基于不同分布曲线的常州市暴雨组合概率

基于常州雨量站1951—2015年的年最大1 d、3 d降水量资料,利用Copula联结函数构建联合分布函数,推算相应的同现重现期和组合风险率,并以此为基础,评价常州市2015年"6·26"暴雨可能的重现期和风险率。结果表明:某一设计标准下的年最大1 d、3 d降水遭遇时的同现重现期大于年最大1 d或3 d降水单变量对应的重现期;同一设计频率的暴雨遭遇的风险率较高,且随着重现期增大而减小;"6·26"暴雨的同现重现期为218 a,同现风险率为17.4%,此次暴雨具有特殊性和罕见性,常州市未来的防洪形势将更为严峻。     

基于Copula函数的浙江沿海流域雨潮组合风险分析

受暴雨与外江潮位共同影响,沿海地区防洪排涝问题异常复杂,传统的单变量水文频率分析已无法解决复杂的实际防洪排涝问题。为此,采用了二维Copula函数进行暴雨和潮位的二维联合概率计算,并基于同现风险率、条件风险率和防涝风险率进行风险分析,最终应用于浙江省多个沿海流域的雨潮遭遇分析。应用结果表明:Copula函数能够较好地模拟浙江省沿海流域的雨潮联合分布,准确定量地计算出不同雨潮组合下的风险率,且该方法分析成果与传统的洪潮遭遇分析成果基本一致,具有较强的可靠性和实用性。     

河口治涝承泄区的设计潮位选取

河口区的治涝规划设计,必须合理确定与设计暴雨相组合的承泄区设计潮位.构建的承泄区设计潮位的选取方法,首先采用Copula函数构建年最大暴雨和相应潮位的联合分布,再基于联合分布和年最高潮位的分布提出治涝设计潮位的选取方法.并以位于珠江三角洲河口区的广州南沙区和位于粤东韩江河口区的汕头市龙湖区为实例来对比分析.结果表明两地的暴雨与潮位的遭遇组合规律并不相同:①如对10年一遇及以上年最大暴雨,若与10年一遇年最高潮位相组合,在广州市南沙区,其组合风险率几乎为0;而在汕头市龙湖区,其组合风险率达5.97%以上.②若以10年一遇设计暴雨与10年一遇年最高潮位为设计组合,在广州市南沙区,其排涝重现期接近10年;而在汕头市龙湖区,其排涝重现期仅为6.52年.     

1971—2010年上海市降水变化特征分析

基于1971-2010年上海市徐家汇站的日降雨资料,采用一元线性回归法、Mann-Kendall法和小波分析等方法,对上海市40年来的年代际降水、年降水、汛期与非汛期降水的变化和周期变化特征进行研究和分析,并对降水的频率特征和典型台风期间的暴雨特征进行了分析。结果表明：上海市年代际降水、年降水、汛期与非汛期降水均呈增加趋势;年降水和汛期降水的震荡周期吻合,主周期均为8a左右,汛期降水与年降水的变化趋势相似性很大,说明汛期降水量较大程度地决定年降水量;非汛期降水主周期为4a左右;小雨所占比例随年代逐渐减少,而暴雨所占比例随年代逐渐增多,台风期间的暴雨雨量高度集中,强度大。     

我国沿海城市洪潮组合风险分析

针对沿海城市防洪安全和经济可持续发展的问题,从气候变化和人类活动两个方面对沿海城市洪涝事件的成因进行了归纳。以深圳市为例,选取大沙河上游西沥水库站和深圳湾赤湾潮位站为代表站,基于Copula函数,对深圳市洪潮组合进行风险分析。结果表明,虽然降水和高潮位的双阈值组合风险率小于单域值组合风险率,但深圳市同时遭遇暴雨和高潮位时所造成的城市洪涝灾害更为严重,经济损失和人员伤亡更为巨大;在城市防洪防潮排涝规划、设计时需更加关注降水和潮位的双阈值组合风险率大小。     

二次重现期在暴雨洪涝灾害中的应用研究

为了在暴雨洪涝灾害事件中实现城市防灾减灾的合理规划和有效预警,构建了不同历时降雨组合联合分布模型,应用Copula函数与二次重现期原理,估算不同降雨组合下的联合重现期、同现重现期、二次重现期值,以及在不同重现期下的降雨设计值。结果表明:研究区设计暴雨值重现期的分布规律呈现为联合重现期单变量重现期二次重现期同现重现期,在P1hP1d中,二次重期的估算设计暴雨值的误差范围为0.22%~1.74%,在P1hP3d中,二次重现期误差范围为0.42%~1.89%。结论认为,两种传统重现期在估算设计暴雨值时存在偏差,二次重现期能够更准确地描述实际暴雨事件,并起到了既满足防洪排涝设计要求,又可以降低工程经济成本的作用。     

太湖流域设计暴雨的时空分布计算

利用太湖流域1951-2010年的雨量资料,从平均暴雨日数和最大30 d雨量两个方面,分析流域暴雨时空分布特性。太湖流域多年平均暴雨日数、多年平均最大30 d雨量在时间分布上都呈增加趋势但不显著,在空间分布上山丘区均大于平原区。通过对流域和分区时段雨量的重现期进行统计分析,提出两种可能的流域设计暴雨空间组合方案及反映太湖流域暴雨特点的设计暴雨时空分布计算方法,结果表明本文提出的针对太湖暴雨特点设计的暴雨空间组合方案及计算方法合理。     

基于水文水动力耦合模型的平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响

为准确模拟平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响,选取湖北省四湖流域螺山排区作为研究区,利用构建的SCS-MIKE11耦合模型计算不同时期土地利用类型下的排涝模数,分析土地利用变化对排涝模数的影响,并通过设置不同水旱比、水面率和地面硬化率的组合,对土地利用变化条件下的排涝措施进行模拟优化。结果表明:在10 a一遇的1 d暴雨3 d排除和3 d暴雨5 d排除的标准下, 2011年土地利用方式下求得的排涝模数比1994年求得的排涝模数大,分别增加了159.3%和33.6%;在保持水旱比和水面率不变的情况下,地面硬化率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别增加0.005 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²);在保持水旱比和地面硬化率不变的情况下,水面率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.016 m³/(s·km²)和0.012 m³/(s·km²);在保持水面率和地面硬化率不变的情况下,水旱比每增加0.1,1 d暴雨和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.004 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²)。因此,除了增加排涝泵站的排涝流量外,减少地面硬化率(例如采用透水路面)、增加水面率和水旱比也是除涝减灾的有效措施。研究成果可为土地利用变化条件下平原湖区排涝模数的确定和排涝措施的制定提供参考。     

太湖流域湖西区暴雨时空分布特性分析

全球气候变暖和快速城市化进程影响降水结构,导致极端水文气象事件频发。为研究变化环境下太湖流域湖西区暴雨时空分布特性,选取1961—2015年湖西区多个雨量站的降水资料,分析了暴雨指标（年暴雨日数、年暴雨量、年暴雨强度、年暴雨贡献率）变化特征,并计算出给定重现期下的年最大日降水量值。结果表明,湖西区年降水量自北往南逐渐增加,年暴雨日数和年暴雨量均呈现中部较低、南北两侧较高的分布,年暴雨强度自西南往东北先增大后减小,年暴雨贡献率在西南地区偏小;湖西区宜兴站近55年年暴雨日数、年暴雨量、年暴雨贡献率呈显著上升趋势;自2005年起湖西区各暴雨指标表现出显著上升趋势;金坛站和丹阳站年均最大一日降水量高于溧阳站和宜兴站,并且各雨量站5年一遇的年最大日降水量均超过了100 mm,达到了大暴雨水平,其中金坛站和丹阳站较易发生极端降水事件。     

汉江上游洪水特性复杂度分析

以汉江上游的两个代表站——石泉和安康水文站的年径流量及年最大洪峰流量时间序列为例,对径流特性和暴雨洪水特性进行了分析,结果表明:洪水年际变化极不稳定,流量变化幅度很大,年最大洪峰流量变化呈下降趋势;径流年内分配丰枯明显,径流年际分配不均匀,径流量总体呈下降趋势。现采用近似熵(ApEn)及算法复杂度C0作为复杂性测度,对石泉、安康水文站的年径流量和年最大洪峰流量序列进行了复杂性分析,分析得到年径流量的复杂性比年最大洪峰流量的复杂性大,即年径流序列的随机(复杂)程度越大。这一有益的结论表明年最大洪峰流量的可预测性大于年径流量,进一步研究年最大洪峰流量的预测方法对水库防洪具有重要的意义,并为汉江上游的防洪与发电调度起借鉴作用。     

考虑非一致性条件的淮河干流洪水分析

环境的变化和不确定性导致水文序列表现出非平稳特征,基于一致性条件的洪水风险分析忽略了气候变化和人类活动等因素的影响,会低估洪水风险.研究采用GAMLSS模型作为边际分布模型,以降水作为协变量,对淮河干流部分重要水文站点的年最大1 d流量和年最大15 d洪量序列进行非一致性频率分析,探究非一致性条件下洪峰和洪量设计值的变...     

基于Copula函数的东江博罗站年最大洪水联合分布研究

以东江博罗站1953—2013年长系列年最大洪峰流量及其峰现时间为基础,采用Von Mises函数拟合年最大洪水洪峰出现时间的分布特征,皮尔逊III型函数拟合年最大洪水洪峰流量的分布特征,采用Frank Copula函数构建了洪峰流量和峰现时间两变量的联合分布,分析了东江博罗站洪峰出现时间分布特性,年最大洪水事件联合重现期和条件重现期。结果表明:以Von Mises,皮尔逊III型及Frank Copula函数构建的联合分布函数均能较好拟合东江博罗站年最大洪水分布特征,可有效挖掘流域洪水信息,为流域防洪规划和风险管理提供参考。     

Spatial Pattern Characterization and Multivariate Hydrological Frequency Analysis of Extreme Precipitation in the Pearl River Basin, China

Consecutive extreme rainfall events, especially those having unfavourable spatio-temporal patterns, always trigger large floods. This paper aims to examine, through the multivariate hydrological frequency analysis, the probability of the synchronous occurrence of rainfall extremes in the Pearl River basin. The copula method together with the stationarity and independence tests, which are crucial to the valid use of statistical methods in regional frequency analyses, were applied in the study. The obtained results indicate that: (1) major precipitation events of the annual maximum 1-, 3-, 5- and 7-day rainfall recorded at 42 stations are the flat looking series and variables are independent, (2) the marginal distribution of all extreme rainfall variables in four homogeneous hydrologic regions fits the log-normal probability distribution and most of their joint distribution fits the Gumbel-Hougaard distribution, (3) on that basis the contour maps of the joint distribution of annual maximum 1-, 3-, 5- and 7-day rainfall between different regions are drawn and the probability of the synchronous occurrence of the extreme rainfalls in different regions are estimated. These findings have great practical value for the regional water resources and flood risk management and are important in exploration of the spatial patterns of rainfall extremes in the Pearl River basin in order to reveal the underlying linkages between precipitation and floods from a broader geographical perspective.     

A regional frequency study of extremal rainfall and runoff processes

The annual maximum daily rainfall and annual maximum flood discharges in Lesotho were subjected to regional analysis. The mean of both time series was found to be a satisfactory parameter for regional study. The nondimensional series generated by using the mean as the divisor rendered the sequences homogeneous in the statistical sense throughout the whole country. The processes in question obey a lognormal probability law and are random in their sequential evolution. The annual maximum daily rainfall does not produce the annual maximum peak discharge in the rivers of Lesotho.     

不同取样法设计暴雨标准关系初探

我国城市排水工程由建设部门主管,排水工程规划设计与水利部门管辖的防洪排涝体系有所脱节,给城市防洪排涝体系的统一规划带来困扰,标准即是关键问题之一。以石家庄市为例,分析年最大值法和年多个样法两种不同取样方法计算设计暴雨标准的相互关系,在城区相关水利工程规划设计中当涉及城乡洪（涝）沥水组合时可作为参考。     

赣南地区近58年来极端气候变化趋势分析

极端天气事件对人类和自然环境的影响巨大,为评估其变化趋势,采用Mann-Kendall趋势检验和线性倾向估计法分析了赣南地区1956—2013年基于气温和极端降水的8个指标的变化趋势。结果表明:①年降雨总量没有显著变化,季节性变化差异较大;②气温在年尺度和季节尺度变化一致,几乎全部站点年最高气温和年最低气温都有显著上升趋势,且秋季上升幅度最大,其最低气温最大上升幅度为每10 a上升0.39 ℃;除春季外,日温差均为减小趋势;③极端降水事件有增加趋势,年尺度上最大日降雨量和最大3日降雨量均有显著增加趋势,冬季增加趋势更加显著。本研究结果显示赣南地区气温变化趋势与全球变暖保持一致,极端降水事件也在加剧。     

玛纳斯河不同峰量组合下的融雪洪水风险分析

以玛纳斯河肯斯瓦特出山口水文站控制流域为研究区，考虑变异条件下的频率结构特征，基于Copula函数建立洪水峰量联合分布，推求各峰量相互作用下的风险概率，构建了风险评估模型。结果表明：混合分布能较好地反映变异条件下的洪水变量频率分布；基于Gumbel Copula函数建立的峰量联合分布能很好地描述洪水组合特性。在玛纳斯河500年一遇峰量两变量防洪设计标准下，联合风险与同现风险均达到最小值，洪水发生概率较低，因此选择频率较为接近的峰量设计标准，既能保证洪水发生的低风险概率，又符合工程险情的实际需要。     

关于现代河流生态保护的哲学思考

从矛盾观、自然观、系统观等唯物辩证法的方法论入手,对河流生态保护进行了哲学反恩。必须运用系统的观点来看待河流系统,保护河流系统的完整性和连续性;必须减轻人类活动对河流自然形态的限制,恢复河流的千姿百态;必须深刻认识河流的演化规律,正确处理好人类和河流之间的关系,不断实现人水和谐;必须尊重河流生命,从辩证的角度在河流开发利用与河流保护之间不断寻求折中点,通过最大努力保护和修复河流生态。