上游干支流洪水相关性对下游洪水频率分布的影响——以鄱阳湖抚河为例

较大流域下游的洪水往往是由上游干支流洪水叠加形成,而上游洪水变量一般会存在一定的空间相关性。为揭示流域不同来源洪水相关性对下游洪水频率分布特征的影响,本文选取江西省抚河流域作为研究实例,通过广义回归模型构建下游洪水变量对上游干支流洪水变量的条件分布,以此刻画上下游洪水变量之间的关系,然后基于二维Copula函数建立上游干支流洪水变量的联合概率分布,最后由全概率公式推导出下游洪水频率分布,在此基础上,进一步探讨上游洪水变量相关性对下游洪水频率分布特征的影响。结果表明,本文提出的洪水频率分布推导法对抚河李家渡站的洪水频率分布具有较好的拟合效果;上游洪水变量相关性是影响下游洪水频率分布的重要因素,具体来说,相关性的强度与尾部相关性对下游洪水频率分布的均值没有影响,但均对偏态系数C_(v)与峰度系数C_(s)等高阶统计特征有较为明显的影响,下游洪水频率分布的C_(v)值会随上游洪水变量相关性的增强呈现增加趋势,上尾相关性越强,C_(v)和C_(s)越大;流域上游洪水变量相关性强度及上尾相关性的增强都会导致下游极端洪水风险升高,此外,重现期较长的极端水文设计值对上游洪水变量相关性的变化更加敏感。

基于洪水频率分析的城市河流防洪排涝规划方法

常规的城市河流防洪排涝规划方法易受水系重构概化作用影响,洪水位计算存在误差。基于洪水频率分析城市河流防洪排涝规划方法,采集了城市河流防洪排涝规划参数,利用洪水频率分析构建了城市河流防洪排涝规划模型,通过经验频率Gumbel分布公式估计特定概率下的预设洪水位,求解模型,实现城市河流防洪排涝规划。实例分析结果表明,设计的方法应用后洪水位较低,符合河流防洪排涝要求,具有可靠性,有一定的应用价值。

基于场地相似性度量的区域洪水频率分析模型研究

研究应用了一种将流域建模与传统区域洪水频率分析相结合的新方法,提出基于水文模拟的场地相似性度量指标,并考虑洼地对径流的影响。以加拿大大草原为研究对象,通过与洪水频率分析的其他传统度量指标进行对比,对所提出的度量值进行验证。为严谨验证新度量指标的合理性,经仔细比选实例,将该指标与传统场地相似性度量指标组合得到30种应用场景,对109处场地进行分析,评估聚类结果的均一性.

智能算法在水利工程设计洪水频率分析中的应用与验证

文章就智能算法对水利工程设计洪水频率进行分析和验证进行论述,着重对智能算法优点,存在问题和创新性解决方案进行分析。与传统方法比较证明智能算法具有提高预测精度,计算效率及拟合优度等优点。研究同时指出在算法选择,参数设置,数据质量及稳定性方面存在的挑战,提出多算法融合,数据驱动的模型开发以及多源数据融合的创新解决方法。实证分析结果表明:智能算法可显著提高洪水频率分析精度与效率,并可为水利工程设计提供科学依据。

关于国省干线公路设计洪水频率选择的思考

2022年,安徽省池州市利用新开发银行贷款实施省道358线青阳至红石段公路改建工程,其中新建桥梁32座。在施工过程中,部分桥梁因防洪影响评价抬高梁底标高,导致桥头引道加长、路基两边放坡加宽,给桥头两侧居民生活造成了不便,还形成了额外征迁,居民意见强烈。

变化环境下珠江流域洪水频率变化特征、成因及影响(1951-2010年)

气候变化和人类活动导致珠江流域水文变化,变化前后洪水频率分布显著不同.运用滑动秩和(Mann-Whitney U test)结合Brown-Forsythe、滑动T、有序聚类和Mann-Kendall检验法,并用累积距平曲线法获取年最大流量序列详细信息,综合确定样本最佳变化节点,并对水文变化成因做了系统分析.在此基础上,对整体序列、变化前后序列用线性矩法推求广义极值分布参数以及不同重现期设计流量.结果表明:(1)西江大部以及北江流域最佳变化节点在1991年左右;东江流域最佳变化节点与该流域内3大控制性水库建成时间基本吻合;(2)变化后,西江、北江年最大流量持续增加,洪峰强度增大,尤其是西江干流年最大流量显著增加;东江流域年最大流量显著减小,洪峰强度降低;(3)变化后,西江与北江洪水风险增加,尤其是下游珠三角地区本身受人类活动显著影响,加之西江与北江持续增加的洪水强度,珠三角地区发生洪水的强度及频次加剧,而东江洪水风险减小.此研究对于珠江流域在变化环境下的洪水风险评估与防洪抗灾具有重要意义.

基于Copula函数的3变量洪水频率研究

【目的】考虑洪峰、洪量和历时之间的相依关系,应用Archimedean Copula函数,探讨洪水3变量的联合概率分布和条件概率分布,为水利工程规划设计和风险评估提供依据。【方法】以陕北地区窟野河流域神木水文站48年的洪水资料为例,选择拟合效果好的Copula函数计算洪峰、洪量和历时的联合概率分布、条件概率分布,并绘制相应的条件重现期图。【结果】Gumbel-Hougaard Copula函数拟合洪峰、洪量和历时的联合概率分布效果较好;得到不同条件组合下洪水事件的条件概率分布和相应的条件重现期,同时得到确定条件下的重现期均小于超过该条件时的重现期。【结论】Copula函数全面考虑了洪水特征量之间的相依性,可用于洪峰、洪量和历时联合概率分布的计算。

气候变化与人类活动联合影响下东江流域非一致性洪水频率

一致性假设一直是洪水频率分析的基本假设条件,但在气候变化与人类活动综合影响下,水文极值序列的一致性假设受到极大挑战。基于此,以东江流域为例,运用GAMLSS模型(广义可加模型),将时间、气候指标(北极涛动AO、北太平洋涛动NPO、太平洋年代际振荡PDO和南方涛动SOI)以及水库指标(Reservoir Index)统一纳入洪水频率分析中,并对东江流域1954―2009年年最大流量序列(AMS)进行频率分析,结果表明:1)龙川、河源和岭下站年最大流量序列均值与时间呈线性关系,方差为常量,而博罗站均值和方差与时间均呈非线性关系;2)水库对各水文站点AMS均值有显著线性影响;3)NPO对各站点AMS均值有显著线性影响,NPO值较高时,东江流域可能面临着较低的洪水风险,在一致性假设前提下,可能高估洪水设计值,反之亦然;而PDO对各站点方差有显著线性(岭下、博罗)/非线性(龙川、河源)影响;4)以时间为协变量构建非一致性模型,研究得出:龙川、河源和岭下3站T年一遇洪水设计值均呈单调下降趋势,博罗站1954―1995年左右洪水设计值呈下降趋势,而在1996―2009年呈上升趋势;以气候与水库为协变量构建非一致性模型,研究表明:龙川、河源和岭下3站T年一遇洪水设计值均因水库影响呈向下跃变;5)以气候和水库为协变量的非一致性模型对洪水频率具有良好的预测能力,为非一致条件下设计洪水的预测提供了新的预测方法。

基于线性矩法的珠江三角洲区域洪水频率分析

采用线性矩法及珠江三角洲19个水位站近50 a的年最高实测洪水位,在水文站点一致性分析及水文相似区鉴别的基础上,进行区域洪水频率计算及空间特征分析.结果表明:整个珠江三角洲可划分为3个水文相似区,其形成动力机制各不相同;3个水文相似区和非相似区的最佳分布函数各自不同;整个区域的洪水频率分布自上游(内河地区)到下游(沿海地区)逐渐减小,证明外海地区比上中游等其他地区面临更大的洪涝灾害威胁.

开都河天山出山径流量年际变化特征与洪水频率分析

随着塔里木河流域近期综合治理的深入进行,其源流之一开都河径流的变化与其趋势已逐渐成为国内外科学家关注的热点问题。当前塔里木河干流下游的生态恢复在较大程度上依赖开都河,利用开都河丰水期向塔河下游进行应急输水的方式短期是可行的,长期实施则潜伏着危机。如果在开都河进入水文枯水期时进行输水,则不仅影响开都河流域的生态环境,还将影响塔河下游“绿色走廊”治理目标的实现。因此,根据开都河近50年水文资料,利用滑动平均、频率分析等方法,分析了开都河径流量、洪峰流量的年际变化特征和规律。结果表明:开都河丰枯水期变化较平稳,1987年后其出径流量呈增加的趋势。同时,还计算出了不同重现期的洪峰设计值。

两变量极值分布在洪水频率分析中的应用研究

采用了一种两变量极值分布来研究长江流域上某个站点的洪峰流量Q和洪水总量V之间的联合分布。该联合分布由实测资料来进行率定。率定结果表明,观测值(Q,V)联合分布的理论概率和经验概率基本上相符。在洪峰流量Q和洪水总量V联合分布函数的基础上,就可以很方便地推求洪峰流量和洪水总量同时发生的概率,或者在给定一个变量(比如洪水总量)的发生概率的条件下推求另外一个变量(比如洪峰流量)发生的概率,从而能对水文事件的统计规律有更加全面的认识。

基于次序统计量理论的洪水频率分析方法研究

针对目前参数估计方法存在稀遇洪水频率设计值偏大的问题,提出采用基于数值次序统计量期望值的适线法计算洪水频率设计初始值;针对目前参数估计方法存在常遇洪水频率设计值偏小的问题,提出采用周文德公式修正目前频率设计偏小的情形,计算洪水频率设计修正值;针对目前传统方法计算洪水频率设计值抽样误差大的问题,提出采用基于数值次序统计量标准差的方法计算洪水频率设计保证值。定量分析表明,提出的基于数值次序统计量期望值的优化适线法具有良好的无偏性和有效性;寸滩站洪水频率设计修正值大于频率设计初始值,且两者偏差随着频率减小而减小;寸滩站洪水频率设计保证值明显大于修正值。

气候变化对衢州水文站洪水频率分析的影响

以衢州水文站为研究对象,针对衢州水文站的年最大值序列,选择广义极值分布作为该站洪水频率分析的分布函数,使用30a滑动平均法对线性矩估计所得分布函数参数的变化趋势进行分析,通过研究气候变化对衢州水文站洪水频率分析统计参数的影响来研究水文流量序列对气候变化的敏感程度.研究结果表明,气候变化对频率分析分布曲线的参数有较大影响,从而影响最终设计洪水的数值.

洪水频率分析的次序统计量

系统阐述了洪水频率分析涉及的洪水次序统计量和广义次序统计量及其抽样分布,并通过数学实验和统计试验两种途径研究了洪水次序统计量、频率次序统计量和重现期次序统计量抽样分布的统计特征及其关系。研究得到的次序统计量和广义次序统计量抽样分布的期望值和中值关系为系统分析和评价适线法奠定了理论基础。

非参数统计在洪水频率分析中的应用与展望

介绍非参数统计方法在洪水频率分析中的应用现状及其进展,指出把地区信息和历史洪水信息纳入密度函数估计中、把水文的模糊性和灰色性纳入非参数统计模型中以及解决洪水频率曲线的外延等等,是非参数统计在洪水频率分析领域的发展方向.

西南山地森林变化对洪水频率影响的模拟

森林砍伐和恢复改变了流域洪水形成条件,将影响河流洪水的总量与洪峰形态,但是选择合适的技术来进行准确的分析评价仍然是个难题。采用流域分布式水文数学模型(SWAT)对四川梭磨河径流过程进行模拟,得到不同森林覆被率的洪水过程和洪峰的频率分布。针对各种森林情境下的洪水过程模拟,发现对于中小尺度流域,良好的森林覆被可以减小洪水大小30%～40%,而且其中森林覆被率在35%～40%之内具有最显著的滞蓄洪效益,它与完全的森林覆被对在洪水的影响差异仅在5%以内,这对于我国西南生态保护与恢复工程的实施决策具有重要参考价值。

极值分布和P-III型分布线性矩法在区域洪水频率分析中的检验

以江西省和福建省的86个水文站的年最大洪水资料为样本,在成因水文分区———模糊聚类法的基础上,采用线性矩区域综合方法进行区域洪水频率分析,并选用两种区域洪水分布线型:通用极值分布(GEV)、P-III型分布来检验这两省的洪水特性。结果表明,P-III型分布优于GEV分布。

3种智能优化算法在设计洪水频率曲线适线法中的应用

【目的】研究3种智能优化算法在设计洪水频率曲线适线中的适用性。【方法】根据我国水利水电工程设计洪水计算规范适线准则,应用模拟退火算法、遗传算法和模拟退火遗传算法,按照离(残)差平方和最小准则、离(残)差绝对值和最小准则及相对离(残)差平方和最小准则,进行了设计洪水频率曲线参数的优化估计研究。【结果】实例验证表明,与传统的目估适线法相比,上述3种优化算法对设计洪水频率曲线参数估计可取得理想的适线效果。【结论】智能优化算法是一种推求设计洪水频率曲线统计参数的新途径。

洪水频率分析稳健性方法研究

结合使用Ｈｕｂｅｒ的Ｍ估计和最小距离（ＭＤ）估计，构造了一种Ｐ－Ⅲ型总体下的频率分析方法。统计试验结果表明，当样本中有一定比例干扰数据的影响时，该方法具有较好的稳健性；同时，当样本中无干扰数据的影响时。