年径流序列一致性修正分析

本文采用基于可变模糊集的变异点诊断方法和里海哈林法对新疆玛纳斯河1956—2014年年径流序列进行变异检验,1995年为年径流序列变异年份.使用假设平稳序列方法、基于同一参数关系法和时间序列分解合成方法三种方法对玛纳斯河年径流序列进行一致性修正,修正后年径流序列的均值分别为13.18×108m3、14.94×108m3...     

基于正态变换的玛纳斯河水文频率研究

以Box-Cox和Johnson变换为研究工具，对比分析其正态转换效果，然后通过各自逆变换将工程规划、设计等所需频率下正态分布的年径流量设计值(正态分位数)转换为原始偏态分布对应频率的年径流量设计值，最终得出两种变换年径流量理论频率和经验频率的拟合结果。基于新疆玛纳斯河56 a径流资料，以P-Ⅲ型分布作为频率计算曲线。研究发现，对比实测序列适线结果，将Box-Cox变换和Johnson变换应用于水文频率计算中，得到了较好的数据拟合效果，表明这2种变换方法在干旱区适应性良好。     

基于Copula函数的头道拐水沙关系频率分析研究

为了掌握黄河中游水沙关系的变化特点和变化趋势,基于黄河头道拐站1958—1990年33 a和1998—2017年20 a的水沙资料,通过P-Ⅲ型曲线分别建立年径流量与年输沙量的频率曲线,对年径流量和年输沙量进行丰平枯划分;基于Copula函数对水沙关系进行变异诊断,构建年径流量-年输沙量联合分布模型并通过拟合优度检验选...     

变化环境下典型内陆河出山口径流变异特征分析

内陆河流域的水资源演变规律一直备受关注。以天山北麓中段的玛纳斯河为典型研究对象,利用滑动平均法、Brown-Forsythe、R/S及Mann-Kendall检验法,对玛纳斯河52 a年径流序列进行了初步诊断、详细诊断与综合诊断,最终判定1987年为该河年径流的变异点。通过分析其物理成因认为,气候变化是导致年径流变异的主要驱动因素。通过小波分析,证明玛纳斯河年径流在演变过程中存在周期性变化规律。变异前后的水文情势分析表明,在气候变化影响下,流域水循环存在加速的可能性。     

雅砻江流域非一致性洪水分析

雅砻江干流下游河段大规模梯级水电站的逐步开发改变了下垫面条件,同时也改变了天然洪水的分布特性,不再满足传统洪水频率分析中对其一致性的要求。通过定性和定量分析,得出雅砻江锦屏一级水电站年最大1日洪量和年最大3日洪量均在1989年发生变异。在此基础上,针对年最大1日洪量及其发生日期两个变量进行了研究。首先以变异年份1989年将原序列划分为两个子序列,并构造了P-Ⅲ混合分布模型;其次应用方向数据统计理论,将Von Mises分布作为其发生日期的分布;最后通过Clayton Copula函数求取了两变量的联合超越概率分布、条件超越概率密度等。分析结果可为该电站合理确定设计洪水及汛期防洪调度提供相关参考。     

喀斯特流域枯水频率分析线型的比较研究

根据贵州15个典型喀斯特流域的实测流量数据,分别应用4种常用的频率曲线进行了枯水径流的频率分析,进而分析了喀斯特流域枯水径流频率计算所适用的理论频率曲线,并应用PPCC检验法对所选4种频率曲线的分析结果进行了检验.结果表明:①地貌类型这一因素对枯水频率线型的影响不大;②耿贝尔分布比P-Ⅲ型分布更适用于喀斯特流域枯水径流频率计算;③在喀斯特中小流域,其流域空间结构、水系发育、地貌景观、水文动态规律有明显差异,在应用到具体流域时应假定多个分布,通过拟合效果的比较来选择最佳线型.     

西北江三角洲网河枯水径流频率分析

选用P—III型、对数P—III型、对数正态分布、耿贝尔分布等4种常用分布线型,研究了西北江三角洲网河马口、三水站及马口十三水站最小连续1d、3d、7d、30d、90d平均流量序列频率分布,并采用概率点距相关系数法检验拟合效果,从概率点距相关系数检验值r来判断,这4种分布线型用于西北江三角洲网河枯水径流频率分析都是合适的,P-Ⅲ型和对数P—III型分布为优势分布。总体来说,P—III型分布拟合效果更好,可作为西北江三角洲枯水径流频率分析推荐分布。     

基于三维Copula函数的滦河流域干支流丰枯遭遇研究

滦河流域主要产流区位于中游，考虑流域上下游来水量、干支流的相依关系，应用三维Copula函数，开展主要产流区滦河干流、潵河支流、青龙河支流年来水量的联合概率分布及条件概率分布对滦河流域干支流丰枯遭遇的分析研究，为洪水资源利用、合理优化防洪调度提供参考依据。以该流域1956—2016年来水量系列开展建模分析，对各区间来水量系列采用拟合优度检验，边缘分布选择4种常用的分布线型，采用4种拟合准则，综合开展最优线型选择，经分析计算可知3个区间来水量均以P-Ⅲ型分布为最优；Copula函数采用均方根误差进行拟合优度检验，选取Frank Copula函数拟合效果最好。根据所建模型，可得到不同条件组合下来水量的条件概率，滦河干流、潵河、青龙河同时出现枯水年的概率为13%。Copula函数为研究多维联合概率分布及丰枯遭遇提供了新的有效手段。     

大型水库出库洪水频率计算方法探讨

利用三道河水库水文站实测径流资料,反推历年入库洪水过程,采用P-Ⅲ曲线计算各设计频率入库洪水洪峰流量并选择典型洪水推求设计洪水过程线,然后进行调洪演算获得经水库调蓄后的设计洪水。同时,利用实测出库径流资料采用P-Ⅲ曲线计算各设计频率出库洪峰流量,与调洪演算方法成果比较,结果表明,经水库调蓄后的年最大洪峰流量仍然近似服从P-Ⅲ曲线概率分布。     

中国日降水量的概率分布

针对国内目前没有通用、普适性的日降水概率分布的现状,以全国820个气象站实测的日降水数据为研究对象,根据线性矩比值图选定7种参数个数不同的潜在概率分布进行拟合,选取均方根误差作为拟合优度的评价指标,初步判定KAP和P-Ⅲ分布在全国范围内最适用。在此基础上,权衡概率分布参数多少和拟合效果,进一步制定最优分布的选择策略,对KAP和P-Ⅲ分布拟合效果相近的站点,开展基于天气发生器的蒙特卡洛模拟,评价这两种分布模拟日降水序列不同分位点及降水量年际波动的能力,最后按照气候、地理和流域分区给出全国范围内最优概率分布空间分布图。结果表明：KAP分布的适用范围更广,模拟降水全频段的能力更强,参数更少的P-Ⅲ分布作为最优概率分布有3~4个明显的集中分布区域,而目前普遍接受的G2分布拟合效果并不好,不适宜广泛使用。本文的结果可为日尺度降水概率分布选择提供依据,结合研究目的和应用需求来确定最优概率分布,以最大程度减少因选择概率模型不当而造成的偏差。     

淮河上游紫罗山流域枯水频率及退水规律分析

应用枯季径流退水规律预报枯季径流总量和径流过程是枯季径流预报最常用、有效的方法。但目前,尚未有一种通用的分布可以很好地模拟所有枯水径流。以淮河上游紫罗山流域为研究对象,以1952～2010年各年最小7 d平均流量作为枯季径流统计特征序列,采用P-Ⅲ,LP-Ⅲ,GLO,GPA,LN3和GEV 6种分布,利用适线法、矩法等进行参数估计,推求经验频率对应的理论线型计算值。利用概率点据相关系数、四阶线性矩系数、确定性系数,均方根误差和平均绝对误差5个特征统计量,比较各分布线型拟合情况,确定该流域枯水频率最优拟合线型为P-Ⅲ分布。此外,利用退水曲线法推求各年份退水系数与多年综合退水系数。结果表明:流域年退水系数在0.007～0.200范围内波动,其变化与降水无关,随着最小7 d平均流量的变小而增大,流域多年综合退水系数为0.08。研究成果对合理开发利用水资源、保护河流生态系统平衡具有现实意义。     

基于灰色—拓扑模型的玛纳斯河年径流预测研究

新疆缺水,其径流丰枯变化规律一直备受关注。以新疆玛纳斯河为研究对象,以年径流频率为变量,采用拓扑原理计算实测频率的拓扑值。将对应的拓扑值作为变量,建立灰色模型GM(1,1),寻找实测玛纳斯河年径流的变化规律。建立了基于关联度、光滑离散函数等概念以及有限范围内近似的关联度收敛原理、生成数、灰微分方程等观念和方法,进而建立了微分方程动态模型。根据新疆玛纳斯河肯斯瓦特水文站1963-2010年的平均径流量资料,建立河流年径流量灰色-拓扑模型,以年平均流量为预测检验值预测来验证模型的精度。预测结果的相对误差为21.5%,满足预测的精度要求。结果表明,灰色-拓扑模型对玛纳斯河的年径流结果是可行的。     

长江大通站流量丰枯演化趋势预测

大通水文站是长江干流最后一个控制站,流量变化对下游感潮河段的潮流界及潮区界变迁、长江口盐水入侵及河床演变具有重要意义。应用Kendall趋势检验法、Markov过程基本的理论、条件概率分析法,就大通水文站1950~2007年实测年均流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律进行了研究。结果表明：大通站年径流量年际变化较稳定,但年内分配不均匀;枯水年多以连续形式出现,枯水状态的出现概率占优。应用研究结果对2008~2010年的丰枯水年进行预测,预测结果与实测资料相符。     

沙颍河流域径流过程模拟与径流组分变化特征

采用线性关系和非线性关系对沙颍河流域的地下水退水曲线进行拟合对比,基于改进的SWAT(soil and water assessment tool)模型对沙颍河流域径流过程进行模拟,并采用Nash-Sutcliffe效率系数、百分比偏差及确定系数等3个指标对模拟效果进行评价,在此基础上,分析沙颍河流域径流过程的年内和年际变化特征。结果表明:沙颍河流域地下水退水曲线非线性关系拟合比线性拟合效果好,基于此建立的模型模拟结果较好;沙颍河流域地表径流、壤中流和基流分别占径流量的55.5%、25.4%和19.1%,冬季径流主要由基流补给,径流年内分配与降水变化基本一致,具有明显的季节变化和不均匀性;1961-2014年径流量呈上升趋势,地表径流和基流的波动与径流的变化基本一致,呈上升趋势;1961-2014年壤中流呈下降趋势。     

清源河流域径流长期演变规律及趋势分析

为了对渭源县区域水资源进行合理配置,需对清源河径流演变规律及趋势进行分析研究。本文在收集清源河径流资料的基础上,从径流的年内分配、年际变化趋势、丰枯变化等角度进行了分析计算,采用集中度、集中期分析法、5年滑动平均法进行了变化趋势分析,采用时序累计值及Mann-Whitney法对径流的突变年份进行识别;采用差积曲线法对径流的丰枯变化进行了分析,采用坎德尔(Mann-Kendall)秩次相关法、线性回归法、斯波曼秩次相关法对径流变化趋势显著性做了检验。结果表明：径流量年内分配不均,主要集中在6—9月,径流年际变化幅度较大;径流突变年份出现在1994年;多年变化基本包含了丰枯变化,径流量年际整体呈减小趋势,减小趋势显著。分析结果可为清源河流域水资源合理开发与利用提供数据支撑。     

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。     

基于R/S和Morlet小波分析的丹河径流变化特征研究

为揭示丹河流域径流年内、年际变化特征,根据山路平水文站1955-2000年的逐月平均流量资料,采用基尼系数法和集中度(期)等方法对丹河径流量的年内分配进行研究;并运用Kendall秩次相关检验法和R/S分析法对全年、汛期和非汛期的径流量变化趋势进行分析,同时使用Morlet小波对各径流序列的变化主周期进行识别。结果表明:1955-2000年,丹河流域径流量年内分配十分均匀,各时期的年内分配过程主要为"复式峰"型,最大峰值出现在8月份;流域全年、汛期和非汛期3个径流量序列均呈显著递减趋势,且未来递减过程都具有一定的反持续性;丹河全年和汛期的径流序列具有相近的丰-枯交替变化周期,包含4、10和15 a左右的变化主周期;而非汛期径流序列存在15和28 a左右的丰-枯交替变化主周期。     

多变量情况下的水文频率分析方法及其应用

本文探讨了以Gumbel分布为边际分布的二维联合分布模型,给出了其经验频率和理论频率的计算方法,建立并探讨了联合重现期和条件重现期分布模型的实用功能。由此,可以计算不同程度降雨和入境水遭遇组合的频率,也可以在一定的降雨量条件下计算不同年入境水的发生频率,或特定的年入境水条件下计算不同降雨量的发生频率,还可以给出某一重现期对应的某一安全指标下的风险区间,方便于解决与风险有关的多因素影响下的水文计算问题。以天津市北三河系的降雨和入境水为例,分析了该模型的实用性,结果表明,采用Clayton作为联结函数来描述水文随机变量的联合分布是有效的。     

一种新的洪水频率分析方法研究

为解决采用参数法做洪水频率分析时的线型限制问题,同时避免非参数统计法计算过程中复杂的核函数选取问题,提出一种新的洪水频率分析手段,即基于概率密度演化法来推求洪水频率值。首先通过对概率密度演化法的介绍,给出了年最大洪峰流量联合概率密度函数模型;其次利用具有方向自适应性质的单边差分格式对模型进行数值求解,并对求解结果进行积分,得到洪峰流量概率密度函数值;最终,通过三次样条插值及梯形法由洪峰流量概率密度函数值推求洪峰流量频率值。分别以台湾石门水库及黑龙江省嫩江下游的大赉水文站为例,对其洪水频率进行分析。研究结果表明,同实际工程计算中经常应用的参数洪水频率分析方法相比,采用基于概率密度演化法得到的洪水频率曲线能更好地拟合于经验频率点据,是一种有效的水文频率分析方法。     

一种新的洪水频率分析方法研究

为解决采用参数法做洪水频率分析时的线型限制问题,同时避免非参数统计法计算过程中复杂的核函数选取问题,提出一种新的洪水频率分析手段,即基于概率密度演化法来推求洪水频率值。首先通过对概率密度演化法的介绍,给出了年最大洪峰流量联合概率密度函数模型;其次利用具有方向自适应性质的单边差分格式对模型进行数值求解,并对求解结果进行积分,得到洪峰流量概率密度函数值;最终,通过三次样条插值及梯形法由洪峰流量概率密度函数值推求洪峰流量频率值。分别以台湾石门水库及黑龙江省嫩江下游的大赉水文站为例,对其洪水频率进行分析。研究结果表明,同实际工程计算中经常应用的参数洪水频率分析方法相比,采用基于概率密度演化法得到的洪水频率曲线能更好地拟合经验频率点据,是一种有效的水文频率分析方法。