基于贝叶斯网络的流域内水文事件丰枯遭遇研究

基于贝叶斯网络理论结合Copula函数建立了东江流域上、中、下游三个站点降雨、径流丰枯遭遇的风险管理模型,直观地描述了各个站点间降雨、径流的相互关系。利用Copula函数建立联合分布模型计算了站点间不同丰枯组合状态调水不利情况的风险概率。通过贝叶斯网络结构的反向推理功能,以后验知识作为输入,进一步对流域内未来调水可能面临的丰枯遭遇情况进行了仿真计算。结果表明,系统中一个节点的变化将会对其他节点的概率值产生巨大影响,以上、中游降雨为枯水情况作为后验输入,站点间丰枯遭遇调水不利风险概率增幅至55%以上;仿真结果可以为流域内调水方案的制定提供理论支撑。     

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%。     

基于Copula函数的韩-榕-练三江径流丰枯遭遇分析

韩江、榕江、练江是广东省粤东的重要河流,其径流丰枯遭遇规律对三江水系连通工程水资源优化调度具有重要意义.研究基于三江控制站径流和降水数据,采用Copula函数构建了三江径流年、汛期、非汛期等不同时间尺度的二维联合分布,定量分析了三江径流的丰枯遭遇规律.结果表明,榕江与练江的丰枯同步性最强;三江两两丰枯异步的概率明显大于...     

基于Copula函数的抚河流域廖坊与洪门水库丰枯遭遇分析

本研究引入Copula函数方法,对抚河流域两大重要水库——廖坊与洪门水库展开丰枯遭遇状况研究.结果表明:在全年、汛期、非汛期三大时间尺度里,两大水库丰枯遭遇特性基本类似,丰枯同步的频率远大于丰枯异步的频率;在丰枯同步频率中,同平的频率最高,说明两大水库在所有丰枯遭遇中同为平水年的可能性最大;在非汛期尺度上同枯的频率最高,故在两大水库实际调度过程中,尤其是在枯水年份应特别兼顾其丰枯同步性.本研究可为抚河流域水库群联合优化调度提供一定的决策依据.     

长江下游多维径流丰枯遭遇及丰枯演变分析

九江站、湖口站和大通站是长江下游的3个重要水文站,识别三者之间的径流关系、丰枯演变和丰枯遭遇特征,对识别长江下游多维径流关系具有重要的意义。基于滑动相关系数法分析了长江下游多维径流相关性的时变特征,基于Copula理论构建了长江下游多维径流联合分布和径流演变联合分布,分析了丰枯遭遇及丰枯演变特性。结果表明:(1)径流相关性时变强度由高至低为九江-湖口站、湖口-大通站、九江-大通站;各站径流具有较高的丰枯同步性,由高至低为九江-大通站、湖口-大通站、九江-湖口站,丰枯异步性特征反之。(2)九江-湖口站、九江-大通站、湖口-大通站的丰枯同步率最高时期分别为非汛期、汛期、非汛期;各站径流丰枯状态的自转和互转概率均较稳定,目前无极端情况出现。(3)九江、大通水文站的年和汛期径流最易丰枯互转,非汛期径流最易连丰、连枯。(4)湖口水文站的年和汛期径流最易连丰、连枯,非汛期径流最易丰枯互转。研究成果可为长江下游的多维径流关系分析提供理论参考。     

水库径流丰枯遭遇特性分析

文中运用Copula理论构建了碧流河水库、英那河水库全年、汛期、非汛期天然入库径流二维联合分布函数,分析了两座水库三个时间尺度的径流丰枯遭遇特性,结果表明,两库汛期径流丰枯同步频率最大,全年次之,非汛期最小。三个尺度整体上看,两水库天然入库径流丰枯同步频率较高,丰枯补偿特征不十分明显。     

黔中调水工程降雨丰枯遭遇分析

对于黔中调水工程来说,其水源区和受水区的降雨丰枯遭遇问题对工程调水方案的制定有重要的影响。以概率统计分析方法为基础,采用统计法和G-H copula函数对水源区和受水区的降雨进行丰枯遭遇分析。研究结果表明,Copula函数法和统计法计算结果基本一致,水源区和各受水区调水有利概率均在68.7%以上,并且在汛期最大,非汛期最小,为调度方案的制定有一定的参考价值;较高的调水有利概率,有利于保证工程效益的发挥。同时,应充分利用不同受水区之间的丰枯异步性,进行协调相机补水,提高黔中工程的调水效率。     

基于贝叶斯网络的南水北调中线工程水源区与受水区丰枯遭遇风险分析

摘要：南水北调中线工程跨越了长江、淮河、黄河、海河四大流域及不同的气候区，水源区和各受水区降水丰枯变化存在差异性和不确定性，不同的丰枯遭遇状态将孕育着南水北调中线工程运行风险。本文基于贝叶斯网络理论对南水北调中线工程水源区和四个受水区的降水丰枯遭遇进行了深入的分析研究，建立了贝叶斯网络丰枯遭遇风险管理模型，定量直观地描述了水源区与四个受水区之间复杂的降水丰枯组合关系，对模型中各结点的参数进行了辨识，计算了水源区与各受水区不同的丰枯组合状态对调水不利的风险概率。通过所建模型的贝叶斯网络推理功能，对南水北调中线工程未来运行中可能发生的丰枯遭遇及其风险进行了仿真研究，研究成果将为南水北调中线水资源调度提供科学的决策依据。     

基于Copula函数的三峡工程供水期丰枯遭遇分析

针对三峡工程供水期各时段的丰枯遭遇对制定供水期调度方案的影响,以及统计方法的不足,提出了比较真实反映供水期相邻时段丰枯遭遇联系的Copula联合分布函数。以基于Copula函数建立的贝叶斯网络模型,分别分析了先验概率和后验推理对丰枯遭遇状态。Copula函数计算结果和统计方法统计的结果基本吻合,证明了所建立的联合分布函数的合理性。先验概率分析结果显示相邻时段不利调度概率较小,而后验推理分析结果表明不利调度的概率较大。综合考虑,有效利用后验推理分析的信息,能在一定程度上减少来水不确定性对供水调度方案制定带来的影响,提高三峡工程供水期的综合效益。     

基于贝叶斯网络理论的南水北调中线工程水源区与受水区降水丰枯遭遇风险分析

基于贝叶斯网络理论对南水北调中线工程水源区和4个受水区的降水丰枯遭遇进行了深入的分析研究,建立了贝叶斯网络丰枯遭遇风险管理模型,定量直观地描述了水源区与4个受水区之间复杂的降水丰枯组合关系,对模型中各结点的参数进行了辨识,计算了水源区与各受水区不同的丰枯组合状态对调水不利的风险概率。通过所建模型的贝叶斯网络推理功能,对南水北调中线工程未来运行中可能发生的丰枯遭遇及其风险进行了仿真研究,该成果将为南水北调中线水资源调度提供科学的决策依据。     

山东省当地典型降水与黄河来水丰枯遭遇分析

鲁西北地区水资源较为贫乏,对黄河依赖性很强,但当黄河来水较少时,若鲁东南地区降水较丰,则可利用鲁东南临沂市较为丰富的水资源加以补给。采用Copula函数法,研究了黄河来水与临沂市以及临沂市与鲁西北德州市之间的二维丰枯遭遇概率,分析了黄河与临沂市、临沂市与德州市之间的丰枯互补可行性,并与统计法进行对比。结果表明:其对于水资源的优化利用具有重要意义,为后续制定山东省与黄河水的联合调控决策提供技术支撑。     

若尔盖湿地流域径流变化及其对气候变化的响应

为探索未来气候变化情景下若尔盖高寒湿地水文过程和水循环演变规律,利用分布式水文模型,研究2020—2050年不同气候变化情景下若尔盖湿地流域径流变化趋势以及气候变化对湿地径流的影响。结果表明:在未来气候变化情景下,若尔盖湿地流域径流呈减少趋势,玛曲站径流减少比率最大,其次为若尔盖站,最后为唐克站;非汛期径流量减少幅度明显高于汛期,若尔盖湿地2020—2050年非汛期径流在未来气候变化情景下径流减少比率大部分在25%以上。非汛期径流的锐减可能会进一步加剧若尔盖湿地的退化和萎缩,导致黄河中下游区域的可利用水资源量减少。     

大伙房水库降雨蒸发变化趋势分析

根据大伙房水库站历年降水蒸发资料系列,采用常规的线性回归和滑动平均法对降雨和蒸发变化趋势进行分析,应用游程检验法、Mann-Kendall秩次相关检验法和Spearman秩次相关检验法进行一致性的对比和验证。结果表明:大伙房站近56年来,年降水量、汛期降水量、非汛期降水量呈缓慢减少趋势;年蒸发量呈缓慢下降趋势,汛期蒸发量呈缓慢上升趋势,非汛期蒸发量呈明显下降趋势。     

乌江流域上下游径流丰枯遭遇分析

乌江流域上游代表站-洪家渡站和下游代表站-构皮滩站年径流的丰枯遭遇情况可为流域梯级水库中长期合理调度提供依据.采用Copula函数构建了洪家渡站和构皮滩站联合概率分布模型,并对其丰枯同步和异步频率进行了分析.结果表明:洪家渡与构皮滩两站丰枯同步频率大于丰枯异步频率.丰枯同步频率中,同丰的频率略大于同枯的频率,同平的频率最小.Copula函数可以有效地分析乌江上下游的丰枯遭遇问题,可为流域规划管理提供依据.     

1971—2010年上海市降水变化特征分析

基于1971-2010年上海市徐家汇站的日降雨资料,采用一元线性回归法、Mann-Kendall法和小波分析等方法,对上海市40年来的年代际降水、年降水、汛期与非汛期降水的变化和周期变化特征进行研究和分析,并对降水的频率特征和典型台风期间的暴雨特征进行了分析。结果表明：上海市年代际降水、年降水、汛期与非汛期降水均呈增加趋势;年降水和汛期降水的震荡周期吻合,主周期均为8a左右,汛期降水与年降水的变化趋势相似性很大,说明汛期降水量较大程度地决定年降水量;非汛期降水主周期为4a左右;小雨所占比例随年代逐渐减少,而暴雨所占比例随年代逐渐增多,台风期间的暴雨雨量高度集中,强度大。     

滹沱河山区径流多尺度变化规律及影响因素研究

径流是反映流域气候及地理环境变化的重要指标,辨析其多尺度变化特征及影响因素,对于认识气候变化背景下流域水文情势变化规律及维护水资源安全具有重要意义。以滹沱河山区小觉流域和冶河流域为例,结合水文和气象数据,应用Mann-Kendall趋势分析、突变检验及Morlet小波函数等方法,分析两流域1960—2018年径流深趋势、突变、周期等多尺度变化特征,并利用相关分析与随机森林模型揭示了气温、降水、潜在蒸散发、叶面积指数对不同时段(汛期、非汛期)月径流深变化的相对重要性。研究结果表明：1960—2018年多年平均尺度上,冶河流域径流深(69.34 mm)大于小觉流域(39.07 mm),两流域年径流深均呈显著下降趋势,且冶河流域的下降速率(13.0 mm/10a)大于小觉流域的下降速率(8.7 mm/10a);在月和季节尺度上,两流域径流深也呈现显著下降趋势,尤其在夏季时段径流深下降趋势最快。小觉流域和冶河流域径流深分别在1981和1979年发生突变,且突变后径流深下降速率较突变前有所减缓,同时极端流量出现频率减少,其中8月份流量减小幅度最大。小觉流域的径流深主周期分别为15、8和5 a,冶...     

淮沂水系洪泽湖-骆马湖水资源联合优化调度研究

根据洪泽湖与骆马湖存在丰枯遭遇不同步的情况,且两湖联通河道输水能力满足水资源联合调度的需求,建立了LP-DDR(线性规划-动态决策修正)数学模型,对洪泽湖-骆马湖进行了规划水平年联合优化调度研究。结果表明,两湖联合调度可以实现淮沂水系水资源的合理利用,对缓解两湖水资源供需矛盾,提高其抗旱减灾能力具有重要意义。     

黄河源区径流变化及原因分析

采用斯波曼秩次相关法分析了黄河源区20世纪60年代以来径流变化情况,并从降水、气温、下垫面等影响因素探讨了黄河源区径流变化原因。结果表明:①黄河源区的径流年际变化从60年代以来有明显的阶段性变化,从年内变化来看,唐乃亥站的汛期和非汛期径流量占年径流量的比例也具有阶段性变化,从80年代中期到90年代末,汛期径流量占年径流量的比例一直减少,非汛期径流量所占比例一直增大。②过去40多a来,玛多站年降水量呈现出缓慢上升的趋势,玛曲站则呈现出下降的趋势;从降水年内变化来看,雨季降水量占年降水量的比例呈减少趋势,旱季降水量占年降水量的比例呈增加趋势。因此,黄河源区降水量的变化是影响径流变化的主要原因,90年代小雨多、降雨历时长是导致径流减少的另一个原因。③黄河源区径流的变化,特别是90年代径流量的偏小和气温的直接关系不大。④植被覆盖面积的变化并不是引起径流减少的原因。