大渡河流域超阈值降雨样本模拟及不确定性分析

大渡河流域地形十分复杂,流域内气候随高程变化差异较大。通过超阈值模型模拟大渡河流域范围内9个雨量站的逐日降水资料序列,利用极大似然估计法计算模型参数,采用概率图、分位数图、重现水平图、密度函数图4种较直观的诊断图形对模型的合理性进行了全面评估,并借助轮廓似然方法估计模型关键参数及设计强降雨的置信区间。研究结果表明,各站点超阈值降雨样本均服从Pareto分布,可以选择GPD模型作为大渡河流域强降雨统计推断的分布函数类型,轮廓似然法能反映重现期长短对设计降雨置信区间的影响。可为大渡河流域降雨不确定性的定量评估及梯级水库群洪水预报提供依据。     

黄河干流年径流量非一致性频率计算

采用具有时变统计参数的GAMLSS（generalized additive model for location, scale and shape）模型,研究黄河干流年径流系列的非一致性水文频率计算方法。首先介绍了模型结构、参数估计及拟合效果的评价方法,然后在分析6个水文站1956—2017年年径流量变化趋势的基础上,构建非一致性水文频率计算备选模型集,选取AIC值最小的概率分布类型和参数作为最优模型,通过残差序列的统计特征和设计径流量的分位数图检验模型拟合效果。结果表明本文所构建的各优选模型与径流序列的拟合效果较好,各站年天然径流系列对应的设计径流量有随时间减少的趋势。在水资源评价和调配中,应充分考虑径流的非一致性特点,开展变化环境下水资源的预报预测及不确定性评估工作。     

GAMLSS模型在黄河流域蒸发皿蒸发量序列统计建模中的应用研究

本文采用广义可加模型(GAMLSS),以年份序号作为解释变量拟合模型参数,对黄河流域蒸发皿蒸发量序列的非一致性特征进行研究。考虑到流域空间差异性和年内变化,从年、汛期、非汛期3个时间尺度来研究黄河流域29个水资源三级区面蒸发量序列的非一致性特征。研究结果表明,黄河流域各水资源三级区的面蒸发量序列在不同时间尺度上均具有较为明显的趋势变化;非汛期蒸发序列呈现出显著的趋势变化,与一致性模型拟合结果相比,黄河流域非汛期蒸发序列的AIC准则(Akaike Information Criterion)和SBC准则(Schwarz Bayesian Criterion)值减少明显,能更好地反映出非一致性变化的特征。     

基于R软件的水文频率计算适线绘制

针对现有水文频率计算方法的缺点,利用R软件编程完成了海森概率格纸绘制,推求P-Ⅲ曲线的参数、计算水文变量序列的经验频率值与理论频率值及绘制理论频率曲线的工作,最后结合目估适线法与离差平方和最小准则确定最佳参数组合。实例验证结果表明,R软件中的统计函数适用于水文频率计算,与其他软件相比,节省了程序编制时间,极大地提高了工作效率。利用编制的程序可快速匹配P-Ⅲ分布的不同参数值并计算曲线的离差平方和,有效降低了计算量。研究成果可为水文频率计算工作提供参考。     

基于核密度估计和Copula函数的降水径流丰枯组

本文从规避水文风险角度出发,将非参数核密度估计方法与Copula函数相结合,利用核密度估计方法确定水文变量的边缘分布,利用Copula函数计算不同变量之间的联合分布,并应用于南水北调中线一期工程水源地丹江口水库不同分期降雨径流的概率计算与丰枯风险分析。研究结果表明：该流域汛期降雨与径流的组合概率中,丰平枯等级一致的总概率为76%,而非汛期降雨与径流丰平枯等级一致的总概率仅为53.3%。与汛期相比,非汛期降雨与径流等级不一致的概率明显升高。当汛期径流等级为丰时,非汛期径流等级为丰的条件概率达到60.1%;当汛期径流等级为平时,非汛期径流等级为丰、平、枯的条件概率相差不大;当汛期径流等级为枯时,非汛期径流等级为枯的条件概率达到59.8%。     

气候变化对水力发电影响研究进展

【目的】水电作为占比最大的清洁能源，在全球能源系统中发挥着不可替代的重要作用。由于其自身特性，在气候变化背景下水力发电面临着较大的不确定性。为研究和评估气候变化条件下的水电能源风险，【方法】从作用机理、数据来源、模型方法、定性定量结论等方面对现有水电水能领域气候变化研究的研究成果进行了归纳梳理。【结果】现有研究在高分辨率气象、气候模式数据基础上采用分布式水文模型和概化水电计算模型对变化情景下不同尺度区域的水电产量进行模拟预测，综合情景的建模思路也被应用于区域水电-气候风险评估中。变化条件下的径流具有更强的不确定性，考虑工程条件的水电产量预计以下降趋势为主，依赖水电能源的国家地区面临较大的电力短缺和能源成本上涨的风险。【结论】已有成果在预测结果、研究区域和评估方法上尚存在不足，且缺乏系统的、统一的研究体系和研究范式。为应对气候挑战，未来研究需加强对气候敏感区的关注，从“纽带”关系视角出发，构建系统的水电气候风险模拟预测及评价体系，为气候变化情景下水电开发利用提供支撑。