基于Copula 函数的非一致性洪水峰量联合分析

传统的洪水单变量频率分布形式不能反映在变化环境下洪水序列的真实分布情况,且不适合构建洪水多变量联合分布进行洪水特征的多变量联合分析。以大清河南支沙河上游王快水库入库年洪峰序列和年最大6日洪量序列为基本数据,基于各序列变异点诊断结果,运用混合分布法确定各序列的理论分布,并以此为边缘分布,采用Copula函数法构建其二维联合分布,对两变量重现期及特定条件下的洪峰和洪量条件频率进行了分析,计算了两变量联合分布设计值。结果表明,非一致性洪水单变量重现期介于二维联合重现期与二维同现重现期之间;当峰量具有较高相关性时,发生超过某一频率洪峰设计值的洪峰,会有较大可能发生超过同频率洪量设计值的洪量。基于两变量联合分布得到的洪峰、洪量设计值比单变量同频率法得到的设计值偏大,从工程设计角度偏于安全,对防洪控制是有利的。     

基于 Copula 函数的飞来峡水库坝址洪水峰量联合分布研究

基于Copula函数分析了飞来峡水库坝址洪水洪峰和最大7 d洪量联合概率分布特征,获得如下结论：拟合优度检验指标表明4种Archimedean Copula 函数中Gumbel-Hougaard Copula函数拟合两者的联合概率分布效果较好;洪峰与最大7d洪量的联合重现期小于相应边缘分布的重现期,而同现重现期则大于相应边缘分布的重现期,以单变量计算推算的设计值实际上达不到所要求的设计标准;基于两变量联合分布得到的洪水频率分析计算结果更合理。     

不同重现期标准双变量设计洪水计算方法

为了确定合理的双变量设计洪水组合,采用C测度、联合和同现重现期3种不同双变量重现期对基于Copula函数的洪水峰量组合进行频率分析,选取极大似然法、条件最可能组合法和双变量同频率法3种方法,研究了不同重现期标准下双变量设计洪水对应的计算方法,从不同方法计算得到的设计洪水组合中选取最优设计洪水值组合,并以新安江水库流域为例进行了计算。结果表明:采用C测度重现期作为双变量频率分析的标准,可确定合理的危险事件的范围,有效规避以同现重现期为标准带来的安全隐患,解决以联合重现期为标准造成的性价比低的问题。     

赣江流域洪水峰量演变规律及联合分布研究

为研究赣江流域洪水特征,基于赣江流域外洲水文站1950-2019年共70年逐日流量资料,对年最大洪峰流量和1日洪量进行研究,通过Copula函数研究其洪水峰量联合分布情况。结果表明：赣江洪峰和洪量保持良好的一致性,均呈减少趋势;洪峰和洪量的最优分布均为gamma分布函数;Frank copula函数可以很好的拟合赣江洪峰和洪量的相关关系;洪水单变量重现期为5年一遇时,实际重现期为4.89～5.12年;当单变量重现期为100年一遇时,实际重现期为72.51～161.05年。     

基于Copula函数的洪水峰量联合设计方法研究

为明晰洪水峰量联合设计的特点,以岗南水库洪水为例,基于Gumbel Copula函数,分析了AND、OR、Kendall、生存Kendall 4种重现期的优缺点,采用极大似然法、同频率法、条件最可能组合法3种方法计算了联合设计值。结果表明: ①AND和OR重现期在危险域和安全域的识别上存在局限性;相对而言,Kendall重现期更合理,但其安全域是无界的,这与实际不符;生存Kendall重现期则界定了有界的安全域,使得重现期的概念在逻辑上更科学合理。② 3种设计值计算方法的差别不大,但从简单实用角度出发,推荐采用同频率法计算设计值。③不同重现期标准的设计值差别比较明显,基于OR重现期计算的设计值总是最大的,生存Kendall、Kendall重现期设计值次之,AND重现期设计值最小。④推荐采用生存Kendall重现期进行两变量洪水设计,因其有比较严谨的理论基础,且设计结果兼顾了安全性与经济性。⑤两变量联合设计值与单变量设计值的差异受变量间相关性的影响较大,且变量相关性越弱,差异越大。研究显示,基于生存Kendall重现期、采用同频率法计算设计值是目前较为科学合理的洪水峰量联合设计途径。     

叶尔羌河源流区洪水极值事件联合概率分析

以叶尔羌河流域源区为例,选取塔什库尔干气象站的气温数据和库鲁克栏杆站的洪水资料,基于Copula函数对洪峰流量和1、3、7 d洪水总量的概率分布特征进行分析,结合小波相干分析进一步探讨气候因子变化与洪水极值事件的关系。结果表明：两变量的同现重现期>单变量重现期>两变量的联合重现期,联合重现期和同现重现期随着洪峰流量和洪量的增大而变长,相应洪水极值事件发生概率降低;夏季日平均气温和洪峰流量序列在年代际尺度上具有高相干性,夏季日平均气温先于洪峰流量0.13～0.31周期变化;基于Copula函数建立1957—2010年夏季日平均气温与洪峰之间的二维统计模型,单变量重现期越长,所对应两变量的联合重现期与同现重现期之间相差越大;随着夏季日平均气温的升高,不同重现期洪水发生的可能性均增大。研究成果可对该地区的洪水风险管理和水资源适应性对策提供重要的科学价值和技术支撑。     

基于Copula函数的多变量暴雨频率计算研究

运用Copula函数对东江流域河源站年最大暴雨事件中的特征变量(最大暴雨强度、暴雨历时和暴雨量)建立联合分布,分析不同组合下的概率,主要结论如下:任意两暴雨特征变量的联合重现期约为单变量重现期的一半,同现重现期相对较大;在各单变量同频率的假设条件下,暴雨特征变量的单变量重现期设计值相比联合重现期设计值较低,河源站平均相差为12.54%~15.08%;利用暴雨特征变量的联合分布,可以获得变量间不同设计值条件下的组合概率,以及特定联合重现期和同现重现期条件下变量的可能组合。     

基于Copula函数的洪峰洪量联合分布研究

采用Archimedean Copula函数族中的4种函数,以陕北地区神木站48 a的洪水资料为例进行了洪峰和洪量的联合分布及两变量的联合重现期计算。结果表明:通过相依性度量,神木站洪峰和洪量有较高的相依性;Fank Copula函数拟合洪峰和洪量的联合分布效果较好;运用Copula函数进行洪峰洪量联合分布的计算相对简单、灵活,可应用于多变量水文频率分析计算。     

基于Copula 函数推求设计潮位过程线

现行推求设计潮位过程线采用的同频率设计方法,未考虑到高潮位与潮差间的相关性及同时发生的概率。择优选用G-H Copula函数建立年最高潮位和年最大潮差的二维联合分布模型,对重现期进行计算与分析。以天津港塘沽站长期潮位资料为研究数据,经分析得到以下结果:在年最高潮位与年最大潮差相关性弱的感潮河段,较大重现期的高潮位和潮差同频率发生的概率很小;实测资料中年最高潮位与相应潮差的同现重现期主要受高潮位重现期的控制,且二者间存在良好的线性相关关系。提出了一种以高潮位为控制要素,结合同现重现期推求设计潮位过程线的方法,可应用于以考虑高潮位为主的防洪潮设计,而对以考虑潮流为主的设计潮位过程线推求则不适用。     

基于不同分布曲线的常州市暴雨组合概率

基于常州雨量站1951—2015年的年最大1 d、3 d降水量资料,利用Copula联结函数构建联合分布函数,推算相应的同现重现期和组合风险率,并以此为基础,评价常州市2015年"6·26"暴雨可能的重现期和风险率。结果表明:某一设计标准下的年最大1 d、3 d降水遭遇时的同现重现期大于年最大1 d或3 d降水单变量对应的重现期;同一设计频率的暴雨遭遇的风险率较高,且随着重现期增大而减小;"6·26"暴雨的同现重现期为218 a,同现风险率为17.4%,此次暴雨具有特殊性和罕见性,常州市未来的防洪形势将更为严峻。     

城镇化背景下平原河网区暴雨洪水重现期变化分析——以太湖流域武澄锡虞区为例

以太湖流域武澄锡虞区典型雨量水文站为例,基于长时间序列逐日降雨与水位数据,采用累积距平法、皮尔逊频率曲线和克里金插值等方法对水位进行还现分析以及对暴雨洪水重现期进行分析,探讨了城镇化背景下典型平原河网区暴雨洪水重现期变化规律及成因。结果表明:(1)武澄锡虞区不同量级降雨重现期均有提前,极端降雨频率增大;武澄锡虞区小量级洪水事件(T=5, 10, 20 a)发生频率有所增加,而量级较大(T=50 a)的洪峰水位重现期在城区与郊区则差异显著。受圩垸影响的常州站1960年50年一遇洪峰水位在2010年增至68年一遇,洪峰水位整体降低,而郊区白芍山站1960年50年一遇洪峰水位在2010年则提前至32年,洪峰水位整体有所增加。(2)小量级洪水事件发生频率增加主要是由降雨增加、城镇扩张以及河网水系衰减所致,同等量级的暴雨导致洪峰水位不断增长;而闸泵和圩垸等水利工程建设加强了对较高量级洪水的调节作用,使高量级洪峰水位有所降低,减小了城区圩垸内洪水风险。对于不同量级的洪峰水位,下垫面特征变化和水利工程建设对其影响的程度则有所不同。分析结果可为研究该地区防洪安全提供技术支持。     

暴雨重现期估算方法的探讨

暴雨重现期的估算，是依据历史洪水顺位或重现期，做该流域内均匀雨量点不考虑重现期的点雨量理论频率计算，求出各雨量点的均值及ＣＶ值和流域平均值，以流域暴雨均值除暴雨量，即得各雨量点暴雨的Ｋ值，利用数值逼近法，反求该Ｋ值的重现期，将各点的重现期加权平均直至逼近与同次洪水重现期为止，暴雨中心点雨量的重现期即为所求的暴雨重现期。文中并以实例加以说明。     

北方地区多年调节水库生态供水可靠性分析方法初步探讨

为在一定程度上估算北方多年调节水库生态供水的稳定程度．本文采用“重现期法’’对其可靠性进行了分析。结果表明,应用重现期法可计算出水库生态供水可靠度的定量值．从一个侧面为水库调度提供生态供水方面的信息。     

融水县城防洪设计洪水分析研究

通过历史洪水调查和文献史料考证，论述融江１９９６ 年７ 月特大洪水重现期为２００ 年一遇；通过间接方法推算融水水位站年最大洪峰流量系列，分析计算防洪设计洪水及洪水成果合理性论证，为融水县城防洪工程设计提供依据。     

南京市六合区市政排水与水利排涝设计暴雨重现期衔接关系

为了获得年多个选样法排水暴雨重现期和年最大值法排涝暴雨重现期的转换关系,依据收集到南京市六合区雨量站近20年降雨资料,分析了六合区排水设计和排涝设计暴雨重现期的衔接关系,结果显示:当排水设计暴雨重现期为1a时,排涝设计暴雨重现期为5a~12a;当排水设计暴雨重现期为2a时,排涝设计暴雨重现期为5a~28a;当排水设计暴雨重现期为3a时,排涝设计暴雨重现期为8a~31a?     

洪水等级的三种划分方法

本文分析了洪水要素的多样性和洪水的复杂性，提出了利用洪峰水位的标准化值(即洪峰水位超过正常水位的数值与可能最大洪水住超过正常水位的数值之间的比值)、洪水重现期和标准面积洪峰流量划分等扳的三种方法。并对1998年长江流域的洪水等级进行了分析。     

Frequency and Spatial Characteristics of Droughts in the Conchos River Basin,Mexico

Abstract

The temporal and spatial characteristics of droughts are investigated to provide a framework for sustainable water resources management in a semi-arid region. Using the Palmer Drought Severity Index (PDSI) as an indicator of drought severity, the characteristics of droughts are examined in the Conchos River Basin in Mexico. This basin is important to both the United States and Mexico, because the Conchos River supplies approximately 80 percent of the flows of the Lower Bravo/Grande River above the binational reservoirs of Amistad and Falcon. The temporal and spatial characteristics of the PDSI are used to develop a drought intensity—areal extent—frequency curve that can assess the severity of a regional drought in the basin. The analysis of the PDSI suggests that the Conchos River Basin had a severe drought in the 1990s, which the basin has not experienced before. Based on this analysis, the recent drought that occurred in the 1990s has an associated return period of about 80 to 100 years over the basin.     

Development of Regional Flood Frequency Relationships Using L-moments for Middle Ganga Plains Subzone 1(f) of India

In this study, screening of the data has been carried out basedon the discordancy measure (D _i) in terms of the L-moments. Homogeneity of the region has been tested using the L-moments based heterogeneity measure, H. For computing the heterogeneity measure H, 500 simulations were carried out using the four parameter Kappa distribution. Based on this test, it has been observed that the data of 8 out of 11 bridge sites constitute ahomogeneous region. Hence, the data of these 8 sites have been used in this study. Catchment areas of these 8 sites vary from 32.89 to 447.76 km² and their mean annual peak floods varyfrom 24.29 to 555.21 m³ s^-1. Comparative regional floodfrequency analysis studies have been carried out using the various L-moments based frequency distributions viz. Extreme value (EV1), General extreme value (GEV), Logistic (LOS), Generalized logistic (GLO), Normal (NOR), Generalized normal (GNO), Uniform (UNF), Pearson Type-III (PE3), Exponential (EXP),Generalized Pareto (GPA), Kappa (KAP), and five parameter Wakeby(WAK). Based on the L-moment ratio diagram and Z _i ^dist –statistic criteria, GEV distribution has been identified as the robust distribution for the study area. For estimation of floods of various return periods for gauged catchments of the study area, regional flood frequency relationship has been developed using the L-moments based GEV distribution. Also, for estimation of floods of desiredreturn periods for ungauged catchments, regional flood frequencyrelationship has been developed by coupling the regional flood frequency relationship with the regional relationship between mean annual maximum peak flood and catchment area.     

基于历史特大洪水对设计洪水的影响

运用频率分析方法,研究在实测系列中加入历史洪水及加入不同重现期的历史洪水对设计洪水的影响。通过对比分析可知,加入历史洪水可以起到展延系列,减少误差,提高成果精度与可靠性的作用;加入的历史洪水重现期越长,则设计洪水成果的稳定性越好。