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基于小波分析的长江入河口区水沙通量变异规律研究

马翠丽  
【摘要】:长江流域水沙条件是河口三角洲发育演变的一个重要条件,而河口区是陆海相互作用研究的一个典型区域。大通水文站是长江入河口区的主要控制站,本文基于此站1946~2004年实测的逐月平均流量和1951~2004年逐月平均输沙率资料,运用小波分析方法,分别对大通站流量和输沙过程的洪、枯季时间序列和年平均时间序列进行了分析,结果表明:通过小波分析可以揭示长江入河口区流量和输沙率变化的多时间尺度结构,和不同时间尺度下流量和输沙率的周期强弱变化和分布情况,以及突变点的位置分布,而且根据小波方差检验得出的主要周期可对未来流量变化进行预测。 大通站(1946~2004年)洪季流量时间序列总体上呈现减少趋势,枯季流量总趋势呈上升但增幅不大,故而年均流量总趋势变化不明显,略有减少,但近年来有所回升;径流量存在明显的洪、枯季变化,洪季与枯季多年平均流量比值约为2.44。从三个时间序列的小波分析结果和时频分布图可以得出以下结论:洪季和年均流量时间序列变化存在很大的相似性,二者变化的主周期依次为12~13a、6a、2a和1a,而且时间尺度越小变化结构越复杂、位相变化一致性越好;枯季流量序列存在13a、2a和1a的主周期变化;12~13a时间尺度下,年均流量的突变位置在1960年和1988年,洪季在1961年和1991年,枯季在1957年和1984年前后,它们把整个时间序列分为三个阶段,两个突变点之间为第二阶段,都属于少水阶段,另外两个阶段水量均比较丰富。洪、枯季和年平均流量均是在12~13a时间尺度上周期性振荡最强,都先后经历了连续丰水年—连续枯水年—连续丰水年的变化过程;4~7a和2a左右时间尺度的周期振荡特征也较明显。根据大通站流量变化的主要周期和时频分布图预测长江入河口区的流量未来短时间内变化不大,在多年平均值上下浮动;2010年后一段时间流量将增加。 大通站1951~2004年的输沙率时间序列变化特征是:近54年来的输沙量总体上呈减少趋势:在不同尺度下有不同的周期性振荡和突变特征,尺度越小序列的位相变化越复杂和突变点越多;洪、枯季和年平均输沙率序列的主要变化周期依次为16a、2a和1a,16a时间尺度上周期振荡性最强;输沙量较径流量存在更为显著的洪、枯季变化,洪季输沙率远大于枯季,二者多年平均值之比约为6.87;在16a主要时间尺度下,大通站洪、枯季和年平均输沙过程先后经历了连续丰沙年一连续少沙年的变化,洪季突变点在1982年,枯季在1978年左右,年均在1983年左右,1983年以前输沙量较大,1983年后输沙量锐减。输沙量变化受人类活动影响更为显著,在今后相当一段时期将继续减少。 通过Pearson相关性分析发现大通站水沙时间序列存在较好的相关性,枯季


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