梯级水库设计洪水最可能地区组成法计算通式

利用Copula函数建立各分区洪水的联合分布,基于联合概率密度最大原则,推导得到最可能地区组成法的计算通式,并用来推求梯级水库下游断面的设计洪水。选择清江流域水布垭—隔河岩—高坝洲梯级水库为例,开展了验证和方法比较研究。结果表明:最可能地区组成法计算得到的设计洪水值位于同频率地区组成法多方案计算结果的区间之内;受清江梯级水库调洪的影响,宜都断面设计洪水的削峰率十分显著,最可能地区组成法推求100年一遇设计洪水的削峰率达到30.2%。该法具有较强的统计基础,组成方案唯一,结果合理可行,为复杂梯级水库设计洪水的计算提供了一种新途径。

基于Copula函数的入库洪水与坝址洪水关系研究

采用频率分析法计算入库设计洪水时,需要通过相关分析将坝址洪水系列插补得到对应的入库洪水系列。常用的线性回归法假设两者满足线性关系且入库洪水系列服从正态分布,可能与实际情况并不相符。引入Copula函数构建坝址洪水与入库洪水的联合概率分布和条件概率分布,计算给定坝址洪水时入库洪水的条件最可能值和置信区间,提出了一种基于Copula函数的入库洪水插补新方法。三峡水库的应用实例表明:线性回归法得到的入库洪水值在坝址洪水量级较大时明显偏小,甚至稀遇洪水时不在90%置信区间内。所提方法能较好地反映坝址洪水与入库洪水的内在关系,不仅可以计算入库洪水的各种点估计值,而且能够定量评价估计的不确定性。

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。

基于Copula函数的多变量水文不确定性处理器

传统的水文不确定性处理器(HUP)属于单变量结构类型,只能独立地给出各预见期实际流量的贝叶斯后验概率密度,没有考虑它们之间的内在相关性。本文利用Copula函数推导了贝叶斯转移预报(BTF)方法中后验转移密度的解析表达式,提出了基于Copula函数的贝叶斯转移预报(CBTF)方法和基于Copula函数的多变量水文不确定性处理器(CMHUP),进而发展了基于Copula函数的贝叶斯极值预报(CBEF)方法,并应用于三峡水库入库洪水预报中。结果表明:所提方法实用有效,CBTF方法和CMHUP可以定量地评估三峡水库入库流量转移预报的不确定性,准确揭示了水文预报不确定性在时间上的演变特征,CBEF方法则提供了预见期时段内最大入库流量预报的不确定性信息。所提方法不需要进行线性-正态假设,能够很好地捕捉流量过程的非线性和非正态特征,适用范围更加广泛,对于支撑防洪减灾和水库运行调度具有重要的参考价值。

入库洪水计算方法及研究进展综述

水库建成以后,流域产汇流条件发生改变,采用入库洪水系列作为设计和调度依据更符合实际情况。介绍了入库洪水的概念及特点,综述了国内外入库设计洪水计算方法的研究进展,分析比较了各类方法的适用范围和适用条件。最后讨论了存在的主要问题,并展望了入库洪水研究的发展方向。

城市雨水径流生态处理研究现状与进展

从城市雨水径流产生的问题出发,分析对城市雨水径流进行生态处理的必要性。对包括植被缓冲带、植被浅沟、生物滞留系统、滞留塘和人工湿地等在内的多项雨水径流管理与利用生态技术的优缺点、净化机理、适用条件等进行了综合比较。并对我国城市雨水径流生态处理技术的应用前景进行了展望,为生态城市建设和城市水环境改善提供借鉴。

城市雨水径流生态处理研究现状与进展

从城市雨水径流产生的问题出发,分析对城市雨水径流进行生态处理的必要性。对包括植被缓冲带、植被浅沟、生物滞留系统、滞留塘和人工湿地等在内的多项雨水径流管理与利用生态技术的优缺点、净化机理、适用条件等进行了综合比较。并对我国城市雨水径流生态处理技术的应用前景进行了展望,为生态城市建设和城市水环境改善提供借鉴。

质点系间万有引力的计算

对质点系间万有引力进行了探讨,建立了一般模型,并给出计算方法,最后通过举例加以了说明.

基于模糊数学的节水型社会综合评价

为综合评价区域节水型社会建设状况,采用层次分析法构建评价指标体系和确定指标权重,并运用模糊数学方法建立综合评价模型,以江西省吉安市青原区为例进行评价.结果表明,该模型可较真实地反映节水型社会建设水平,评价结果合理,可供借鉴.

水库对下游断面的防洪作用分析

流域上游建库蓄水改变了水库下游断面洪水的情势,必须定量地评价水库对下游断面防洪形势的影响。建立了水库对下游断面的防洪作用评价模型,以清江流域为例,分析水布垭水库对隔河岩断面的防洪作用。研究结果表明:水布垭水库和区间均发生千年一遇洪水,隔河岩断面洪峰流量在无水布垭水库时为22,880 m3/s,有水布垭水库时为21,570 m3/s,洪水重现期从1000年减小为550年。水布垭水库和区间均发生二百年一遇洪水,经水布垭水库调蓄后,相当于天然情况下水布垭水库和区间均发生百年一遇洪水。水布垭水库的修建提高了下游隔河岩断面的防洪能力。

设计洪水峰量最可能组合法的计算通式

对于传统的多变量分析方法,给定某一联合重现期,满足防洪标准的峰量组合形式有无数多种,但不同联合设计值得到的洪水过程线及水库最高调洪水位均存在较大的差异,如何在联合重现期水平下选取合理的设计值尤为关键。本文利用Copula函数建立洪峰与不同时段洪量的多变量联合分布,采用OR重现期作为防洪标准,联合概率密度函数值作为洪水发生相对可能性的度量指标;以满足防洪标准为约束条件,构建峰量最可能组合的通用模型,并通过拉格朗日乘数法进行求解。采用最可能组合方法分别计算了汉江流域丹江口水库的3维和4维最可能联合设计值,并与单变量同频率法、多变量同频率法设计值对比。结果表明:单变量同频率设计值达不到防洪标准,其假设洪峰与洪量完全相关,各个洪水特征量均采用单变量概率分布来描述,未能充分考虑各个特征量的内在相关性,并不符合汛期洪水发生的内在规律;最可能组合法与多变量同频率法相比,洪峰偏小,长历时洪量偏大,丹江口水库具有多年调节能力,洪量起主要作用,所以最可能组合法推求的设计洪水结果偏安全。峰量最可能设计值更符合丹江口水库的应用要求,因此,本文所提方法具有较强的统计基础,更加符合水文现象的内在规律,可用于水库设计洪水计算。

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。

国内外设计洪水计算方法的比较研究

设计洪水是水利水电工程设计和流域规划中的关键问题。本文介绍了国内外基于流量资料推求设计洪水的计算方法及几种常用的洪水频率分析模型。构建了P-III/CF、P-III/LM、Gumbel/LM和Log P-III/MM等四种洪水频率分析模型,比较了不同模型估计的设计洪水值。研究表明,中国规范推荐的P-III/CF模型比其他模型的估计结果偏大10%~15%;在开展设计洪水计算时,样本资料系列的代表性非常重要,同时也要认识到历史洪水资料具有可能提高或损害系列的代表性;不同洪水频率分析模型的成果差异,跟模型构建中的频率分布线型、参数估计方法和适线准则均有关;基于设计洪水计算中存在的各种客观现实条件,在开展设计洪水研究和计算时,应充分重视基础资料的＂三性＂审查及分析过程和成果的合理性分析。

丹江口水库设计洪水比较研究

洪水频率分析的关键是线型选择和参数估计,选择合适的分布线型和参数估计方法是确定设计洪水的基础。分别采用P-Ⅲ、GEV、LP3三种线型分布和适线(CF)法、线性矩(LM)、常规矩(MM)估计参数,组合建立了P-Ⅲ/CF、P-Ⅲ/LM、GEV/LM和LP3/MM 4个模型。利用丹江口水库1929-2014年的实测洪峰系列和6场历史洪水资料,进行设计洪水分析计算,并比较分析了P-Ⅲ/LM模型、GEV/LM模型、LP3/MM模型与P-Ⅲ/CF模型的偏差。结果表明:P-Ⅲ/CF模型的小概率洪水设计值最大,估计的万年一遇校核洪水分别比P-Ⅲ/LM、GEV/LM和LP3/MM模型偏大14.62%、12.14%和15.12%;在实测资料系列的范围内,不同模型估算的结果差别不是很大。

汉江上游流域洪水频率区域分析研究

本文采用洪水频率区域综合分析的指标洪水法,以汉江流域上游16个水文站点的年最大洪水系列为研究对象,通过模糊聚类法进行水文相似分析,并在不一致性检查和均匀性检验的基础上,选择P-III型分布为区域增长曲线线型,利用线性矩法估计参数,开展了洪水频率区域分析案例研究。结果表明,对于基础资料短缺和无资料地区,洪水频率区域分析是提高设计洪水成果精度的有效途径,可以满足工程实践对稀遇设计洪水的现实需求,建议进一步推广应用。

丹江口水库历史洪水不确定性对设计成果的影响研究

因资料条件等原因,所考证到的历史洪水在量级和重现期方面总存在一定的误差。研究这种不确定性对设计成果的影响,对提高设计成果质量有重要的意义。以丹江口水库为实例,分别采用适线法（CF）和线型矩法（LM）估计P-III型分布参数,建立了P-III/CF,P-III/LM两种洪水频率分析模型推求设计洪水,研究探讨了历史洪水不确定性对设计成果的影响。结果表明：历史洪水量级误差和重现期误差对设计成果均有一定的影响,但量级误差对设计成果的影响比重现期误差显著得多。P-III/CF模型计算的影响要大于P-III/LM模型。

水库月径流概率预报研究

运用奇异谱分析（SSA）方法对资料系列进行降噪处理,采用人工神经网络（ANN）和支持向量机（SVM）建立确定性预报模型,构建基于Copula函数的联合分布,推求概率预报区间,并获得中值预报结果。以丹江口水库的月径流系列资料为研究对象,分析比较概率预报与确定性预报的结果。概率预报不仅可提高精度,同时还给出了预报区间,有利于水库调度决策人员定量考虑预报的不确定性,为决策支持提供技术支撑。

水库洪水概率预报和汛期运行水位动态控制

降水和洪水预报对水库防洪兴利综合调度至关重要。开展中长期降雨预报和洪水概率预报,不仅可延长预见期,还可考虑不确定性并提高预报精度。介绍了水库洪水概率预报和水库汛期运行水位动态控制,显著地提高了洪水资源利用率。建议进一步开展降雨洪水概率预报、水库汛限水位专题研究和应用,提高我国水库的科学管理水平。

气候变化对赣江流域洪水频率的影响分析

本文利用最新的IPCC第五次评估报告AR5发布的BCC-CSM1.1数据与SDSM统计降尺度方法耦合驱动新安江水文模型,对气候变化情景下赣江流域未来洪水的变化趋势进行分析和探讨。结果表明,RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下洪水量级相对于基准期分别减小15%、9%和11%左右。三种情景下,未来不同时期的洪水均值、最大值和最小值的洪水重现期在基准期下均有不同程度的减小,其中最大值洪水减小幅度最大,1000年一遇洪水仅相当于基准期100年一遇,150年一遇洪水仅相当于基准期15年一遇。

环鄱阳湖区入出湖总磷浓度与负荷变化分析

入、出湖总磷负荷变化是影响鄱阳湖富营养化状态的关键性要素。基于2009—2018年水质水量监测资料,计算环鄱阳湖区的入、出湖总磷负荷,并采用算术平均法和加权平均法分别计算总磷年平均浓度,探明其时空变化规律;运用双累积曲线法、回归分析法,分析入湖水量和入湖总磷浓度与入湖总磷负荷之间的相关关系,揭示污染负荷的主要控制因素。结果表明:①加权平均法比算术平均法更能反映环鄱阳湖区入、出湖水量、水质时空差异性,入湖总磷多年平均浓度高低排序依次为饶河区(0.123 mg/L)>信江区(0.091 mg/L)>抚河区(0.069 mg/L)>赣江区(0.063 mg/L)>修水区(0.045 mg/L)。②环鄱阳湖区各水资源分区入湖总磷负荷多年平均值为98514 t,低于湖口出湖总磷负荷年均值108442 t,这主要是由于鄱阳湖滨湖区输入、湖体内源释放以及干湿沉降等均未进行计算。③赣江区和饶河区入湖总磷年负荷多年平均值分别为45208 t和19320 t,占五河(赣江、抚河、信江、饶河、修水)总入湖负荷的比重位居前二,其中赣江区的占比达46%。④各水资源分区月入湖总磷负荷与入湖水量存在显著的相关关系,说明各分区入湖总磷负荷在很大程度上受水量控制。