鄱阳湖出湖径流序列的多时间尺度小波分析

为了分析鄱阳湖湖口出流径流序列的多时间尺度变换过程,应用小波分析中良好的时频分析功能,选择Morlet小波函数对鄱阳湖出湖径流序列进行连续小波变换。计算得到了小波变换系数的模平方、实部和方差,并绘制其随尺度变化的分布图。通过分析各尺度下的连续变换系数实部的变化趋势,确定了径流序列在各个尺度下的丰枯变换过程。研究结果表明：鄱阳湖出湖流量在长尺度上丰枯变化较慢,短时间尺度上丰枯变化明显,2007年为由丰转枯的年份,2007年后的几年内在72,225,375个月尺度上则处于较枯时期。     

小波神经网络在径流预测中的应用研究

将小波变换应用到径流序列分析中，获得了黄河陕县水文站109年径流序列的组成情况和变化趋势。用BP神经网络与小波变换相结合，对该站109年径流序列进行了研究，认为：①小波网络预测模型是综合小波变换与神经网络两者优点而形成的一种数学建模分析方法；②小波神经网络的建模算法可有效提高预测精度；③小波神经网络预测中一些数据的预测结果欠佳，其原因主要是由于不存在理想的数字滤波器和误差累积所致。对影响结果的因素进行了分析，并对神经网络、小波神经网络在径流分析中的应用做了评价。     

韩江下游径流周期变化特征的小波分析

应用小波理论对多尺度特征的随机时间序列进行分析。选用复Morlet小波函数对韩江下游潮安水文站1954—2000年标准化月径流序列进行连续小波变换(CWT),其小波方差检验并揭示潮安站径流存在12.4年和8.3年的显著周期,并通过2001—2004年韩江流域实际来水情况对该周期特征进行了验证。     

隔河岩水库入库年径流长期趋势分析

运用非参数法小波分析和Mann-Kendall检验分析隔河岩水库入库年径流长期变化趋势.应用M-K法对径流进行检验,在置信水平5%下径流没有显著的变化趋势.应用连续小波变换阐明径流的时间尺度特征,径流存在1～3年、5～9年、12～15年三类尺度的周期性变化规律.应用离散小波成分分析影响径流趋势变化的主要周期成分,结果显示2-年周期成分是主要的周期成分.径流的离散小波成分趋势分析清晰地展示了径流的趋势结构,对于径流的中长期预测具有重要意义.     

基于小波分析的月径流ARIMA预测方法

将一种基于小波分析的自回归滑动平均求和（ARIMA）模型用于月径流的预测。首先利用小波变换良好的局部化特性，将月径流序列分解成不同时间尺度上的子序列；然后对各个子序列利用ARIMA模型进行预测。将采用基于小波分析的ARIMA模型的预测结果与直接使用ARIMA模型的预测结果进行比较，结果表明引入小波变换提高了月径流预报精度。     

小波变换结合BP神经网络进行径流预测

对BP神经网络和小波变换结合BP神经网络这两种方法在径流预测方面做了一些比较,认为在缺乏降雨、温度等相关资料的情况下,单从径流资料出发用BP神经网络进行径流预测,效果并不理想;而通过小波变换把径流序列分解为多个频率成份的叠加,再由神经网络对小波系数进行预测,最后重构出预测的径流序列的方法取得的效果较好.同时还就小波变换结合BP神经网络方法,比较了不同网络结构对径流预测效果的影响,其结论可作为对径流序列预测研究的一种参考.     

东江流域径流周期变化规律的小波分析

为研究东江流域径流变化周期,采用Morlet连续小波变换,对东江干流龙川站和博罗站45 a(1956—2000)的年径流时间序列变化特征进行多时间尺度分析,揭示出东江流域年径流在不同尺度下的时频变化特征及多尺度变化、主周期变化、大小尺度嵌套和总趋势变化等规律,并应用小波系数实部过程线和小波方差进行了检验。结果表明,东江流域年径流变化呈现多尺度性、主周期性、同步性和总趋势增加的规律。     

基于小波变换的水文预报FAR模型

基于月径流时间序列的非平稳性特点,首先,将小波变换与函数系数自回归(FAR)模型相结合,利用Mal-lat算法中的Daubechies小波变换和多项式样条估计,建立了基于小波变换的水文预报FAR模型。然后,根据长江芜湖站1972年1月-2006年12月的月径流数据,建立了基于小波变换的FAR模型,并对2007年1月-2008年12月的月径流量进行了预测。计算结果表明:相对于单纯的FAR模型,基于小波变换的FAR模型的拟合与预测误差明显减小,基于小波变换的FAR模型优于FAR模型。     

基于小波分析的梧桐河径流深多时间尺度特征分析

根据小波分析理论,采用morlet小波函数对梧桐河径流深序列进行小波变换,进而分析其多时间尺度特性,揭示径流深在不同时间尺度下的小波变换时频特征、丰枯交替变化的周期规律。研究结果表明,不同的时间尺度分辨率下,径流深会表现出不同的周期交替现象,主要存在12～13 a和30 a左右的主周期。     

连续小波变换应用于电力系统行波奇异性检测的探讨

主要讨论了解决零模行波波头定位的问题。由于零模衰减严重，波头比较光滑，因而使用离散小波变换无法定位零模波头。文中将连续小波变换应用于定位零模波头中。在理论分析的基础上，得出了利用连续小波变换定位零模波头时小波基和小波变换尺度的选择原则。利用该原则的小波变换可以有效地定位零模波头。EMTP仿真证明了利用基于该原则的小波变换可以准确定位零模波头。     

典型区域降雨复杂性分布的变化分析

本文以海河清漳河流域河北境内部分地区为研究区域,分析指标采用小波分维,阐述了不同时期区域降雨复杂特性的不同分布。根据序列分维和其统计自相似性特征的映射关系,进一步揭示不同降雨序列的精细结构并剖析其变化原因,解析出研究区域降雨在不同时期年内频次特征变化和趋势,为区域水资源长期规划和旱涝预警管理提供了决策依据。     

基于AutoCAD日径流过程的分维计算和分析

 依据分形盒维数测定的原理和方法，提出了应用AutoCAD软件实现分形盒维数的简便计算方法，测定马莲河流域不同水文站的日径流过程盒维数，并对其变化特征进行了比较和综合分析，以揭示不同水文站之间分形特征的差异。结果表明：应用AutoCAD方法做日径流过程的分维计算的方法快速、准确，值得推广；马莲河流域的4个水文站的日径流过程都具有明显的分形特征，分形维数介于1～1.39之间，总体变化不大；对同一个水文站来说，不同年份的日径流过程分维值年际变化不大，存在显著的自相似性；对于同一个流域不同的水文站来说，干流的日径流过程分维值要明显大于支流的分维值，下游要大于上游，4个水文站分维值年际变化趋势基本保持一致。     

Improved Wavelet Modeling Framework for Hydrologic Time Series Forecasting

The combination of wavelet analysis with black-box models presently is a prevalent approach to conduct hydrologic time series forecasting, but the results are impacted by wavelet decomposition of series, and uncertainty cannot be evaluated. In this paper, the method for discrete wavelet decomposition of series was developed, and an improved wavelet modeling framework, WMF for short, was proposed for hydrologic time series forecasting. It is to first separate different deterministic components and remove noise in original series by discrete wavelet decomposition; then, forecast the former and quantitatively describe noise’s random characters; at last, add them up and obtain the final forecasting result. Forecasting of deterministic components is to obtain deterministic forecasting results, and noise analysis is to estimate uncertainty. Results of four hydrologic cases indicate the better performance of the proposed WMF compared with those black-box models without series decomposition. Because of having reliable hydrologic basis, showing high effectiveness in accuracy, eligible rate and forecasting period, and being capable of uncertainty evaluation, the proposed WMF can improve the results of hydrologic time series forecasting.     

地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系研究

本文论述了用分形信息维数(兀D)表征流域地貌形态特征的原理和方法；建立了基于GIS平台流域地貌特征分形信息维数的计算模型；并利用Avenue语言开发了基于Arcview环境下流域地貌特征分形信息维数计算软件。以长江弹子溪小流域为例进行地貌分形信息维数的计算，依据计算数据就地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系进行了分析。结果表明：流域地貌分形信息维数可以较好地作为流域复杂地形地貌形态特征综合性、整体性和科学性的量化指标；像元尺度对地貌分形信息维数的无标度区间确定十分关键；跨流域地貌形态特征分形信息维数计算与评估应以统一像元尺度为前提。     

曹娥江低潮位序列突变成份分析

本文提出了动态分维数的计算方法，并应用此方法对曹娥江低潮位序列中的突变成份进行了分析。结果表明，文中所用的方法对识别人为或自然因素引起的潮位时间序列中的突变成份是有效的，具有一定的实用价值。     

土石坝渗流安全预测预警研究

针对土石坝渗流安全预测预警,依据土体渗透变形试验成果,采用重标度极差分析方法(R/S分析),阐释了渗流时间序列具有分形标度不变性,揭示了渗流时间序列具有趋势性和随机性双重特性。针对土体渗透变形的孕育—形成—发展—破坏全过程演变特点,结合时间序列性质强弱程度与渗流安全稳定状态,从定量角度提出了大坝渗流分维数指标、趋势性指标及预警等级划分标准,绘制了大坝渗透变形预警指标分布图,并应用于磨盘山水库工程,分析了土石坝异常断面渗流性态,预测了心墙土体渗透变形发展趋势,论证了土石坝渗流分形预警指标的实用性和可行性。研究结果为土石坝渗流异常原因甄别及突发事件应急处置提供了参考和技术支撑。     

非线性动力系统长度分形维理论及工程应用研究

在Hausdorff维和分配维的基础上，将超立方体作为覆盖单元，根据非线性动力系统振动波形的前向性特点和拓扑映射技术，提出了长度分形维的概念和计算公式．对长度分形维的数学严密性进行证明并对其工程应用可靠性作出评价，说明其具有概念明晰、计算简单、对理论值逼近较快、适合于少样本点集等特点．工程应用实例表明。基于长度分形维能够对非线性动力系统进行状态空间检测，噪声免疫力强和缺陷识别精度较高是其突出特色；它对理论分形维的适度近似性使其可以作为非线性动力系统的有效特征量，依其进行模式辨识是可行和有效的。     

混凝土断裂能尺寸效应的细观方法

本文提出了混凝土断裂能尺寸效应的细观方法。首先，根据混凝土细观结构的边界效应确定主宏观裂缝的分形维数，发现此分形维数随着离边界距离的不同而变化。为了计算这一变分形维数主宏观裂缝的长度，通过延伸分形曲线长度的定义，提出了分形长度与欧几里得长度的微分关系。其次，应用能量等价原理，将混凝土名义断裂能表示成分形断裂能、分形维数、细观结构参数和混凝土试件尺寸的函数。进一步的理论分析表明该名义断裂能的基本力学特征与混凝土宏观实验现象一致。最后，本文的理论预测与一些混凝土实验结果进行了比较，证实了该方法的有效性。     

基于分形维的混凝土裂纹扩展及损伤演化过程研究

混凝土材料破坏过程中裂纹的演化具有随机无规律的特点，而外界条件的复杂性和混凝土自身的非线性使得裂纹的动态演化规律研究十分困难。为定量研究混凝土受力过程中裂纹及损伤的演变过程，本文在假定混凝土是由骨料、砂浆及两者之间的界面组成的三相复合材料基础上，建立了细观混凝土力学模型，提出一种基于裂纹分形维的损伤变量计算方法，对多组混凝土试件的单轴拉伸力学行为进行损伤数值研究，利用分形维对混凝土开裂全过程中的裂纹分布进行表征。研究表明：细观模拟的裂纹形态与试验结果相符；裂纹分形维能够更好地反映混凝土材料损伤的变化过程，可以定量描述材料损伤演化的特性；发现了混凝土从“均匀”损伤至局部破坏的临界点；细观模拟得到的应力-应变曲线、裂纹分形维曲线、损伤演化曲线受网格尺寸的影响很小；随着混凝土试件骨料级配数的增加，骨料颗粒和界面减少，整体耗能降低，应力峰值和裂纹分形维均减小。此外，本文建议应力峰值点后的裂纹分形维曲线的突变点为混凝土材料从“均匀”损伤进入局部破坏的临界点，是损伤和断裂的分界点，相应的损伤值约为0.8，该值可作为混凝土出现宏观裂纹的损伤阈值。本文研究加深了人们对混凝土破坏机理的认识。     

颗粒级配对非饱和红土土-水特征曲线的影响

颗粒级配是影响土-水特征曲线的主要因素之一,探讨这个问题对研究非饱和土的渗流和强度特性具有重要价值。以江西红土为研究对象,人工配制5组颗粒级配不同的土样,基于分形理论研究其分形特征及其分维数,结合滤纸法试验测量土样的土-水特征曲线并求得其特征值,然后分析各特征值与分维数之间的关系。结果表明:对于不同颗粒级配的土-水特征曲线,同一体积含水率下细土颗粒含量越多的土样其基质吸力越大;粗细土颗粒含量不同的土样均具有较好的分形特征;颗粒级配定量指标均随分维数的增加呈现出先增后减的规律;且分维数随着细粒土含量的减少而降低,进气值和残余基质吸力值均随分维数的增大而提高。说明可运用分维数讨论颗粒级配对土-水特征曲线的影响。