【摘 要】
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河川径流是水资源的重要组成部分，径流预测对区域水资源管理和实现水资源可持续利用具有重要意义。变化环境下河川径流具有复杂的非线性和非平稳性，极端水文事件频发，增大了水利工程的风险。为探究流域径流极值的非平稳性，更好地预测径流极值，本文以金沟河流域径流极值序列为研究对象，采用多种非平稳性检验方法判定了径流极值序列的平稳性；通过建立向量自回归(VAR)模型和归因分析，定性和定量地分析了多源影响因素对径流极值非平稳性的影响；借助“分解-预测-重构”耦合思想，建立组合预测模型对非平稳性径流极值序列进行了预测分析。主
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河川径流是水资源的重要组成部分，径流预测对区域水资源管理和实现水资源可持续利用具有重要意义。变化环境下河川径流具有复杂的非线性和非平稳性，极端水文事件频发，增大了水利工程的风险。为探究流域径流极值的非平稳性，更好地预测径流极值，本文以金沟河流域径流极值序列为研究对象，采用多种非平稳性检验方法判定了径流极值序列的平稳性；通过建立向量自回归(VAR)模型和归因分析，定性和定量地分析了多源影响因素对径流极值非平稳性的影响；借助“分解-预测-重构”耦合思想，建立组合预测模型对非平稳性径流极值序列进行了预测分析。主要研究内容及所得结论如下：
(1)径流极值序列非平稳性判定。通过图形(主观)分析法、客观分析法和水文变化特性分析法对金沟河流域径流极值序列平稳性的诊断，综合判定出在变化环境下，金沟河流域径流极值序列具有非平稳性。
(2)径流极值非平稳性的多源影响因素分析。建立径流极值序列与降水、气温序列的VAR模型，通过格兰杰因果关系检验、脉冲响应函数分析和方差分解分析定性地分析了气象要素变化与径流极值序列变化之间的关系；通过降雨-径流关系法定量分析了气候变化和人类活动及其他因素对径流极大值序列变化的贡献率，结果显示气候变化对径流极大值变化的贡献率为23.25%，人类活动及其他因素对径流极大值变化的贡献率为76.75%，表明人类活动及其他因素对径流极值序列的影响大于气候变化。
(3)非平稳性径流极值序列的预测分析。借鉴“分解-预测-重构”思想，建立了基于极点对称模态分解-样本熵-变分模态分解(ESMD-SE-VMD)两步分解的最小二乘支持向量机(LSSVM)预测模型，结合改进粒子群算法(PSO)提出了“高频分量再分解+重构系数优化法”重构方案，并对金沟河流域径流极值序列进行了预测分析。结果表明，两步分解能将高频分量很好地平稳化，能增加高频分量的预测精度；与其他重构方案相比，所提出的“高频分量再分解+重构系数优化法”重构方案具有更好的预测效果，且满足水文预测精度要求，可为其他非平稳时间序列预测提供新思路。
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