黄河上、中、下游河川径流变化周期与同步性

河川径流信息系统是一个比较复杂的不确定性的信息系统。本书较系统地提出并建立了河川径流信息密码解读理论和方法体系，从径流时间序列中挖掘信息，通过数据的挖掘与知识发现，寻找河川径流时间序列的变化规律，此理论适用于识别河川径流变化的基本规律和特征，并可实现径流预测。并以黄河、汉江流域为例，阐述了河川径流信息密码解读理论的具体应用，为河川径流的研究提供一个新的思路和方法。

（1）将协整理论应用于径流时间序列分析，协整理论是处理非平稳经济时间序列非常有力的工具，可以消除将非平稳时间序列简单地以平稳时间序列对待而带来的不可靠性。对黄河径流进行单位根平稳性检验，获得上游径流序列和下游径流序列均是一阶差分平稳的重要结论，通过黄河上、下游协整分析，建立了上、下游之间的误差校正模型，得到了上、下游之间的长期协整关系。

（2）提出并建立了河川径流信息密码解读理论。本研究借鉴生物遗传工程理论和方法，提出并建立了一种新的时间序列数据挖掘与知识发现理论——河川径流信息密码解读理论。从信息载体、转录、自我复制、信息传递顺序和密码解读五个方面，构建了河川径流信息密码解读理论的理论框架。

（3）从数学上推导出径流变化规律密码图谱、上涨密码图谱和回落密码图谱，研究得出径流六联体变化峰位和谷位的密码解读原理和方法，通过运用该原理和方法，获得确认径流变化峰谷位的“二七法则”和确认径流六联体变化阶段性峰谷位的“阶段性上涨法则”和 “阶段性回落法则”。结合灰谱分析和小波分析得到的径流变化周期，获得确认径流六联体变化周期性峰谷位的“周期性上涨法则”和 “周期性回落法则”，并将其成功地应用于黄河、汉江径流序列变化规律的识别和径流预测。

（4）提出并建立了灰谱解析方法，该方法将灰色系统理论的关联度分析与波谱分析相结合，可用于径流序列周期的提取和多种影响因素的主次识别，是一种研究平稳和非平稳时间序列的新理论、新方法，灰谱理论为河川径流信息密码解读理论的建立奠定了基础。

（5）将灰谱理论应用于黄河径流序列，分析表明黄河上、中、下游径流序列变化具有同步性，具有2～5年的周期，第一主周期均为2年。下游与中游的径流变化在2年、3.47年、2.89年、4.33年的周期有很强的同位相正相关关系，在10.4年和8.67年及2.36年和3.71年周期有很强的反相位正相关关系；下游与上游的径流变化在2年、3.47年、4.33年、2.89年的周期有很强的同相位正相关关系，在长周期52年及短周期2.74年、4.33年和4.73年的周期有很强的反相位正相关关系。

（6）将复值小波的连续小波变换理论引入河川径流时间序列分析，小波分析具有多分辨率分析的特点，在时频两域都具有表征时间序列局部特征的能力，可获得径流在不同时间尺度下的周期特征，复值小波变换可分离小波系数的模和相位，比实值小波具有更多的优点。小波分析为河川径流信息密码解读理论的建立奠定了基础。

（7）黄河上、中、下游径流序列复值小波的连续小波变换分析表明，黄河上、中、下游都具有3年、15年和21年的周期。3年和15年的周期具有局域性，21年的周期具有全域性，说明黄河上、中、下游河川径流变化具有同步性，三站的次周期次序有所不同，次周期中都有15年和21年周期，大尺度的周期变化嵌套着小尺度的周期变化。根据主要周期可分析出径流变化趋势，黄河径流大约在2003～2012年将处于偏丰期。(www.xing528.com)

（8）灰谱分析仅给出径流序列较短的周期 （黄河径流具有2～5年的周期），小波变换不仅可分析出短周期（黄河径流具有3年左右的周期），也可分析出一定的长周期，两种理论分析出的短周期具有一致性，表明两种理论用于径流序列分析的可靠性和正确性。

（9）河川径流密码解读理论和小波分析都表明径流具有分形的特征。

通过以上研究，虽然取得了一定的成果，但许多问题还没有得到很好的解决。

本研究较系统地提出并建立了河川径流信息密码解读理论，取得了一些令人鼓舞的初步成果，可以应用该理论较准确地识别径流变化规律，实现趋势定性预报，关于定量预报，本研究已做了初步尝试，如采用太极序列等方法进行区域散点预报，有待进一步完善。

在径流变化的规律中，密码子的自我复制，即表明径流变化具有自相似性和概周期性，具有分形的性质，可结合分形理论进一步研究径流变化规律，以完善河川径流信息密码解读理论。

应用连续小波变换分析出了径流序列变化的主要周期，利用这些周期，借鉴先进的理论和方法，并结合区域散点预测方法，以解决河川径流信息演化密码解读理论中的定量预测问题。

协整理论可有效地解决非平稳时间序列的建模问题，可将协整理论中的单位根检验及协整检验与灰谱理论相结合，渴望获得更加合理的灰谱分析结果。