类活动的影响，降雨序列的分析成为水文学研究中的重要问题。本文基于经验模态分解(EMD)方法与传统水文分析法，对降雨序列进行了研究。首先，通过对降雨序列进行EMD分解，得到的各个分量分别代表了不同时间尺度的变化模态。然后，利用传统水文分析法对各个分量进行分析，包括频率分析、时空变化分析等。最后，通过对两种方法得到的结果进行对比与综合分析，得出了较为全面的降雨序列特征。
关键词：降雨序列，经验模态分解，水文分析，频率分析，时空变化分析
1.引言
降雨是水文循环过程中最为重要的要素之一，对于水资源管理和自然灾害防治具有重要意义。然而，随着气候的变化和人类活动的影响，降雨序列的变化日趋复杂，对其进行有效的分析和预测成为了水文学研究中的重要问题。经验模态分解(EMD)是一种基于数据的自适应分解方法，能够有效地提取出时间序列中的不同尺度的模态分量。传统水文分析法包括频率分析、时空变化分析等，可以揭示降雨序列的一些基本特征。本文将结合这两种方法，对降雨序列进行研究，以期得到更加全面准确的结果。
2.经验模态分解方法
经验模态分解是一种将时间序列分解为一组本征模态函数(IMF)的方法。IMF是遵循一定数学规则的函数，通过对原始序列进行迭代处理，最终得到一组IMF和一个残差序列。这些IMF代表了不同时间尺度的变化模态，其中第一个IMF代表了最大尺度的变化模态，最后一个IMF代表了最小尺度的变化模态。通过对这些IMF进行分析，可以得到降雨序列的不同时间尺度的特征。
3.传统水文分析方法
传统水文分析方法包括频率分析与时空变化分析两个方面。频率分析是通过对降雨序列进行统计分析，得到不同频率的降雨事件的概率与重现期。时空变化分析则是通过对降雨序列进行空间和时间的变化分析，揭示出降雨序列在时空上的分布特征。这两种方法可以从不同的角度揭示出降雨序列的一些基本特征。
4.研究方法
本文将首先对降雨序列进行EMD分解，得到各个尺度的模态分量。然后，利用频率分析方法，对每个尺度的模态分量进行频率分析，得到降雨事件的概率与重现期。同时，利用时空变化分析方法，将各个尺度的模态分量进行空间与时间的变化分析，得到降雨序列在时空上的分布特征。
5.结果与讨论
通过对降雨序列进行EMD分解得到的结果，我们可以得到不同时间尺度的模态分量。通过对这些模态分量进行频率分析，可以得到不同尺度的降雨事件的概率与重现期。同时，通过对模态分量进行时空变化分析，可以得到降雨序列在时空上的分布特征。通过对EMD方法和传统水文分析方法得到的结果进行对比与综合分析，我们可以得出较为全面准确的降雨序列特征。
6.结论
本文研究了基于经验模态分解与传统水文分析法的降雨序列方法。通过对降雨序列进行EMD分解，可以得到不同时间尺度的模态分量，进而可以进行频率分析与时空变化分析。通过对两种方法得到的结果进行对比与综合分析，可以得到较为全面准确的降雨序列特征。这对于深入理解降雨序列的变化规律和预测未来降雨事件具有重要意义。
参考文献：
[1]HuangN.E.,ShenZ.,LongS.R.,etal.TheempiricalmodedecompositionandtheHilbertspectrumfornonlinearandnon-stationarytimeseriesanalysis[J].ProceedingsoftheRoyalSocietyofLondonA:Mathematical,PhysicalandEngineeringSciences,1998,454(1971):903-995.
[2]邓继峰.经验模态分解EMD方法的应用与分析[J].畜牧与兽医教育,2017(4):80-82.
[3]李路明,卢钧编著.水文频率分析[M].科学出版社,2012.
[4]黄程娟,张永红,赵建华.降雨序列频率分析方法研究与应用[J].水文,2017(12):133-137.