近60年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征

第３０卷第１期２　０　１　
２年１月水　电　能　源　科　学
Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２　０　１　
２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０１－０００９－
０４近６０年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征
任　健１，史红玲２
（１．中国水利水电科学研究院，北京１０００４８；２．国际泥沙研究培训中心，北京１０００４８
）摘要：以黄河下游花园口站为例，基于１９５２～２００９年年水量和年沙量资料，采用经验模态分解及Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换方法分析了年水沙量变化的多时间尺度特征，探讨了各波动分量的变化原因及影响因素，获得了不同波动周期的振荡分量及趋势分量，揭示了年水沙量变化的多时间尺度结构，其中准３年左右的周期波动是引起水沙波动的重要原因。

关键词：经验模态分解；Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换；多时间尺度；年水量；年沙量；花园口站中图分类号：ＴＶ１４２
文献标志码：Ａ
收稿日期：２０１１－０８－１２，修回日期：２０１１－１０－
１７基金项目：水利部公益性行业专项基金资助项目（２００９０１０２１
）作者简介：任健（１９８２－），男，博士研究生，研究方向为水力学及河流动力学，Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｅｎ＿ｊ
ｉａｎ＠１２６．ｃｏｍ 年水沙量时间序列是一个由观测得到的样本
信号，具有非线性和非平稳的特征。

以往采用常规直观判断或简单的数据平滑处理等方法，虽能大体解读水沙变化的大致趋势和波动幅度，却不
能揭示水沙变化的多尺度［１］和多层次结构。

频谱
分析方法可深入地分析水文序列的内在特征，但因建立在Ｆｏｕｒｉｅｒ分析的基础上，在时域内无分辨率分析；
小波分析虽在时域和频域均具有多分辨率分析能力，但分辨率仍存在一定限制，且小波基函数的选择对小波分析的结果有显著影
响［２，３］。

Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换（
ＨＨＴ）［２，３］
直接由序列自身自适应的构造基函数得到不同尺度的特征分量，并非在某种基底函数上展开原序列，能更准确反映序列的内在本质特征，并在时域和频域获得更高的分辨率，处理非线性、非平稳时间序列更为有效。

近年来，ＨＨＴ技术在分析流量和径
流量等方面的研究较多［
４～６］
，而对输沙量序列的分析研究较少。

鉴此，
本文运用ＨＨＴ方法对近６０年黄河下游花园口站实测年水量及年沙量进
行多尺度的周期与趋势分析，以期获得花园口站年水沙量变化过程中蕴含的多时间尺度振荡结构和特征。

１　理论方法与数据资料
１．１　分析方法
采用ＨＨＴ方法分析黄河下游花园口站年水
量及年沙量的多时间尺度变化特征，先用经验模态分解（ＥＭＤ）方法对非线性、非平稳过程的数据进行线性化和平稳化处理，并在分解过程中保留数据自身的特性，最后得到的是趋势分量和不同时间尺度的波动分量，后者被定义为本征模态函数（ＩＭＦ）。

在此基础上再对不同的ＩＭＦ分量进行ＨＨＴ变换，从而得到时频、时幅精确特征值，具体计算步骤见文献［２
，３］。

因ＥＭＤ方法不可避免地存在着边界效应，本文采用镜像对称延伸
方法处理边界效应［
７］。

１．２　数据资料
采用黄河下游花园口水文站１９５２～２００９年年径流量和年输沙量资料（
资料来源为黄河水文年鉴及中国河流泥沙公报），图１为近６０年黄河下游花园口站实测年径流量及年输沙量变化过程。

图１　花园口站年水量和年沙量时间序列Ｆｉｇ．
１　Ａｎｎｕａｌ　ｒｕｎｏｆｆ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆＨｕａｙ
ｕａｎｋｏｕ　Ｓｔａｔｉｏｎ２　年水沙量变化的多时间尺度特征
２．１　年水量变化的多时间尺度特征
图２为花园口站１９５２～２００９年年水量时间
图２　花园口站年水量序列的ＥＭＤ分解Ｆｉｇ．２　ＥＭＤ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌ　ｒｕｎｏｆｆ
ａｔ　Ｈｕａｙｕａｎｋｏｕ　Ｓｔａｔｉｏｎ
序列的ＥＭＤ分解。

由图可看出：①花园口站实测年水量变化过程为非线性、非平稳，是由多种波动成分共同作用的结果，可分解为３个具有不同
波动周期的振荡分量（ｃ
１～ｃ３）和１个趋势分量
（Ｒ
ｅｓ
），反映出花园口站年水量变化具有复杂的多
时间尺度特性。

②ｃ
１
分量具有准２～４年的波动周期，１９７０年前振幅较之后时段大，平均约１５０×１０８～２００×１０８　ｍ３；１９７０～１９９０年波幅较之前降低，平均约１００×１０８　ｍ３；１９９０年至今，波幅仍略
有减小，一般小于５０×１０８　ｍ３。

③ｃ
２
分量大体具有准８～１２年波动周期，１９５０～１９８６年波动周期以８～１０年为主；１９８６年后波动周期加大，以１０～１２年周期为主；１９５０～１９８６年振幅呈缓慢衰减态势，由１９５０年的约１３０×１０８　ｍ３降至１９８６年的约７０×１０８　ｍ３，１９８６年至今振幅一般稳定于３０×１０８～５０×１０８　ｍ３。

④ｃ３分量大致具有以准２０～２２年为主的波动周期，其波幅变化更缓慢、微小，整个时段内振幅衰减极小，由１９５０年约７０×１０８　ｍ３降至
近年约３０×１０８　ｍ３。

⑤Ｒ
ｅｓ
分量显示了花园口站年水量的整体变化趋势，１９８０～１９９９年年径流量呈急剧衰减趋势，减幅达到４８．２％，年减少量均大于８×１０８　ｍ３，其中最大年减少量近１２×１０８　ｍ３。

２．２　年沙量变化的多时间尺度特征
图３为花园口站１９５２～２００９年年沙量时间序列ＥＭＤ分解。

由图可看出：①花园口站实测年沙量变化过程为非线性、非平稳，
是由多种波动
图３　花园口站年沙量序列的ＥＭＤ分解
Ｆｉｇ．３　ＥＭＤ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ
ａｔ　Ｈｕａｙｕａｎｋｏｕ　Ｓｔａｔｉｏｎ
成分共同作用的结果，可分解为３个具有不同波动周期的振荡分量（ｃ
１～ｃ３
）和１个趋势分量（Ｒ
ｅｓ
），反映出花园口站年沙量变化具有复杂的多时间尺
度特性。

②ｃ
１
分量具有准２～４年的波动周期，１９６４年以前振幅一般为６×１０８～１０×１０８ｔ，而１９６４～１９９０年波幅较之前有较大程度减少，平均约３．５×１０８～４．５×１０８ｔ；１９９０年后波幅一般小于２×１０８ｔ，尤其２００３至今，波幅减小至约０．５×１０８ｔ。

③ｃ２分量具有准５～７年的波动周期，１９５０～１９７３年波动周期以７～１０年为主，波幅约４×１０８～５×１０８ｔ，而后至１９９９年左右，波动周期以５～７年为主，波幅约减少１．５×１０８ｔ。

１９９９年以后，波动周期又有所加大，波幅保持相对稳定，约为１×１０８ｔ。

④ｃ３分量在１９８０年前具有准１９～２１年的波动周期，其波幅在整个时段内缓慢增加，由１９５０
年的０．５×１０８ｔ增加至近年来的３×１０８ｔ。

⑤Ｒ
ｅｓ分量显示了花园口站年沙量的整体变化趋势，１９６０～２０００年年沙量呈直线下降减少的明显态势，减幅达７３．４％。

２．３　问题
需指出的是，花园口站年水沙量的变化趋势项可能含有属于更长周期（更小频率）波动的组成部分，而限于观测资料时段长度，这种波动的周
期、频率和振幅尚不能从Ｒ
ｅｓ
分量中有效分解。

３　年水沙量变化的ＨＨＴ分析
将经ＥＭＤ分解后获得的花园口站年水沙量
·
０
１
·水　电　能　源　科　学 ２０１２年
第３０卷第１期任　健等：近６０年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征
各ＩＭＦ分量进行ＨＨＴ变换分析，计算各ＩＭＦ
分量的方差贡献并统计变换结果，见表１。

由表可
看出：①对花园口站年水量和年沙量系列，ｃ
１～ｃ３
分量的中心频率总体由高到低变化，而平均周期
表１　花园口站年水沙量各ＩＭＦ分量ＨＨＴ
变换后的统计特征值
Ｔａｂ．１　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＩＭＦｓ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌ
ｒｕｎｏｆｆ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ａｆｔｅｒ　ＨＨＴ
系列波动
分量
中心频率
／ａ－１
平均周期
／ａ
振幅／１０８　ｍ３（１０８ｔ）
平均最大
方差贡献
率／％
年水量ｃ１０．３０　３．３　１０２．６　２９３．５　２９．３ｃ２０．１１　９．４　８７．０　１６７．６　１７．７
ｃ３０．０５　１９．８　５９．２　７９．８　７．７
Ｒｅｓ４５．２年沙量ｃ１０．３２　３．２　４．５　１３．０　３３．６ｃ２０．１３　７．６　２．７　５．９　１２．６
ｃ３０．０８　１２．９　２．２　３．４　７．１
Ｒｅｓ４６．７由短变长，不同分量的最大振幅及平均振幅均呈现出频率越高（或周期越短）振幅越大的特点，波
动能量大小为ｃ
１＞ｃ２＞ｃ３，这与图２、３分析结论
基本吻合。

②方差贡献代表了各分量对整体时间序列波动趋势的影响程度。

花园口站年水量和年沙量各ＩＭＦ分量方差贡献的大小为Ｒ
ｅｓ＞ｃ１＞ｃ２＞ｃ３，表明近６０年来年水量和年沙量的整体变化趋
势是由Ｒ
ｅｓ
分量控制，而对整个时段内的波动变化
趋势，ｃ
１为最重要分量，ｃ
３
影响作用最小，这亦与
图２、３分析结论基本吻合。

４　讨论
天然情况下，泥沙是依靠水流运动输送，径流与泥沙具有天然的相关性，两者并非完全独立的两个随机变量，因而年沙量一定程度上“继承”了年水量的波动周期和结构特征。

降水的波动是影响径流及泥沙变化的主要因子之一，降水的波动周期受到全球和区域物理、气候系统变化的控制和影响。

因此，年水量和年沙量波动的准３年、准８年周期与厄尔尼诺现象的准３．５年、准４～８年周期一致，而年水量和年沙量波动的准１０～１２年、准２０～２２等周期可能与海气相互作用和太阳黑子变化等周期性现象有关［８］。

径流与泥沙的运动规律受气象、下垫面特性等各种因素的影响会出现一定的差异性，各分量的波动周期大体一致，但各自波动趋势并非完全
一致。

中短周期的波动（ｃ
１、ｃ
２
分量）特性体现出
较强的水沙同步性，而长周期的波动（ｃ
３
分量）特性表现为较强的水沙对立性。

随着大型水库调度
运用和人类活动影响程度的加剧，水沙波动特征保持其周期无明显变化，但波动变幅与天然情况下相比有明显不同，中短周期的波幅随大型水库不同运用方式的改变而逐渐减小，长周期的波幅随大型水库不同运用方式的改变而逐渐增大。

包括人类活动影响在内的各种因素对黄河下游水沙变化特性的影响机制仍需进一步探讨。

５　结语
采用ＥＭＤ及ＨＨＴ方法对１９５２～２００９年的黄河下游花园口站年水量和年沙量的时间序列进行分析，研究结果表明花园口站年水量和年沙量变化过程具有复杂的多时间尺度特性，可分解为３个具有不同波动周期的振荡分量和１个趋势分量，表明年水量和年沙量序列存在准３年、准１０年和准２０年的近似波动周期成分，且近６０来年水量和年沙量整体呈减少的趋势；ＩＭＦ分量从第一分量到第三分量的中心频率总体表现由高到低的变化特点，而平均周期由短变长，振幅也呈现频率越高（或周期越短）振幅越大的特点。

参考文献：
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Ａｎｎ　Ｒｅｖ　Ｆｌｕｉｄ　Ｍｅｃｈ，１９９９，３１：４１７－４５７．
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［６］　欧阳慧，邵骏，李秀峰．大朝山电站入库径流变化及预测研究［Ｊ］．水电能源科学，２０１０，２８（７）：６－８，４６．［７］　Ｆｌａｎｄｒｉｎ　Ｐ，Ｒｉｌｌｉｎｇ　Ｇ，Ｇｏｎｃａｌｖｅｓ　Ｇ．Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　ＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｓ　ａ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｂａｎｋ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏ－
ｃｅｓｓｉｎｇ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００４，１１（２）：１１２－１１４．
［８］　杨建平，丁永建，陈仁升．长江黄河源区水文和气象序列周期变化分析［Ｊ］．中国沙漠，２００５，２５（３）：３５１－３５５．
（下转第３６页）
·
１
１
·
３　结语
ａ．三维变形体离散元法可通过引入各种材料非线性、接触非线性本构关系，实现结构体系的大变形力学行为的仿真分析，
在模拟混凝土坝体与坝基耦合系统的稳定分析及破坏仿真方面优势突出。

ｂ．
以天花板拱坝为例，采用三维可变形离散元程序，
建立了能充分反映两岸坝肩各潜在滑动岩块的错动、滑移及整体失稳过程的非线性动态数值分析模型，
提出了判断拱坝系统由局部受损的最大设计工作状态到整体失效溃决的极限承载状态的具有可操作性的工程指标和抗震安全评价方法。

结果表明，该拱坝在设计地震（ＰＧＡ＝０．１４３ｇ）作用下达到最大设计工作状态、极限承载状态的抗震超载安全度分别为３．７、５．６。

参考文献：
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５０２．［７］　Ｃｕｎｄａｌｌ　Ｐ　Ａ．Ｔｈｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙ
ｓｉｓ　ｏｆ　Ａｃ－ｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｒｏｃｋ　Ｓｌｏｐｅｓ［Ｄ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＬｏｎｄｏｎ　Ｉｍｐｅｒｉａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ－ｇｙ
，１９７１．［８］　ＩＴＡＳＣＡ　Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　
Ｉｎｃ．．Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＤｉｓｔｉｎｃｔ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｃｏｄｅ，Ｖｅｒｓｉｏｎ　３．０Ｕｓｅｒ’ｓ　Ｍａｎｕａｌ［Ｚ］．ＵＳＡ：ＩＴＡＳＣＡ　Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｉｎｃ．，２００３．［９］　张冲，
金峰，徐艳杰．拱坝－坝肩整体动力稳定分析方法研究［Ｊ］．水力发电学报，２００７，２６（２）：２７－
３１，３６．Ａｎａｌｙ
ｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｄｉｓａｓｔｅｒ　Ｆａｉｌｕｒｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄＤａｍ　Ｂｒｅａｋ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇ
ｈ　Ａｒｃｈ　ＤａｍＺＨＡＮＧ　Ｊｉｎｇｋｕｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｌｉａｏｊ
ｕｎ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ，Ｈｏｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　
２１００９８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　Ｔｉａｎｈｕａｂａｎ　ｈｉｇｈ　ａｒｃｈ　ｄａｍ　ｉｎ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｍｅｉｚｏｓｅｉｓｍａｌ　ｒｅｇｉｏｎ　ｆｏｒ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ａ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａ－ｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｄａｍａｇｅ　ａｎｄ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｄａｍ－ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　３Ｄｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ　ｄｉｓｔｉｎｃｔ　ｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（３ＤＥＣ）ａｎｄ　ｉｔｓ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ａｃｃｏｒｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　
ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ａｒｃｈ　ｄａｍ．Ｄａｍ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ，ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｌｏｓｉｎｇ　ｏｆ　ｄａｍ　ｓｅａｍ　ｓｕｒｆａｃｅｓ　ａｎｄ　ａ－ｂｕｔｍｅｎｔ　ｊｏｉｎｔｅｄ　ｒｏｃｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｐｌａｎｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｓｔｒｏｎｇ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ａｎｄ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｄａｍｐｉｎｇ　ｏｆ　ｆａｒ　ｆｉｅｌｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ａｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｄｅｌ．Ａｎｄ　ｏｐｅｒａｂｌｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｎｄｅｘ　ａｎｄ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｊｕｄｇｅａｒｃｈ　ｄａｍ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｒｏｍ　ｌｏｃａｌ　ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　ｕｌｔｉｍａｔｅ　ｆａｉｌｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｉｎｓｔａｎｃｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ａｎｄ　
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙ　
ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ　ａｒｃｈ　ｄａｍ；ｃｏｍｐｌｅｘ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｄａｍ　ｂｒｅａｋ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｓｅｉｓｍｉｃ　ｓａｆｅｔｙ櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（上接第１１页）
Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅ　Ｔｉｍｅ－ｓｃａｌｅ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　Ａｎｎｕａｌ　Ｒｕｎｏｆｆ　ａｎｄ　Ｓｅｄｉｍｅｎｔｉｎ　Ｌｏｗｅｒ　Ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　ｉｎ　Ｒｅｃｅｎｔ　
６０ＹｅａｒｓＲＥＮ　Ｊｉａｎ１，ＳＨＩ　Ｈｏｎｇｌｉｎｇ
２
（１．Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　
１０００４８，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｔｒａｉｎｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｎ　Ｅｒｏｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　
１０００４８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　
Ｈｕａｙｕａｎｋｏｕ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｌｏｗｅｒ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　ｆｏｒ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｆ　ａｎ－ｎｕａｌ　ｒｕｎｏｆｆ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｆｒｏｍ　１９５２ｔｏ　２００９，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　ｍｏｄｅ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＥＭＤ）ａｎｄ　Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ
ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＨＨＴ）ａｒｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｔｉｍｅ－ｓｃａｌｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌ　ｒｕｎｏｆｆ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｓｅｒｉｅｓ．Ａｎｄｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ａｎｄ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ　ｃｏｍｐ
ｏｎｅｎｔ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｎ　ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒｅｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄｓ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｔｉｍｅ－ｓｃａｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌｒｕｎｏｆｆ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｉｓ　ｒｅｖｅａｌｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌ　ｒｕｎｏｆｆ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｉｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　
ｔｈｅ　ｐｅｒｉｏｄｉｃ　ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　３－ｙｅａｒｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　ｍｏｄｅ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｔｉｍｅ－ｓｃａｌｅ；ａｎｎｕａｌ　ｒｕｎｏｆｆ；ａｎｎｕａｌｓｅｄｉｍｅｎｔ；Ｈｕａｙ
ｕａｎｋｏｕ　Ｓｔａｔｉｏｎ·
６３·水　电　能　源　科　学 ２０１２年。