Clayton Copula模式下的深圳市洪潮组合风险率

按不同的设计标准设计洪水时,河口可能发生各种频率的潮位.按不同的设计标准设计潮位时,河道上游也可能发生各种频率的洪水,因此需要知道当满足某一频率设计洪水条件时,超过其组合潮位发生的概率,以及当满足某一频率设计潮位条件时,超过其组合洪水发生的概率,将这个发生概率作为洪潮组合的风险率.基于ClaytonCopula连接函数构建了深圳市洪潮遭遇组合的风险分析模型,得到了深圳市洪潮组合的风险率,可用于深圳地区河道防洪治理.本文的风险分析模型具有通用性,也可以将其应用到其他地区做此类问题的分析.     

基于Copula函数的郁江与西江干流洪水遭遇概率

为了计算郁江和西江干流洪水遭遇的概率,依据Copula函数理论及分析方法,利用实测洪水资料进行参数估计,建立了几种常用的Copula函数,并对它们拟合的效果进行了对比,最后选用Clayton Copula函数展开分析.结果表明,随着西江干流洪水等级的增加,郁江发生同一大洪水的条件概率增加的趋势不明显;郁江与西江大洪水遭遇的概率非常小,郁江和西江干流50年一遇以上洪水同时发生的概率不超过0.05%,在西江干流发生大于50年一遇以上洪水的条件下,郁江发生大于50年一遇以上洪水的概率仅为2.73%.该成果可为西江流域的防洪控制水库在制定联合调度规则时利用两江大洪水错开的特点,充分发挥水库的调洪能力提供依据.     

吉安市城市防洪排涝水文分析

根据吉安市吉安等5个水文水位站已收集到的198站年水文资料系列样本,对城市化水平下的城市洪水成因和雨洪关系等进行研究,得出吉安市防洪排涝标准50a—遇、100a—遇、200a—遇洪水的设计洪峰水位、相应洪峰流量、设计最大24h暴雨量、相应市区排涝洪水量、排涝模数,为吉安市防洪排涝提供决策依据．     

广东地区旁侧连接水库的小流域洪涝流量计算

为获得广东地区旁侧连接水库的小流域设计洪水流量和排涝流量,分别采用小流域整体法和24 h暴雨洪量法进行了计算.计算结果表明:广东地区旁侧连接水库的小流域水库集雨面积不超过10 km2,当水库防洪标准与流域设计洪水标准相当或低于时,可采用小流域整体法及广东省综合单位线法计算设计洪水;24 h暴雨洪量法与平均排除法相比,可直接采用设计洪水结果进行排涝流量计算,计算结果相差很小,偏安全,方法简便.因此,采用的两种计算方法在一定条件下可以用于旁侧连接水库的小流域洪涝计算.     

几种Copulas模拟不同历时降雨量的影响分析

为减小水文频率分析中的不确定性,采用４种不同的Copulas联结函数来模拟不同历时降雨量的相关关系,并得出边际分布分别为广义极限和广义逻辑斯特的两元联合分布.模拟结果表明,Farlie-Gumbel-Morgenstern和Gaussian Copulas能较好地模拟变量之间的相关关系,而Gumbel和Clayton Copulas则相对较差.通过计算Copula的条件分布可以得到不同历时降雨量组合的概率.根据Copula联结函数来推求不同重现期的设计暴雨,可以同时考虑不同历时降雨量的相关性,该方法科学合理,为水文频率分析方法提供了新的思路.     

基于Copula函数淮河流域水沙联合分布研究

淮河流域是我国人口密集的地区之一,拥有巨大的社会和经济发展潜力。基于淮河中游吴家渡水文站1950-2015年的径流量和输沙量资料,通过对径流量、输沙量的边缘分布函数和Copula函数的比选,确定最优函数形式并建立淮河流域水沙联合分布模型,运用模型对流域内水沙丰枯遭遇频率进行了计算,进而对比分析了径流量和输沙量单变量和联合变量的设计值并绘制了等值线图。研究结果表明:Gamma型分布对淮河流域的径流量过程和输沙量过程吻合较好。由于Gumbel型联合分布函数的赤则信息准则AIC值(akaike information criterion)最小,故选用Gumbel型Copula函数构建淮河流域水沙分布模型。淮河流域水沙同步的概率为67.2%,水沙异步的概率为32.8%,其中平水平沙出现的概率为27.54%,枯水枯沙出现的概率为25.86%,淮河流域枯水平水年份较多。径流量和输沙量联合变量设计值较单变量设计值要大,计算结果在考虑两者之间联系的基础上,将更具有代表性,且安全性更好。     

基于Copula函数的建筑动力风荷载相关性组合

为了得到经济合理的抗风设计方案,提出一种基于Copula函数的高层建筑动力风荷载相关性组合方法.在某高层建筑模型高频动力天平试验(HFFB)数据的基础上,通过Copula函数和风荷载分量的边缘分布构建任意两分量的联合概率密度函数(JPDF),引入条件极值,计算二者的相关关系和组合值;利用各风向角下的组合值构建了最不利包络荷载组合,并以此为结构的设计风荷载.结果表明,该方法能够确定给定保证率下任意两风荷载分量的组合关系;以最不利包络荷载组合为设计风荷载能保证结构的抗风安全性.     

极端暴雨下城市内涝模拟与应急响应能力评估

为探究极端暴雨对城市内涝积水特征和应急响应能力的影响,基于InfoWorks ICM模型构建郑州市金水区的某片区内涝模型,分析极端暴雨情景下的城市管网排水能力和内涝积水特征,基于ArcGIS网络分析模块评估公安、医疗和消防3类应急服务部门在单一和组合情景下的可达范围和响应时间,以此确定城市应急响应能力。结果表明：研究区管网排水能力整体较低,排水能力<3 a一遇的设计暴雨(3 a一遇,下同)的管道占比为50.15%,此类管道多分布于中部和南部,不能满足城市重要地区3～5 a的排水标准;淹没范围与管网排水能力和地表类型有着密切的联系,在较大除涝标准下,如20 a一遇和100 a一遇情景下积水呈现出南多北少的分布特征,而郑州2021年“7·20”特大暴雨情景下,北部和河流附近地区的积水面积较大;应急车辆涉水能力较高的服务部门在极端暴雨下的应急响应能力更高,100 a一遇和“7·20”情景下消防部门的响应能力最高,10 min内可达范围占比分别为78%和36%;多部门联合调度可有效提升应急响应能力,如100 a一遇情景下,5、10、15 min内联合调度的应急响应可达范围比最优部门(同一...     

设计降雨特征的多变量分析方法

鉴于径流数据缺乏且难以长期监测,而降雨数据相对完整,通常假定降雨和径流同频率,以设计降雨作为前端输入进行水文分析.在重新定义设计降雨特征变量的基础上,针对目前普遍采用的基于单变量分析的暴雨强度公式法存在的不足,提出一种基于Copula函数的降雨特征多变量分析方法;并以广州1961—2012年历史降雨数据为例,分析了设计降雨量与降雨峰值组合风险概率.研究表明:基于Copula函数的降雨多变量分析能更加全面地反映降雨特征,有利于提高水文分析计算精度.该方法还可根据水文分析的需求进行2变量及以上的降雨特征量组合分析.     

超标暴雨下城市雨水管网排水效果——以西安市沣西新城为例

雨水管网是城市降雨径流的重要通道,其排水效果直接关系到城市排水防涝的安全,探明不同降雨下城市管网的排水效果对缓解城市内涝至关重要。采用GAST-SWMM耦合模型,以西安市沣西新城某区域为研究对象,设置1、2、5、10、30年一遇5个常规降雨以及50年一遇和100年一遇两种超标暴雨下区域2 h设计降雨过程,模拟研究区域不同重现期降雨下的管网排水情况,计算管道超载率和管网排水量,对管网排水效果进行量化评估。结果表明:常规降雨下管道超载率为0.00%～51.22%,100年一遇超标暴雨下达到64.63%,在降雨重现期达到30年一遇时管道超载率高于50%; 1年一遇至100年一遇降雨条件下管网排水量占区域总降雨量的3.55%～22.25%,且随着重现期增长,排水量增加呈减缓趋势。大部分排水管网在超标暴雨甚至30年一遇常规降雨下处于超载状态,但在排水口畅通情况下依然具有排水能力,在城市排水除涝过程中作用显著。本研究为城市雨水管网规划、设计和运维提供参考。     

基于Vine Copula函数的风浪要素联合概率分布模型

随着全球气候变暖的加剧,极端气候现象发生的频率和强度均可能加大,这对海岸和近海结构的安全不利。基于中国东海的连云港海洋观测站实测风浪数据和Vine Copula理论,建立风浪要素中风速、波高、波浪周期、风向和波向五维随机变量之间的联合概率分布模型。采用极大似然法确定各风浪要素边缘分布模型参数,通过AIC信息准则和均方根误差RMSE进行拟合优度评价,由此建立风浪要素的边缘分布。采用带有基于残差的高斯似然函数的贝叶斯框架估计二维Copula函数的参数,结合AIC信息准则进行拟合优度评价并确定最优Copula函数。绘制最优联合分布概率密度图,与二维频率直方图进行对比以评价模型效果。采用Vine Copula函数建立多维联合概率模型并结合AIC值评价其拟合优度。研究结果表明：建立的Vine Copula模型可以较好地刻画风速、波高、波浪周期、风向和波向五维随机变量之间的联合概率分布。     

基于三维不对称 Copula 函数峰量联合概率分布研究

基于三维不对称Gumbel Copula函数构建了洪峰、时段洪量联合分布,探讨了洪峰和时段洪量之间的概率特性。首先建立了洪峰、3 d洪量和7 d洪量的三维不对称Gumbel Copula联合分布函数,然后运用极大似然法估计了三维Gumbel Copula函数的参数,最后求得洪峰和时段洪量之间的条件概率分布,分析了洪峰、洪量间的概率特性。以大渡河流域大金川站1960—2013年间的洪峰、3 d洪量和7 d洪量为例进行了应用。研究成果为洪峰、洪量相关关系的研究提供了新途径。     

基于Copula-VaR的市场风险度量问题研究

金融资产间相关结构的度量是投资组合风险管理中的一个重要问题,为解决这一问题,将Copula函数应用于风险管理,并以此建立相关模型以克服传统的正态分布和线性相关性假设的不足,采用GARCH模型对单个资产建模,分析运用正态Copula函数刻画股票市场收益率的联合分布并计算VaR,发现该模型优于传统的VaR计算方法.     

大坝原址重建施工导流风险特性研究

随着中国后水电开发时代的到来,大坝重建工程逐渐增多。大坝重建工程导流系统一般由原工程建筑物和新建导流建筑物联合组成,导流系统的组成和功能的丰富化使导流系统约束和导流风险因素更加复杂,导流风险呈现显著的特异性。本文旨在探索大坝重建工程施工导流风险计算方法及其变化规律。在大坝重建工程导流系统分析的基础上,归纳主要致险因素和致险模式,研究建立上游水位、下泄流量、下游水位等致险模式的数学表达,综合建立大坝重建工程导流多维风险判别式。针对系统中的洪水不确定性,利用Gumbel-Hougaard Copula函数描述洪水峰量联合分布,同时考虑原工程控泄规则和导流泄水建筑物的运用规则,利用Monte-Carlo方法模拟导流度汛过程并计算水力要素,结合风险判别式建立大坝重建工程施工导流多维风险计算模型。定性风险分析说明,建筑物的功能和设计标准差异决定了大坝重建工程导流系统的多种致险模式并不完全相关,导流系统风险呈显著多维分布特征。由于风险特性与导流系统配置有关,针对将原大坝作为上游围堰,占用原工程泄流建筑物出口的典型重建工程导流系统,进行了导流风险计算。定量风险特性分析说明：导流风险存在从下游漫顶致险模式向原坝泄水致险模式的转移点,主导致险模式转移的驱动因素是导流系统的泄流量,转移点对应下游围堰可防范的风险上限。研究成果为大坝重建工程导流风险评价和方案优化提供了重要支撑。     

一种新的洪水过程随机模拟方法研究

洪水随机模拟是防洪安全设计的新途径。利用Gumbel-Hougaard Copula构造边缘分布为PⅢ型分布的两变量联合分布,用以描述洪峰和洪量。根据该联合分布进行随机抽样同时模拟洪峰和洪量系列并转化成洪水过程线,从而建立一种新的洪水过程随机模拟方法。该方法用峰量联合分布代替单独的洪峰和洪量的分布,能够考虑洪峰和洪量之间的相关性,克服了分离处理峰、量的缺点。与现有的洪水随机模拟模型相比,如季节性一阶自回归模型和典型解集模型,文中提出的模型所模拟的洪峰和洪量统计特征的相对平均偏差和相对均方误差等指标均较优,能够更好地保持实测系列洪峰和洪量的统计特征。     

基于Copula函数的径流随机模拟

随机模型的核心问题是构建联合分布或条件概率分布.建立了基于Copula函数的一阶非平稳时间序列模型,即季节性CAR(1)模型,并与季节性AR(1)模型进行比较.以宜昌站月径流模拟为例,研究了季节性CAR(1)模型的实用性.结果表明,所建模型能较好的模拟原序列的统计特性,尤其是偏态特性、非线性相关性和概率密度特征的保持上,为水文水资源随机模拟研究提供了一种新的途径.     

梯级水电站建设施工导流风险分析

上游电站同步建设改变了待建电站施工洪水的时序分布,使得现行导流风险测度方法不再适用。为此本文基于风险分析理论,考虑导流系统面临的水文不确定性,构建系统风险分析模型。考虑上游电站断面洪水与区间洪水的相关性,采用Copula函数构造两分区洪水的联合分布,通过Monte Carlo方法模拟各分区洪水。在此基础上,耦合溃堰洪水模拟、河道洪水演进、洪水地区组成等环节,计算待建电站的施工洪水,进而求解系统风险率。通过工程实例验证了模型的可行性,并对其他风险要素进行参数敏感性分析,同时探讨了待建电站导流风险对上游电站同步建设的响应趋势,可为梯级电站同步建设条件下施工导流标准的优选提供依据。     

基于时变Copula GARCH模型的金融风险度量

以GARCH(1,1)-Norm模型为边缘分布,以Kenddall tau为工具,采取滑动窗口的方法,建立了GARCH-时变-Copula模型,在此基础上利用蒙特卡洛技术度量了不同权重下的组合资产风险。通过对金发科技和ST国农两支股票的数据进行实证分析,利用失败天数的检验方法,验证了基于Kenddall tau与时间序列分析模型相结合的时变Copula模型在度量组合资产风险上的可行性与准确性。