一种新的分期设计洪水计算方法

采用超定量取样方法,从洪水发生时间和量级两个方面考虑,建立了基于Copula函数的洪水发生时间和量级的两变量联合分布,提出了一种新的分期设计洪水计算方法,并与现有的方法进行比较.应用实例结果表明:所推求的分期设计洪水既能符合防洪标准要求,又能够满足分期设计洪水与年设计洪水的关系;主汛期的设计值相对年最大设计值有小幅度增加,而非主汛期设计值则小于年最大设计值;比现有的分期设计洪水计算方法更加合理可行,为分期设计洪水分析计算提供了一条新的途径.     

基于Copula函数的非连续序列洪水频率分析

现行洪水频率分析采用单变量分布曲线,应用Copula函数构造洪水联合分布时又未考虑历史洪水资料.本文将一维非连续序列的极大似然法扩展应用到二维联合分布的参数估计,建立了基于Copula函数的非连续序列洪水频率分析模型,并以长江三峡水库设计洪水为例,验证该模型的可行性和合理性.结果表明,所建模型合理可行,为多变量非连续序...     

设计洪水峰量最可能组合法的计算通式

针对传统的多变量分析方法在联合重现期水平下选取设计值存在较大的任意性和不确定性,本文利用Copula函数建立洪峰与不同时段洪量的多变量联合分布,采用联合概率密度函数值作为洪水发生相对可能性的度量指标;以满足防洪标准为约束条件,构建了峰量最可能组合的通用模型,并提出采用拉格朗日乘数法进行求解。采用该方法计算汉江流域丹江口水库的最可能设计洪水,并与单变量同频率、多变量同频率估计值对比,结果表明：单变量同频率估计值达不到防洪标准;最可能组合法与多变量同频率法相比,洪峰偏小、长历时洪量偏大,其估计值更符合丹江口水库的应用要求,说明所提方法具有较强的统计基础,更加符合水文现象的内在规律,可用于水库设计洪水计算。     

考虑入库洪水随机过程的梯级水库防洪优化调度

针对梯级水库防洪优化调度求解过程中存在的入库洪水过程的随机性,以及优化调度模型求解的复杂性这两方面的问题,建立了基于Copula函数的梯级各地区洪水的联合分布函数,通过随机模拟方法得到梯级水库的入库洪水过程;建立了梯级水库防洪优化调度模型,并提出了基于并行搜索思想的PDP算法进行求解。清江梯级水库实例研究结果表明,基于Copula函数的随机模拟方法,能充分考虑洪水地区组成方式的多样性和随机性,从而能模拟对梯级防洪调度最不利的情况;PDP算法比文中其他算法更容易收敛到全局最优解;较常规调度,梯级水库防洪优化调度可进一步降低下游地区的防洪风险。     

基于Copula函数的设计洪水过程线方法

采用Copula函数构造边缘分布为PIII分布的联合分布,用以描述年最大洪峰和年最大时段洪量,并介绍两变量情形下的重现期定义,根据建立的联合分布和两变量的重现期提出基于两变量联合分布的设计洪水过程线推求方法.研究有助于进一步认识设计洪水过程线的推求方法,并为设计洪水过程线推求提供了一种新思路.     

设计洪水不确定性下的水库防洪风险调度

水库防洪调度中,设计洪水的推求对于水库防洪安全至关重要,而在其实际的推求过程中存在着诸多不确定性因素影响。本文针对设计洪水洪峰、洪量以及洪水过程线多重不确定性,提出了一种水库防洪风险调度模型并进行求解,探求设计洪水不确定性下的水库防洪调度过程。应用Copula函数建立洪峰与最大三日洪量的联合分布模型,采用蒙特卡洛重抽样方法,获取一系列峰量联合设计值;针对传统设计洪水过程线选择的单一性问题,对水库实测洪水过程进行了分类,并对不同类型的洪水过程线进行随机模拟,生成多维不确定性下的设计洪水过程;引入经济学指标条件风险值CVaR(Conditional Value at Risk)来衡量水库防洪调度过程中超过调洪最高洪水位的风险,建立了考虑CVaR的水库防洪调度模型,通过不同的风险系数取值获得不同的水库防洪调度过程。以安康水库洪水过程为例,二次重现期标准下百年一遇设计洪水联合设计值存在着较大的不确定性;采用K-means聚类法把洪水过程分成了三类,并应用蒙特卡洛法对不同类型洪水过程进行随机模拟,获取了考虑不确定性的大量水库设计洪水过程,推求了安康水库不同风险系数下水库防洪调度规则。本文所建立的考虑设计洪水不确定性的水库防洪风险调度模型可为不确定性条件下水库调度规则的制定提供指导。     

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.     

Copula联结函数在多变量水文频率分析中的应用

介绍了Copula联结函数的定义、属性和构造方法.在应用实例中,针对位于同一河流上下游的两个水文站点采用Copula联结函数建立起两个站点的年最大洪水联合分布函数.结果表明,Copula联结函数能够比较好的模拟这两个站点的年最大洪水联合分布概率.由于Copula联结函数可以采用各种各样的边际函数来推求联合分布函数,具有灵活性和应用范围广等特点,因此在多变量水文频率分析中具有广泛的应用前景.     

分期设计洪水的估计区间

基于两变量分析方法推求分期设计洪水,对于给定的联合重现期水平,存在着多种洪水组合均可满足规定的防洪标准,现有方法无法评价不同组合发生的可能性和合理性.采用归一化的联合概率密度函数值作为洪水发生的相对可能性指标,提出了分期设计洪水组合的可行区间,并基于条件概率原理推导了3种具有统计意义的联合重现期水平下的计算公式,即最可能组合、条件最可能组合和条件期望组合.丹江口水库应用结果表明:以7日洪量为例,最可能组合和条件最可能组合的估计值均位于可行区间内,条件期望组合的估计值在可行区间外.建议采用条件最可能组合方法计算丹江口水库7日洪量分期洪水设计值,该法不仅具有较强的统计理论基础,而且能够较好地描述汛期洪水特征;在满足防洪标准的前提下,通过适当抬高(降低)夏(秋)汛期的洪水设计值,有利于水库汛末蓄水和提高综合利用效益.     

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。     

Copula-SAR模型及其在洪水地区组成随机模拟中的应用

洪水地区组成随机模型的核心问题是构建联合分布或条件概率分布.从白噪声项切入,建立了基于Copula函数的多元季节性一阶自回归模型,即Copula-SAR(1)模型,并与常用的SAR(1)模型作比较.清江流域的应用结果表明,Copula-SAR(1)模型能较好地保持地区洪水组成的统计特征,非线性自相关系数的均方根误差RMSE减少了0.071,各项统计特征值的均方根误差RMSE的平均值减少了0.012.该模型显著地降低了白噪声项的模拟误差,为水文水资源的随机模拟提供了一种新的途径.     

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。     

对漳河下游防汛队伍建设的思考

漳河是游荡性河道，防洪标准较低，发生中小洪水即容易出险。所以，在现有防洪工程体系下，只有加强防汛队伍建设，并实施有效管理，才能最大限度地减少灾害的损失。     

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Copula函数的洪水过程随机模拟

对实测截口序列进行等量变换,使变换后的截口具有较好的统计规律.应用Copula函数构造洪峰与历时的联合分布,以及相邻截口的联合分布,采用联合随机抽样方法进行大样本的洪水过程随机模拟,为洪水过程设计提出了一种新的随机模拟方法.结果表明,该方法能较好地描述洪峰、历时的统计特性及相关关系,克服了传统模拟方法对历时描述较差的缺点,且能反映出洪水过程的变化特性,截口具有随机波动性、锯齿现象较少.     

城市化发展对重庆市洪涝灾害的影响研究

分析了城市化发展对市区洪涝灾害产生的负效应,针对城市化背景下重庆市洪涝灾害发生的自然条件,探讨了工程措施和非工程措施相结合的综合防洪减灾对策。工程措施包括：完善城市防灾体系、提高防洪标准;合理规划城市排水管网;植树造林、增加绿地建设;建设蓄水池等。非工程措施包括：加强并完善城市防洪规划;对洪涝灾害进行风险评估,制订风险应对计划;提高洪灾预警水平;普及洪涝灾害防控意识;提高居民防灾自救意识等。     

洪水管理新理念下的东苕溪防汛工作探讨

在科学发展观的指导下,对东苕溪防汛工作进行探讨:更新洪水管理的理念并划定不同等级的滞洪区;随着社会经济的发展,树立和落实洪水管理的新理念承担适度风险;规范洪水调度的行为,切实做好防汛工作;继续加强防洪工程建设,不断构筑完整的防洪保护圈;探索新形势下的物资储备新方法,以洪水管理逐步推进资源管理完善防洪预案,实现防汛信息化;要转变观念,用科学发展的理念指导防汛抗旱工作,尽快实现治水观念的转变.