基于Copula函数推求的管运洪水防洪标准探讨

探讨了2种洪水风险理念,论述了现行防洪标准的含义及年标准洪水频率曲线的推求方法,提出了基于年标准洪水频率曲线诊断管运洪水防洪标准的新方法。介绍了基于Copula函数推求管运洪水的方法,研究了其风险结构。以马边河马边站洪水为例推求管运洪水,结果表明：基于Copula函数推求管运洪水选取的样本序列不完全符合防洪规范要求,所得到的管运洪水对应标准高于现行防洪标准,增大了洪水风险,会加大涉水工程的规模。     

考虑工程合理使用年限的珠江流域多属性洪水风险评估

洪水具有洪峰、洪量以及历时等多属性特征。以往洪水风险评估忽略了工程合理使用年限的影响,考虑工程合理使用年限的风险指数可更好地描述工程所承担的洪水风险。基于此,选取了珠江流域典型水文站点1997—2017年的日流量资料,采用超定量法选取洪水,使洪水样本更丰富。采用Copula函数构建洪峰和洪量联合分布函数,计算联合重现期,同时考虑联合重现期和工程合理使用年限构建洪水风险指数。结果表明:相同重现期的洪峰洪量组合下,相较于其他站点,郁江发生高洪峰洪水或是大洪量洪水的风险最大,而柳江发生高洪峰同时洪量也大的洪水的风险最大(除10年一遇外);当考虑大(1)型水利工程(大坝,n=50～100 a)的合理使用寿命时,西江上发生高洪峰洪水或大洪量洪水的风险最大;柳江上发生洪峰和洪量均超过设计值的洪水的风险最大。     

郁江西津水库以下段干流与支流及浔江洪水遭遇组合分析

郁江西津水库以下至汇合口全长约220 km,区间集雨面积8 790 km~2,本河段洪水来源主要为郁江干流和区间主要支流,河口段的桂平市还受浔江洪水顶托影响。分析了郁江及浔江流域的暴雨洪水特征,论述了西津水库以下郁江干流洪水与支流、浔江洪水的遭遇及洪水组合情况。     

基于Copula-Monte Carlo法的水库下游洪水概率分布研究

利用Copula函数构造水库调洪控制时段洪量和区间洪峰的联合分布,通过调洪函数将水库入库洪量转换为下泄洪峰,随机模拟得到两分区洪峰流量,提出了推求水库下游洪水概率分布的Copula-Monte Carlo(Copula-MC)方法。应用清江流域隔河岩水库实例进行验证,推求下游高坝洲断面的洪水概率分布,并与忽略洪水相关性的独立MC法进行比较,结果表明,独立MC法计算的洪峰流量系统偏小,会低估高坝洲断面的防洪风险;Copula-MC法得到的100年一遇高坝洲断面设计洪水与天然情况下相比减小32.6%。Copula-MC法充分考虑了上游水库断面和区间洪水的空间相关性及地区组成的随机性,结果合理可行。     

丹江口入库洪水与坝址洪水关系研究

以汉江流域的丹江口水库为研究对象,基于水库建库前后的洪水资料,采用流量叠加法、水量平衡法、马斯京根演算法等方法推求入库洪水和坝址洪水,建立入库洪水与坝址洪水的洪峰流量和不同时段洪量的关系,研究不同方法推求的入库设计洪水成果的差异。研究结果表明:丹江口入库洪水与坝址洪水的关系可近似用线性关系表示,洪峰流量较时段洪量的相关性略差,随着时段的增长,入库洪量与坝址洪量趋于接近;采用典型年法推求入库设计洪水,不同典型年推求的入库设计洪峰和短历时洪量成果差别较大,用入库洪水与坝址洪水关系法推求的入库设计洪水成果代表平均值。研究成果可为丹江口水库防洪调度运行提供参考。     

应用Copula函数的潘家口水库设计洪水线推求

传统单变量同频率洪水过程性设计将洪峰、洪量等特征参数进行单纯控制,忽视了洪水过程非线性联动机制。以潘家口水库历史洪水资料为依据,应用Copula函数构造洪水峰、量两变量联合分布,进而推求其边缘分布和最高水位线。结果表明,Copula能很好地考虑洪水过程的洪峰、洪量、历时、水位等参数间相关性进而实现联合分布模拟;且其面向整个设计洪水过程线而言的,其推求过程符合水文事件的多元非线性、随机性规律。另外,单变量同频率方法能够基本满足防洪标准,然而出于防洪安全和极端天气背景考虑,以两变量同频率组合设计洪水过程线更具合理性。     

基于G-H copula函数的秦淮河流域洪水风险分析

Copula函数构造灵活,适应性强,被广泛应用于多变量水文频率分析计算中。选取G-H copula函数描述洪量、洪峰、洪水位间的相依结构,边际分布模拟考虑广义极值(GEV),对数正态(ln2)和皮尔逊Ⅲ型分布(P-Ⅲ)。以相关性最强的洪峰和洪水位为例进行二维变量洪水风险分析,比较分析其传统重现期和Kendall重现期性质,并计算条件风险率。构建3变量联合风险评价模型,并与二变量情况进行对比。以秦淮河流域为例进行了应用,表明多维联合重现期小于同现重现期,Kendall重现期在两者之间且与单因素重现期误差最小;流域洪峰和洪水位同现风险率最大,洪峰量级越小,洪水位超越风险率越小;基于三维G-H copula函数计算的各变量同频率设计值大于相应单变量设计值,并且相对于二维情况,各重现期与单因素重现期之间的差值明显增大。研究结论可为秦淮河地区水利工程规划设计和洪灾风险评估提供有益参考。     

金沙江、岷江洪水遭遇分析

金沙江为长江上游河段，岷江是长江上游左岸一级支流，两江于四川省宜宾市合江门汇合。依据金沙江屏山站、岷江高场站、两江汇口下游约15．5km处李庄站历史洪水调查资料和1951－1998年实测资料，通过对3站年最大洪峰、时段洪量统计计算，分析两江洪水遭遇、洪水组成，两江合成的年最大洪水中，洪峰流量，24h洪量以岷江为主的多，72h以上时段洪量以金沙江为主的多，时段越长金沙江洪量比重越大。为宜宾及以下河段的防洪设计提供依据。     

两变量设计洪水估计的不确定性及其对水库防洪安全的影响

在两变量水文频率分析中,样本系列容量一般较小,使得水文设计值估计具有不确定性。本文基于Copula函数和Parametric Bootstrap方法,并考虑联合设计值的最可能组合模式,建立可描述两变量设计洪水估计不确定性的C-PBU(Copula-based Parametric Bootstrap Uncertainty)模型,同时提出了定量评价两变量不确定性的度量指标,分析了联合设计值估计不确定性对水库最高调洪水位的影响,并对比了不同典型洪水选取模式下的水位不确定性。以隔河岩水库为例,推求了两变量设计值估计的95%置信区域;比较了不同样本容量对不确定性的影响。结果表明:设计洪水估计和典型洪水选择具有较大的不确定性,可采用C-PBU模型推求置信区间,来考虑设计洪水估计不确定性对水库防洪安全的影响。     

安徽省明湖设计洪水计算方法探究

明湖工程是胜天河综合治理工程的重要组成部分,对其防洪安全需进行设计洪水计算。采用"84办法""单位线法"分别计算工程设计洪水,由临近流域实测径流资料系列分析成果进行复核,并根据设计洪水调洪演算推求设计洪水位。通过计算分析,"84办法"与"单位线法"计算结果相差不大,20年一遇"84办法"计算结果比"单位线法"计算结果偏小17.8%,从安全角度考虑,设计入湖洪水应采用24 h时段暴雨"84办法"计算成果;工程50年一遇设计洪水位14.60 m,300年一遇校核洪水位为15.48 m。     

郁江上游洪水分析

用多种洪水演进方法对郁江上游南宁、百色年最大洪水、特别是百色到南宁区间洪水作了分析计算，得出百色至南宁区间设计洪水成果，与实测比较精度较高     

暴雨洪水共同作用下的多变量防洪计算问题

暴雨或径流这样的水文现象总是表现为多变量事件，因此本文以暴雨和洪水为例，采用风险分析的方法，探讨了多因素影响下的防洪计算问题。所建议的方法综合考虑了暴雨和洪水可能不同频率这一普遍现象，为现有水文资料情况下，合理估算防洪风险，及确定设计洪水提供了一条更符合实际的有效途径。     

黄河下游防洪新方案的初探

通过对黄河５８型下大洪水各级频率的洪峰过程的洪水推演、分洪计算表明，利用温孟滩区、沁南洼地和长垣滩区蓄洪，可以削减特大洪水时花园口和孙口的洪峰流量。极大地减轻了洪水对大堤的压力，以较小的投入和淹没损失，取得较大的防洪效益。因此，利用滩区削峰滞洪是一种有效的措施。     

我国推进洪水风险图编制工作基本思路的探讨

编制洪水风险图是推进洪水风险管理的一项重要的基础工作,也是一项技术性、政策性很强的工作."十一五"期间我国将大力加强洪水风险图的编制工作,为此迫切需要理清思路,明确怎么做.在总结近几十年国内外风险图制作经验教训的基础上,提出今后我国的洪水风险图编制工作应坚持分三步走,加强前期基础研究,并明确洪水风险图的法律地位.     

城市洪水风险管理的理论与方法研究

从风险理论入手，分析城市防洪安全问题，探讨城市洪水风险管理的理论与方法。     

扩大东平湖水库老湖调蓄能力的途径

东平湖水库为黄河下游重要的防洪水库,分新、老湖两部分。由于受黄河水顶托和出湖河道淤积的影响,老湖向黄河退水日益困难。本文对出湖河道按5种不同过流能力的断面分别对老湖进行调洪演算,得出扩大老湖调蓄能力的合理途径是:出湖河道须按过流能力1500m~3/s断面开挖;二级湖堤防洪水位应提高到46m。     

浔江平南城区河段防洪设计洪水分析

通过对历史洪水调查和文献资料考证，推算平南水位站年最大流量系列，分析计算防洪设计洪水及对成果合理性论证，为平南县城区防洪工程设计提供依据。     

都柳江寨比梯级水库防洪库容初探

根据柳江流域防洪工程的总体规划,寨比和红岩水库共同承担下游榕江县城的防洪任务。根据榕江县的地理位置及寨比水库设置防洪库容的特点,确定满足河段防洪目标相应的河道安全泄量,拟定合适的防洪调度原则,并对典型年型的设计洪水进行调洪演算,以合理确定寨比水库防洪库容。     

珠江防洪减灾对策探讨

珠江洪水的特征：一是峰高，量大，历时长，二是洪水遭遇情况复杂，三是西江，北江，东江洪水特性差异较大。珠江洪患严重，进入９０年代以来，流域内频发大洪水，特大洪水，造成了极大的损失。近２０ａ来，由于堤防洪，修建桥梁，码头，管线，河道淤积，河口无序围垦，以及在河道内过量采砂，使河道发生了很大变化，同时引起水情变化。     

中南部铁路通道吕梁段青龙河特大桥洪水分析

分析3座水库与后大成水文站的实测洪水系列,得出其洪水之间的关系,认为上游其中两座水库对下游断面洪水的影响因素可相互抵消,从而简化了洪水的地区组合,使得在上游水库缺乏入、出库资料的条件下,设计断面洪水分析计算得以进行。