前言

全球气候变暖的背景下，国内大部分流域降水时空分布更加不均匀，极端天气频发，洪涝与干旱并存，加之社会经济用水的急剧增加，水资源问题日益突出，不但威胁到供水安全、粮食安全，而且引发一系列生态环境问题。这些严重的水问题给水文水资源学科提出了新挑战：一方面是水资源的短缺与时空分布不均带来不利影响（水源紧缺、旱涝灾害）；另一方面是由于对水资源统筹规划、开发利用不合理造成浪费。如何解决诸多问题，这就要求我们必须做好水文情势的研究工作，不仅要求对目前的水文情势做出分析，还要积极开展水文情势的中长期预测。只有充分掌握径流变化的运动趋势，才能做好旱涝灾害的防范工作，统筹安排、合理利用宝贵的水资源，达到最佳的经济效益、社会效益和生态效益。

目前，中长期径流预测的模型很多，但还没有一种模型对所有的径流序列都是适用的。预测模型的适用性至今仍然是一个有待深入研究的问题。对一个具体径流序列的中长期预测问题，人们往往是通过分析、尝试、检验等步骤，最终找到合适的预测模型。中长期预测方法在传统上主要是根据河川径流的变化具有连续性、周期性、随机性等特点来开展研究的。因此，有必要全面系统地分析径流的变化规律及其各种特性，从区域径流序列存在的实际特点出发，提出适合该区域径流时间序列的预测方法。

作者多年来一直从事水文水资源方面的研究工作，近几年主持了国家青年科学基金项目 “变化环境下的径流多时间尺度演变规律研究（批准号：40901018）”、山西省社会发展科技攻关项目（20140313023 4）、山西省高等学校优秀青年学术带头人支持计划项目、山西省高校 “131”领军人才工程项目、山西省青年科技研究基金项目“基于希尔伯特-黄（Hilbert-Huang）变换的径流变化规律研究（2007021025）” 和太原理工大学青年团队启动项目（2013T039），以及多项横向课题。本书是在总结上述研究成果的基础上完成的。

全书共分9章。第1章综述了当前国内外关于河川径流变化规律分析、预测等研究现状和发展趋势，并简述了本书的主要目的及研究思路、研究内容。第2章介绍了河川径流时间序列的年内、年际变化指标与分析方法。第3章对河川径流时间序列的正态性、丰枯性、平稳性、趋势性及长程相关性进行了系统的分析。第4章介绍了有序聚类法、滑动t检验、克拉默（Cramer）法、山本（Yamamoto）法、曼-肯德尔（Mann-Kendall）法、佩蒂特（Pettitt）法、勒帕热（Lepage）法、启发式分割算法（BG算法）等多种方法，并运用这些方法对河川径流时间序列进行了突变特征分析。第5章采用经验模态分解（EMD）、集合经验模态分解（EEMD）、奇异谱法比较分析了径流序列的周期性。第6～8章提出了基于EMD的几种耦合预测模型，先采用EMD对径流时间序列进行平稳化处理，再分别结合均生函数、Nash NBGM（1，1）和混沌最小二乘支持向量机对径流时间序列进行预测，并对预测结果进行误差评定。第9章采用了EEMD对径流时间序列进行平稳化处理，然后与适用于平稳序列分析的自回归（AR）模型相结合对径流序列进行预测，并与EMD-AR模型预测结果进行比较，得出了EEMD-AR耦合模型的优越性。

在本书成稿过程中，得到太原理工大学水利科学与工程学院诸多老师的支持和帮助；在研究过程中得到了西安理工大学黄强教授的指导与关怀；研究生袁旭琦、陈旭、李靖、张晶、申田田等在研究工作中给予了很大帮助。本书在撰写过程中，参考和引用了许多国内外专家和学者的研究成果，在此一并向他们深表谢意。

本书的研究工作得到了国家自然科学基金项目、山西省社会发展科技攻关项目、山西省高等学校优秀青年学术带头人支持计划项目、山西省高校“131”领军人才工程项目和太原理工大学青年团队启动项目的资助，特在此表示衷心的感谢。

本书是作者多年来从事径流变化规律及径流预测方面研究的成果总结，希望本书的出版有利于进一步推动径流变化科学在实际应用中的不断深化与发展。由于作者水平有限，书中不妥之处难免，恳请广大读者给予批评指正。

作 者

2015年8月

于太原