基于数理统计法的多指标汛期分期划分研究

水库大多从安全角度出发,在汛期采用固定汛限水位度汛,容易造成洪水资源的浪费,影响水库兴利效益的发挥。为科学确定并分期抬高水库汛限水位,在保证防洪安全的前提下,进行合理的汛期分期划分是十分重要和必要的。汛期有其确定性、随机性和模糊性,在实际应用中,在成因分析法进行定性分析的基础上,统计多指标的汛期分布特征,采用数理统计法综合确定汛期分期,数据来源较多,方便易用,较成因分析法增加了定量分析内容,同时又具有物理成因明确的优势。文章以水口水库为例,选择降雨量、年最大洪峰流量、各级洪峰流量等三个指标进行汛期划分研究,并给出各指标划分标准,说明数理统计法在汛期划分中的应用。     

龙羊峡水库汛期分期及其合理性检验研究

为解决黄河上游龙羊峡水库防洪与兴利之间的矛盾,采用水文特征值统计法、矢量统计法、模糊分析法及成因分析法等方法对龙羊峡水库1956年~2014年的洪水资料进行汛期分期计算。通过对比分析,确定龙羊峡水库的主汛期为6月23日~9月1日。为避免以往研究者对汛期分期成果进行合理性和真实性检验存在的一些逻辑漏洞和理论缺陷,采用改进的Cunderlik法对龙羊峡水库汛期分期结果的合理性进行检验。检验结果表明,龙羊峡水库汛期分期结果合理有效。     

减法集对势在佛子岭水库汛期时间域划分中的应用

为有效表征水库流域降水、径流等不确定性因素对水库汛期时间域划分的综合影响,针对基于集对分析的 汛期分期现有方法中根据人为经验确定汛期的问题,应用水库汛期时间域划分概念,提出采用减法集对势方法判 别汛期时间域划分结果,构建基于减法集对势的汛期时间域划分方法。以佛子岭水库汛期划分为例加以验证,选 择能够影响汛期划分的?5?个暴雨、洪水指标,并根据当地气候特性,进行佛子岭水库汛期时间域划分,其中汛期分 期包含前汛期、主汛期、伏旱期和后汛期 4 个分期,最后与集对分析两元和三元联系数法进行对比分析。应用结 果表明：用减法集对势法进行水库汛期时间域划分简便实用,汛期划分成果合理,与集对分析两元和三元联系数 法的分期结论相一致,能客观反映佛子岭流域暴雨洪水特性对汛期影响的态势,能直观区分非汛期和汛期的界限。 提出的减法集对势法用于汛期时间域划分合理可行,在水库汛期时间域划分中具有推广应用前景。     

三峡水库汛期分期方法研究

利用宜昌站1882—2005年共124 a及6月1日—9月30日共122 d的日流量资料作为汛期分期的基本资料,采用矢量统计法和相对频率法对三峡水库汛期进行了分期。结果表明:矢量统计法能够将汛期划分到日,但有一定的限制性;相对频率法比较直观,但分期只能精确到旬;6月1—30日为三峡水库前汛期,7月1日—9月10日为水库的主汛期,9月11—30日为水库的后汛期。     

汛限水位分期控制方法在石岩水库的应用

汛期分期划分及分期设计洪水的推求是分期汛限水位确定的关键。针对传统汛期分期方法主观性较强及分期设计洪水推求中分期防洪标准偏低的问题,以石岩水库为例,引入Fisher最优分割法进行汛期分期,将其结果与利用数理统计法划分的汛期分期进行对比分析,结果表明该方法可靠且分期方案合理。基于汛期分期结果,采用Copula函数推求分期设计洪水频率与防洪标准之间的关系,计算出各分期设计洪水值。此方法弥补了现行分期设计洪水中存在的不足,为合理确定分期汛限水位提供了科学依据,有利于提高水库的综合效益。     

龙滩水电站汛期分期及合理性检验

合理的汛期分期是提出分期汛限水位决策意见的重要前提,对充分发挥水电站防洪、发电、生态、压咸能力及提高洪水资源利用率有重要意义。为此,研究运用矢量统计法和模糊集合分析法对龙滩水电站进行汛期分期计算,通过相对频率计算、置信区间计算、非参数统计自助法取样和模糊优选4步对汛期分期进行合理性检验。经检验后可知,相对优属度最高、较合理的汛期分期方案:龙滩水电站前汛期为4月1日～6月9日,主汛期为6月10日～9月1日,后汛期为9月2日～10月31日。     

高山冰川作用下流域水库汛期分期

针对高山冰川作用下流域水库汛期分期的实际问题,以玛纳斯河流域夹河子水库为研究对象,识别汛期划分的主要影响因素,选择汛期划分依据,采用定性和定量分析相结合的方式,综合成因数理统计、矢量统计、模糊分析、系统聚类4种汛期分期方法,分析各种方法适用性,提取合理成分,结合天山北坡气候带的水文气象特征和水库控制运用特点,确定汛期范围：7月10日至7月30日为前汛期, 8月1日至8月15日为后汛期。为夹河子水库的分期运行提供了理论依据。     

基于改进模糊集分析法的汛期分期

传统的模糊集分析法进行汛期分期过程中,在汛期区间与阈值的确定方面存在主观性较强的问题,同时该方法只能考虑单一的因素,针对这些问题提出改进模糊集分析法。使用变异系数法计算指标权重,用每个旬的所有指标加权组合成为一个综合指标,以代替原来的单一指标;使用模糊集合分析法计算隶属度,划分汛期与非汛期,最后在汛期区间内,使用均值变点分析法寻找变点,并以此进行汛期分期。改进的模糊集分析法的分期结果与数理统计法、传统模糊集合分析法的汛期分期结果大体一致,说明提出的改进模糊集分析法适用性强。     

基于主成分分析法与量变质变判别模式的汛期分期

现行的汛期分期方法存在理论依据薄弱、考虑因素单一、阈值选取主观性强以及计算繁琐等缺陷,不能简便合理地进行汛期分期。为此,以李仙江流域为例,应用量变质变判别模式,结合主成分分析法,研究了基于综合指标、洪水指标以及暴雨指标的流域汛期分期规律,并与其他方法进行比较。结果表明,分期结果能反映指标的物理意义;汛期分期结果与分期指标有密切关系,在实际应用,应综合考虑多种指标;依据对立差异度意义划分的汛期过渡期具有较高的可靠性。     

基于洪水资源利用的汛期分期研究

我国许多流域水资源短缺,而年内降雨量主要集中在汛期几个月。传统的汛期划分方法常常造成汛期大量弃水、汛末无水可蓄现象,影响了水库兴利功能的发挥。为此,从洪水资源利用的角度出发,分析了常用的汛期划分方法的不足之处,提出基于降雨、径流规律分析的定性统计法与Fisher最优分割方法相结合的汛期划分方法,并以跋山水库为例进行了汛期分期划分,划分结果较为理想。     

Fisher最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期多采用定性、统计分析方法,其结果往往带有不确定性的缺陷,介绍了Fisher最优分割法的基本原理和分割步骤。以海河流域密云水库为例,选取反映水库流域暴雨洪水季节性规律的5个指标,根据专家评判法给出各指标的权重系数,计算目标函数,进而进行汛期的分期计算。综合分析和合理性验证表明,该方法具有多指标聚类、满足时序性划分且能判断分几期较优等特点,较适用于汛期的定量分期研究。     

系统聚类法在水库汛期分期中的应用

针对水库控制流域汛期分期的实际问题，研究提出了采用多因子、基于模糊相似矩阵的系统聚类分析方法，避免了以往研究采用单因子进行分析带来的片面性．章以滦河流域为实例，选用描述流域降雨和洪水特性的6个因子，计算论域元素之间的相似系数，以构成模糊相似矩阵，然后通过系统聚类分析，进行了汛期的分期分析计算．计算结果表明，该方法更具合理性。     

某大型水利枢纽汛期分期方案研究

汛期分期方案研究是开展水库汛期水位动态控制技术研究的重要基础。综合采用成因分析方法和数理统计方法,分析了某大型水利枢纽库区暴雨、洪水发生规律,提出了把汛期划分为前汛期、主汛期和后汛期三个阶段的汛期分期方案。研究成果为该水利枢纽及同一流域内相关水利工程开展雨洪资源化利用研究提供基本依据。     

基于最优分割和大尺度天气系统分析的宿州降水阶段划分

为科学划分降水阶段，有效利用降水时空特征划分水库汛期和确定干旱识别时段起讫日期，克服以日、月、季降水量为指标进行划分的不足，采用最优分割法和大尺度天气系统分析相结合的方法，对宿州多年平均日降水序列进行阶段划分。 识别出 6 个阶段日均降水量分别为 2.09，4.72，8.13，6.05，2.66，0.97 mm，阶段降水量具有显著差异。 该方法划分的降水阶段可为宿州市区域水库汛期划分、干旱识别中的时段起讫日期确定提供科学依据，为类似地区的水库汛期划分和干旱识别提供一种新思路。     

基于Fisher最优分割法的太湖调度线时段划分研究

为分析现行的太湖调度线时段划分的合理性,优化太湖流域水利工程调度,基于Fisher最优分割法的原理,选取反映流域水情特征的降雨、水位、用水量等3个要素,共5个指标,在现行时段划分的基础上对其进行优化研究。本次优化方案调整了部分时段分点,优化了太湖流域非汛期、汛前期、主汛期、汛后期划分,将非汛期结束时间推迟了5 d,汛前期结束时间推迟了10 d,主汛期结束时间提前了10 d。与现行方案相比,该方案全面考虑了雨洪资源利用和太湖水生态环境安全,统筹兼顾防洪、水资源、水生态环境,是更为综合的划分尝试,研究成果可为太湖流域水利工程调度提供一定支撑。     

多时间尺度下黄河上游径流复杂度变化特征研究

研究黄河上游径流复杂度变化特征,对揭示区域径流演化规律具有重要意义。同时采用灵活样本熵和多尺度熵对该区域干、支流12个水文站1956-2015年的年、汛期及非汛期径流复杂性进行测度,分析不同时间尺度下径流复杂度变化特征。结果表明：黄河上游干流的年径流呈不显著减小趋势,汛期径流减小的同时非汛期径流增大。支流除湟水民和站外,其他站年、汛期及非汛期径流均呈显著减小趋势。在不同时间尺度下,黄河上游干流贵德站至兰州站、支流湟水民和站的年、汛期和非汛期径流复杂度差异明显,径流复杂度变化具有指示人类活动影响的作用。人类活动在单一时间尺度下对年和非汛期径流的影响作用强于汛期,在多时间尺度下对汛期径流的影响作用强于年和非汛期,而对湟水民和站径流的影响在不同时间尺度和不同时段下差异较大。同时使用灵活样本熵和多尺度熵能详尽测度径流复杂度的变化特征,识别人类活动影响强度的差异。基流对黄河上游年径流和非汛期径流的补给比例大于全流域,其变化对年径流有重要影响。     

乌江彭水水库分期汛限水位探究

在保证防洪安全的前提下,根据不同的洪水分期,设定水库不同的汛限水位,可使水资源得到充分的利用。根据影响乌江流域整个汛期降水的天气环境条件及彭水水文站实测洪水峰量大小和出现时间等规律的统计,将8月20日确定为彭水水库主汛期和后汛期的分界点,并推求了彭水水库的分期设计洪水。分析结果表明,在不增加库区淹没损失、满足水库下游防洪要求及不影响枢纽防洪安全的前提下,将彭水水库后汛期8月21～31日的水库防洪限制水位提高到292 m,可增加电站的年平均发电量约0.23亿kW·h。