水文变异条件下基于Copula函数的非一致性干旱频率分析方法——以鄱阳湖为例

受环境变化的影响,时间序列的非一致性已对干旱频率分析造成越来越多的影响。针对目前干旱频率分析对时间序列“非一致性”考虑不足的问题,提出通过对时间序列的变异诊断、分时段干旱特征变量提取、Copula联合分布函数构建等过程,对水文变异条件下的非一致性干旱频率进行分析。以鄱阳湖为研究对象,采用非一致性干旱频率计算方法对湖口站1955—2015年的水位序列进行分析。结果显示:湖口站水位序列于2003年出现了跳跃向下的变异,水位变异后的干旱历时和干旱烈度比变异前均有所增大,同频率干旱事件的重现期存在较大幅度的缩减。鄱阳湖区有关水资源管理部门应尽快对干旱应对措施作出相应的调整,以适应水文变异带来的挑战。     

基于响应单元的太湖流域干旱分析方法研究

提出一种将区域或流域划分成若干个不同的响应单元,把每一个响应单元看作一个点,借助于点干旱指标评价的方法分析面干旱,并应用到太湖流域。通过太湖流域干旱记录与三种基于降雨的常用指标的对比分析,得出Z指数法的精度最高,标准化降水指标(SPI)次之,降水距平百分率(PAI)最低,而且Z指数法显示太湖流域的旱情主要发生在夏秋季节。Z指数法考虑了降水的时空分布特性,具有多时间尺度特性,反映出了不同时间尺度的水分状况。     

基于地下水埋深的区域干旱频率分析研究

以地下水埋深为水文干旱指标,在分析研究区实际旱情发生频次的基础上,采用相邻时段地下水埋深变化的累积频率法,识别由地下水干旱历时和干旱烈度组成的干旱特征变量值,并从降水的角度,分析了用相邻时段地下水埋深变化表征干旱的合理性。在采用适线法确定单个干旱特征变量累积分布的基础上,利用Copula函数构建了干旱历时与干旱烈度间的联合分布,并计算了相应的干旱重现期。对淮北平原砀山县的地下水干旱频率分析结果表明:采用基于相邻时段地下水埋深变化的累积频率法所识别的干旱历时和干旱烈度及其对应的干旱重现期与砀山县实际受旱情况相符。该方法概念清晰,可在其它类似的平原区域采用。     

大连地区干旱分析方法

由于我国北方水资源短缺，且时空分布不均，致使干旱现象时常发生。近几年大连地区干旱缺水现象频繁出现，因此，探讨干旱分析方法，及时做出干旱分析就显得十分重要。干旱问题是一个与自然界、社会经济、人类活动等密切相关十分复杂的自然现象，目前尚没有一个通用的并能定量描述干旱的方法，常是各有关部门按其所掌握的资料采取不同的分析方法，通常有气象干旱分析、农业干旱分析以及水文干旱分析等方法对干旱进行综合分析。本文以水文部门所采用的水文干旱分析方法为重点，介绍大连地区干旱分析方法。１水文干旱研究的内容水文干旱是指河…     

基于地下水埋深的区域干旱频率分析研究

以地下水埋深为水文干旱指标，在分析研究区实际旱情发生频率的基础上，采用相邻时段地下水埋深变化的累积频率法，识别由地下水干旱历时和干旱烈度组成的干旱特征变量值，并从降水的角度，分析了用相邻时段地下水埋深变化表征干旱的合理性。在采用适线法确定单个干旱特征变量累积分布的基础上，利用Copula函数构建了干旱历时与干旱烈度间的联合分布，并计算了相应的干旱重现期。对淮北平原砀山县的地下水干旱频率分析结果表明：基于相邻时段地下水埋深变化的累积频率法，识别的干旱历时和干旱烈度及其对应的干旱重现期与砀山县实际受旱情况相符。提出的基于地下水埋深的区域干旱频率分析法，概念清晰，在其它类似的平原区域具有推广价值。     

基于农业干旱视角的淮河流域分区研究

制定出合理实用的淮河流域旱灾治理技术,必须科学地划分出不同的抗旱技术发展区域。基于农业干旱的视角,通过对流域内自然因素和社会因素相关资料的分析,建立了分区的指标体系,最终将淮河流域分为5个一级区和10个二级区,以期为在流域内因地制宜地制定农业旱灾治理技术提供一定的参考。     

非一致水文序列频率计算方法应用效果比较分析

受气候变化与人类活动等因素的影响,水文要素时间序列频率计算的一致性假设难以满足,需要寻求一套适合非一致性水文序列计算的方法。收集了寸滩水文站资料,利用回归分析、Mann-Kendall法进行趋势分析,采用滑动T与Lee-Heghinian法进行突变检验。通过对非一致序列修正后进行频率计算和直接基于非一致序列进行频率计算2种方法进行对比研究,探索了不同处理方法的应用效果。结果表明:2种方法均能提高频率计算成果的可靠性。对于样本容量比较大的序列,2种方法处理效果相当;当样本容量比较小时,修正方法更实用,但改善程度有限,资料代表性对计算成果影响也很显著。实际工作中应尽量扩大样本容量,提高资料代表性,对具有一定趋势变化的序列进行一致性修正。     

具有跳跃变异的非一致分布水文序列频率计算方法

研究具有跳跃变异的非一致分布水文序列频率计算方法。应用全概率公式,推导了具有跳跃变异的非一致分布水文序列频率计算公式,给出了经验频率和理论频率计算以及相应的计算步骤。通过对渭河流域泾河张家山站1932—2006年年平均流量序列的实例计算,表明文中的计算公式可以灵活地选用目前常用的频率分布,适用多个变异点的非一致分布水文序列频率计算,借助现有的统计计算函数包,不难获得相应设计频率的设计水文值。文中水文序列频率计算具有严格的数学基础,以期为非一致分布水文序列频率的计算提供理论技术支撑。     

水文频率参数分析方法应用研究

对蚁群算法的原理和运算步骤进行分析后,将其应用到水文频率参数分析中,建立了基于蚁群算法的水文频率优化适线法模型。利用3个水文站年最大洪峰流量数据作为样本数据,对模型进行学习训练。试验结果表明,基于蚁群算法的优化适线法在使得离(残)差平方和(OLS)准则最小这个目标函数下,获得了P-III曲线3个参数的最优解,比常规算法结果精确度更高,同时能够克服常规算法收敛性较差问题,是一种可行的水文频率分析方法。     

重庆地区干旱频率分析

干旱是对人类社会影响最严重的气候灾害之一，其研究具有十分重要的现实意义。利用重庆地区1951～2007年年降水量资料，运用随机模拟方法建立了符合该地区的AR（1）模型并通过检验，然后随机模拟生成大量的降水量随机序列作为分析重庆地区干旱指标序列，从而对所研究地区干旱特征量负轮次和负轮长的频率特性进行分析，对已经发生的历史干旱事件的重现期进行分析。     

基于Copula的汾河上游水文干旱频率分析

运用游程理论对汾河上游4个水文站的月径流资料进行干旱识别;选择4种分布函数拟合干旱特征变量,通过Kolmogorov-Smirnov检验法优选单变量边缘分布;利用Copula函数建立干旱特征变量的二维联合分布,计算重现期。结果表明,汾河上游干旱特征变量的最佳边缘分布是对数正态分布;汾河上游大多数干旱重现期小于5年,且干旱历时与烈度的单变量重现期与二维重现期较为接近;干旱历时与烈度峰值、烈度与烈度峰值的单变量重现期与二维重现期差距较大。     

基于NDVI的华北平原农业干旱演变特征研究

针对华北平原农业干旱现象较为严重的问题,文章以归一化植被指数NDVI作为农业干旱指数,研究了华北平原1999-2019年的农业干旱演变特征,结果表明：1999-2019年NDVI时间序列处于上升趋势,干旱情况有所缓解。其中,最严重的干旱发生年份为2001年,该年份的1月NDVI值达到了最小值0.173。     

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。     

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。     

数据包络分析方法在朝阳市农业干旱用水效率的测算应用

文章采用数据包络分析方法,对朝阳市农业干旱用水效率进行测算.测算结果表明:当朝市农业产出和投入指标分别为0.45和0.56时,农业干旱用水效率一般<50％,应加强农业产出和投入指标的优化,从而提高农业干旱用水效率.     

黄河流域农业干旱特征研究

本文以作物根系层土壤含水率为基础建立了作物干旱指标模型，并综合考虑作物不同生育阶段水分条件对作物的影响，引进敏感系数，建立了干旱等级模型，研究了黄河流域干旱的地域性，季节性，持续性等特征，并对黄河流域区域干旱进行了分析。     

基于供水水源的干旱指数及在昆明干旱频率分析中应用

在分析昆明需水量主要供水水源的基础上,以土壤含水量和径流量分别表示作物蒸散和各用途取水的供水水源,参照综合气象干旱指数的构造方式,构建了基于标准化土壤含水量指数和标准化径流指数的综合水文干旱指数。采用阈值法识别基于综合水文干旱指数的干旱过程,通过区域旱情频次确定干旱发生阈值,并分别以干旱过程中指标值小于干旱发生阈值的时段数和时段内干旱发生阈值与指标值之差的累积和为干旱历时和干旱烈度。在采用适线法确定干旱历时、干旱烈度边缘分布的基础上,利用GH Copula函数构建了两者的联合分布,计算了昆明1956—2011年干旱事件的重现期。与昆明实际旱情及由标准化土壤含水量指数、标准化径流指数识别干旱过程比较,综合水文干旱指数适用于昆明干旱过程识别及其重现期计算,相比于气象干旱指标能更直接地反映区域旱情,而相比于土壤含水量或径流量单水文干旱指标能更全面地反映区域干旱的驱动因素。     

基于非一致性的水文频率分析

应用随机水文学中水文序列确定性成分检验的方法对宜昌站年最小日流量序列进行了非一致分析,并且根据水文序列分解合成的方法对该序列进行还原/还现处理,对三种情形下的序列进行频率计算。结果表明宜昌站年最小日流量序列在1932年发生跳跃变化,导致序列的均值与离差系数发生变异。     

基于三维Copula函数的河南郑州市干旱频率分析

为研究河南郑州市气象干旱特征的一般规律,观测百余年来郑州市标准化降水蒸散指数的变化状况,收集了郑州市1901-2015年月际标准化降水蒸散指数,并运用Mann-Kendall检验法对郑州区域标准化降水指数的变化趋势以及突变情况进行检验。基于月际标准化降水蒸散指数以及游程理论对干旱事件进行识别,分离出干旱历时、干旱烈度以及干旱烈度峰值3个干旱特征变量。选取了3种二维对称Copula函数和3种三维对称Copula函数对干旱特征变量进行拟合并计算联合重现期和同现重现期。经拟合检验,二维Frank Copula函数和三维Frank Copula函数对干旱特征变量的联合分布拟合效果最佳。