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。     

新疆玛纳斯河年径流频率分析

采用Mann-Kendall检验法和滑动t检验法,针对新疆玛纳斯河1956—2014年径流序列构建混合分布模型和条件概率分布模型进行频率分析。结果表明:玛纳斯河1956—2014年的年径流序列存在巨变异,1995年为年径流序列变异年份;拟合曲线上部混合分布和条件概率分布相近,与P-Ⅲ分布存在较大差异;拟合曲线中部混合分布比条件概率分布和P-Ⅲ分布拟合更佳;拟合曲线下部三种拟合均无明显波动,拟合较好;混合分布模型更适于玛纳斯河年径流进行频率分析。     

玛纳斯河季节性洪水特征分析

本文选取新疆玛纳斯河流域为研究区,基于出山口肯斯瓦特水文站1955―2014年的日径流观测资料。采用年最大值法(AM)抽取序列样本,利用线性拟合法、滑动平均法、 Mann-Kendall非参数秩次相关检验法分析季节性洪水序列特征变化趋势;采用Pettitt检验和R/S法检验年春季最大日流量、年夏季日最大流量和年秋季日最大流量序列的突变现象,并利用突变现象划分洪水序列,分析其阶段趋势变化规律。结果表明:年春季最大日流量不存在明显的趋势及突变性;年夏季最大日流量总体具有上升的趋势但并不明显,其中在1993年发生中等变异,变异点后序列幅度较为明显;年秋季最大日流量具有明显的上升趋势,但未发现存在明显的变异现象。     

玛纳斯河径流与洪水特征分析及演变规律研究

根据新疆玛纳斯河1957~2009年径流资料,在进行资料一致性及代表性分析的基础上,玛纳斯河径流及洪水特征演变规律;在相同气温条件下,径流量受降水量变化的影响显著;且随场次洪水的规模增加,它对年径流的影响程度也在增加。     

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。     

基于MCMC参数优化的融雪洪水联合设计分析

洪水的发生是由多种特征属性所推动的,由于其具有多个并发或连续驱动因素的内在影响,从而大大加剧了其发生的不可估计性。在许多风险评估和设计应用中,极端情况和复合事件的多危险情往往被忽略。针对单变量洪水的设计缺陷性,以玛纳斯河出山口控制流域为研究区,选用GEV(Generalized Extreme Value)分布和GPD(Generalized Pareto Distribution)分别构建峰量边际分布,利用MCMC(Markov Chain Monte Carlo)参数优化的Gaussian Copula函数构建极端情况下的联合概率分布,并以500 a一遇设计洪水为例,推求其设计洪水过程线。结果表明:基于MCMC优化参数的Gaussian Copula函数的联合分布拟合效果均大于相关性指标法和局部优化算法;变量间相互影响下的设计值均相应大于以某一单变量控制下的洪水设计值,其中在设计洪水过程线90 h的设计增长率为24.19%。因此,以参数优化下的联合分布所建立的防洪新标准,可为玛纳斯河流域水库汛期防洪减灾安全设计提供更加科学合理的依据。     

玛纳斯河流域上游融雪洪水序列变化特征分析

为了探究融雪洪水流域环境变化下的趋势性,以玛纳斯河流域上游肯斯瓦特水文站年融雪洪水序列为例,利用Pettitt法和里海哈林(Lee-Heghinian)法检验洪水峰量年际变化中的突变现象,利用R/S法探究序列变异程度,所得到的突变点将历年洪水过程划分为两个阶段,并采用了加权滑动平均法及Mann-Kendall法分析了洪水时间序列的趋势变化。结果表明:在人类活动及气候变化影响下,玛纳斯河流域1957-2014年洪水特征序列发生了中等变异,变异点前序列波动幅度较为明显,而变异点后整体变化呈下降趋势但并不显著。     

ARMA校正模型在玛纳斯河洪水预报中的应用

为了降低预报的不确定性,提高预报的可靠性和精度,选择用贝叶斯方法对玛纳斯河洪水预报的ARMA模型预测结果进行了校正。结果表明:确定性系数平均值从0.64提高至0.92;平均合格率从77.01%提高至88.26%;径流总量平均相对误差从0.14降低至0.04;平均峰现时间合格率从68.11%提高至84.32%;校正后预测结果的精度有了较大的提高,达到了对原模型进行实时校正的目的。     

洪水分类的峰量棍合评价方法

基于洪峰流量和洪水总量之间的相关性及其在洪水分类评价指标中的首要性,以氓江紫坪铺 水文站1937一1990年的年最大洪峰流量和最大7d洪量系列为例,应用Copula函数方法构建了其洪 峰流量和洪水总量的联合分布模型并将其运用于洪水类型划分,最后对应用中可能涉及的问题进行了 讨论。峰量藕合评价方法是具有一定实用价值的一种洪水分类新方法。     

玛纳斯河防洪工程洪峰分析与设计洪水计算

玛纳斯河洪水类型十分复杂,设计洪水计算与分析较为困难。采用实测系列分析与还原后系列分析方法对洪峰系列进行插补延长,得到玛纳斯河历史洪水洪峰流量为5560 m~3/s,采用模比系数差积曲线分析法与模比系数累积平均过程线分析法对实测年最大流量样本进行代表性检验,分析得到卡群站洪峰流量系列较长,且具有一定的代表性,将之作为参证站设计洪水依据,结合卡群站洪峰沿程变化历程,对玛纳斯河设计洪水进行计算,结果表明,考虑历史洪水并采用不连续系列得到的计算成果更为合理,对水利工程设计更为安全。     

新疆玛纳斯河设计洪水复核研究

由于水文实测资料系列的延长、防洪调度实际运行经验的积累和国民经济建设对水库提出的新要求,有必要对水库原设计洪水重新进行分析研究,切实掌握水库防洪标准,采取正确合理的控制运用方案,使其充分发挥社会效益及经济效益。本文主要对玛纳斯河的设计洪水进行复核研究。复核结果显示,玛纳斯河设计洪水和夹河子水库入库洪水均有所增大,为重新率定夹河子水库的设计防洪标准和水库汛限水位制定提供了参照。     

考虑融雪洪水跳跃变异的水库极限防洪风险复核

采用Pettitt非参数检验法和Mann-Kendall非参数趋势检验法分析肯斯瓦特水库年最大洪峰流量序列非一致性,确定序列变异形式,利用"分解-合成"理论进行一致性修正,得到过去、现状两种条件下年最大洪峰流量序列,将其作为水库入库融雪洪水过程,根据水库防洪调度规则进行调洪演算,并通过频率分析法对两种条件下水库极限防洪风险率进行分析计算。结果表明:年最大洪峰流量序列在1993年发生变异,序列整体上升趋势不显著,跳跃变异为序列主要变异形式;根据两种条件下水库坝前最高库水位,以校核洪水位Z_d=993.35 m为水库极限防洪风险控制指标,过去条件下肯斯瓦特水库极限防洪风险率为0.231 23%,而现状条件下为0.354 58%,两种条件下复核后的肯斯瓦特水库极限防洪风险率均大于5 000年一遇的校核标准0.02%。     

黄河中下游水库汛限水位与防洪体系风险分析

黄河中游四库(三门峡、小浪底、陆浑和故县水库)在中下游的防洪体系中有着重要的地位,也对黄河中下游的水资源分布产生很大的影响。根据黄河中下游水库及黄河中下游防洪工程体系的运行调度规则,考虑设计洪水典型选择、洪水预报误差和水库调度滞时的不确定性影响,利用蒙托卡罗法模拟洪水过程,实现了洪水典型选择、洪水预报及调度滞时不确定性因素影响的定量转化,分别计算了前、后汛期8种汛限水位方案下的黄河中下游水库及下游的防洪风险指标值,在对各方案的风险进行比较和评价的基础上,推荐了小浪底水库、陆浑水库和故县水库前、后汛期相对合理的汛限水位方案,为定量考察水库防洪调度及下游防洪风险率、合理选择动态的汛限水位提供参考依据。     

赣江流域非一致性条件下设计洪水估计

赣江流域年最大日径流量在过去60a呈现出显著的变异特征,以此为样本序列,选用广义极值(GEV)分布来对其进行拟合,并基于五种气候模式输出结果对未来设计洪水的变化情况进行分析。所选协变量包括时间t、洪水前N日降水量和下垫面信息。相关关系分析表明,N=10时降水与洪水关系最为密切,但流域内土地利用类型仅呈现出微弱的变化趋势。模拟结果表明,洪水序列服从Weibull分布,其中形状参数ξ=-0.169、尺度参数σ=2 078.9、位置参数μ=65.1c+437.1。非一致性条件下的设计洪水值与传统方法计算的设计值存在很大区别,设计洪水值在1994年要偏大4 000m~3/s以上,其面临的洪水风险要远超普通年份。未来的设计洪水在低、中、高三种排放情景下均呈现出上升趋势,峰值出现于2040年前后,较1994年估计值偏大1 000～2500 m~3/s。     

基于水文水动力模型的溧水河超标准洪水风险分析

以溧水河为研究对象,建立水文水动力模型,并进行了模型参数率定与验证.以三陵桥溃口为例,制定了风险分析方案,采用MIKE FLOOD耦合模型对溧水河流域进行了洪水风险分析,绘制了该区域100年一遇超标洪水的淹没范围、淹没水深及流速分布图,并进行了损失评估,为洪水预警、抢险救灾、合理避险等提供决策依据.     

节水条件下玛纳斯河流域绿洲变化及适宜规模分析

干旱区节水灌溉技术的大面积推广,有效的推动了绿洲化进程,使绿洲规模不断扩大。针对节水条件下流域尺度绿洲适度规模问题,以膜下滴灌技术的发源地玛纳斯河流域为例,利用1976-2015年五期卫星遥感影像,分析了节水条件下流域绿洲面积变化过程,基于水热平衡理论构建了绿洲适宜规模计算模型,确定了节水条件下流域绿洲适宜发展规模。结果表明:1976-2015年玛纳斯河流域绿洲总面积扩张388.3km~2,人工绿洲面积扩张3 873.3km~2,天然绿洲面积缩减3 485.0km~2;计算得出玛纳斯河流域绿洲适宜规模为4 025.9～4 499.8km~2,目前绿洲实际规模超出绿洲适宜规模的3.4倍,且绿洲稳定指数H0为0.46,表明绿洲处于亚稳定状态;为了进一步保证绿洲稳定性,玛纳斯河流域适宜耕地面积应为1 801.6～2 013.7km~2。研究结果说明,不合理的绿洲开发,威胁到整个绿洲的稳定,确定绿洲适宜规模,可以为绿洲的稳定和可持续发展提供基础科学依据。     

长江中下游超标准洪水情景风险分析

流域发生超过其时现状防洪标准洪水的可能性和不确定性长期存在。未来气候变化和社会经济发展共同作用下,超标准洪水的影响会更加严重。本文针对长江中下游干流防洪区,综合采用情景分析、水文分析、洪水淹没和影响分析等方法,设定了未来到2035年、2050年和2100年的1000年一遇超标准洪水共9个情景方案,其中,3个未来年份情景下的降雨径流分别按较现状增加5%、10%和15%考虑。通过分析得出,在未来气候变化和社会经济发展组合情景下,长江中下游干流防洪区遇1000年一遇洪水,2035年、2050年和2100年淹没区受影响人口将由基准年(2020年)的1768万人分别增加到2888万人、3536万人和3065万人,经济损失将由基准年的12669亿元分别增加到30533亿元、52599亿元和87264亿元。淹没区受影响人口最多可达现状的1.52倍,直接经济损失最大可达现状的6.89倍。现状防御体系在面对未来超标准洪水情景时必将更加脆弱,分析结果可以为流域制定长期可持续的应对未来变化条件下的防洪减灾策略提供参考。     

小清河流域暴雨洪水特性分析

以小清河流域18个雨量站2002～2006年的实测资料为基础,对流域的暴雨洪水特性进行分析,揭示了小清河流域暴雨洪水形成的基本规律。我国是一个气象灾害频繁的国家,而暴雨则是严重影响我国经济发展、威胁人民生命财产安全的严重气象灾害之一。研究流域的暴雨洪水特性,对于防御洪涝灾害具有十分重要的意义。