年最大洪峰流量的P-Ⅲ型分布拟蒙特卡罗随机模拟研究

随机模拟水文序列需要大量的随机数,而且利用传统的伪随机数模拟结果存在统计性质不好等缺陷。采用拟蒙特卡罗方法生成的拟随机数序列,模拟得到的年最大洪峰流量序列的统计性质较好,并且误差随着模拟样本长度的增加收敛很快。可以采用基于拟蒙特卡罗的随机模拟技术来得到所需样本长度的年最大洪峰流量资料。

北江干流年最大洪峰流量变化特征及其影响研究

利用北江干流4个水文站资料建立了年最大洪峰流量序列,运用线性回归分析序列的趋势,利用Mann-Kendall法识别突变点,应用经验模态分解（EMD）分析序列的周期,采用R/S法分析序列的持续性特征,并初步探讨了序列的影响因素.结果表明：4个测站的序列均呈不显著增加趋势,不存在显著突变点,有4～6a、8～10a等多个波动周期;4个序列都具有长期记忆性,未来仍将呈不显著增加趋势.相关性分析表明,南亚夏季季风是序列的显著影响因素,太阳活动则可能影响其周期性.

年最大洪峰流量群居蜘蛛优化投影寻踪预测模型

年最大洪峰流量预测,受较多的复杂因素的影响,不确定性较强,用常规统计方法做出准确预报具有较大困难。从水文序列本身出发,提出将投影回归模型应用于年最大洪峰流量预测,为了更好获得投影寻踪模型参数和预测精度,提出了运用延迟相关系数法确定回归预测因子、群居蜘蛛算法优化投影寻踪模型最佳投影方向参数a、利用最小二乘法确定多项式的权系数c、岭函数个数M的群居蜘蛛优化投影寻踪年最大洪峰流量预测模型,结合长江宜昌站(1882年-2004年)的年最大洪峰流量资料进行实例预测,训练阶段平均绝对相对误差为8.61%,预测阶段平均绝对相对误差为10.51%,该模型预测效果较好,模型结果稳定,可有效应用于年最大洪峰流量预测。

基于Kendall与R/S法的年最大洪峰流量变化特性分析

应用线性回归法、Kendall秩次相关检验法等方法分析年最大洪峰流量序列总体变化趋势,根据重标极差R/S法求出年最大洪峰流量序列的变异点并划分序列,采用Kendall秩次相关检验法或线性回归法分析每段序列变化趋势,并根据R/S法分析每段序列的持续性特征,以两者的结果综合分析序列未来的变化特性。以闽江十里庵站年最大洪峰流量序列为例进行的分析表明,Kendall与R/S法应用于年最大洪峰流量变化特性分析可行,可以为流域汛前防汛备汛工作提供参考。

电子表格在洪水频率分析中的应用——以淮河王家坝水文站年最大洪峰流量系列为例

洪水频率(或重现期)是指一定时期内某种洪水出现的机率。目前我国对单个站点的洪水频率分析习惯于采用皮尔逊Ⅲ型分布。这种方法需要查表并用机率格纸进行手工适线,比较繁琐,而且受人为因素影响大。以淮河王家坝水文站年最大洪峰流量系列为例,应用电子表格,采用极值分布、皮尔逊Ⅲ型分布和三参数对数正态分布等多种洪水频率分析方法进行洪水频率计算并加以对比研究,得出该站的不同重现期的洪峰流量,以供广大水文工作者参考。

HHT在年最大洪峰流量规律分析中的应用

Hilbert-Huang变换能够定量描述非线性、非平稳、弱相依、高度复杂时间序列的时频特性,较传统的时间序列分析方法更具优势。通过对时间序列进行EMD分解,得出其演化过程的内在模函数和趋势项,并对内在模函数做Hilbert-Huang变换,获得序列的变化周期。以汉江上游的两个代表水文站——石泉和安康水文站的年最大洪峰流量为例分析,石泉站年最大洪峰流量变化存在3.06年、7.11年和24.98年的周期,安康站年最大洪峰流量变化存在3.01年、6.07年、15.97年和29.65年的周期,且两站的年最大洪峰流量序列呈降低的趋势。

花园口站年最大洪峰流量时间序列的HHT分析

Hilbert-Huang变换能够定量描述非线性、非平稳复杂时间序列的时频特性,较传统分析方法更具优势。通过对时间序列进行EMD分解,得到变化过程的内在模态函数和趋势项函数,而后对各内在模态函数进行Hilbert-Huang变换,从而揭示出时间序列的多时间尺度特征。以黄河花园口站1952-2009年的年最大洪峰流量时间序列为例,对其进行多时间尺度分析,得到不同波动周期的振荡分量及趋势分量,具体分析了各分量的变化特征。结果表明,花园口年最大洪峰流量变化过程中存在准3.2a、准6.4a、准11.8a和准31.0a周期的波动,其中准3.2a和准6.4a的周期波动是引起原序列波动的主要原因,近60年来花园口年最大洪峰流量变化呈递减趋势,由此揭示了年最大洪峰流量变化过程的多时间尺度特征。在此基础上,探讨了各波动分量变化的影响因素,其变化与大气低频振荡、ENSO、太阳活动及气候变迁等因素有关。

黄河上游年最大洪峰流量规律研究

基于黄河上游年径流过程与年最大洪峰流量序列具有很好的相关性这一特点,采用功率谱分析法和灰关联分析法从微观和宏观两方面研究洪水规律。功率谱分析结果表明:黄河上游各水文站年最大洪峰流量序列具有一些周期谐波,但均没能通过显著性检验,因此难以建立确定性模型对年最大洪峰流量做出定量预报。通过太阳黑子周期性变化与黄河上游大洪水的相关性统计分析和灰关联度计算,表明黄河上游大尺度的天气系统与太阳黑子具有很好的相关性,因此可以通过太阳黑子的变化对年最大洪峰流量进行定性预测。

新疆河流年最大洪峰流量系列初步研究

以21处区域代表站年最大洪峰流量系列为例,对新疆河流20世纪下半叶年最大洪峰流量年际变化的部分重要特征以及对其产生显著影响的因素进行了初步研究。研究结论为正确评价现有设计洪水计算成果、提高对水文测站长期观测重要性的认识、促进干旱区洪水理论的研究提供了线索。

广东省主要干流年最大洪峰流量变化特征分析

为了解广东省主要水文站的年最大洪峰流量变化特征,减少因洪水带来的生产生活及生态环境问题,选取广东省三水站、马口站、高要站、石角站、博罗站、化州城站、潮安站7个水文站的1977—2014年的年最大洪峰流量序列为研究对象,采用MK检验、Pettitt检验方法,分析、小波分析等广东省干流典型站点的年最大洪峰的趋势、变异性及周期变化特征。结果表明:(1)博罗站、潮安站2个站点的年最大洪峰流量呈现不显著下降趋势,而其余的三水站、马口站、高要站、石角站、化州城站5个站点的年最大洪峰流量呈现上升趋势,且石角站和三水站呈现显著上升趋势;(2)7个站点中的4个站点存在变异的情况,分别是高要(1991、1992年),石角(1992、2011、2012年),马口(1993年),三水(1993年),且高要站和石角站存在不止一个变异点,4个存在变异性的站点在时空分布上大多处于20世纪八九十年代和21世纪的西江和北江水系;(3)三水站主要有2~10、20~30 a这2种周期,马口站主要有2~9、9~27 a这2种周期,高要站主要有4~10、10~24 a这2种周期,石角站主要有2~12、12~20 a这2种周期,博罗站主要有5~12、12~24 a这2种周期,化州城站主要有3~7、7~18、18~26 a这3种周期,潮安站主要有3~10、10~14、14~23 a这3种周期。

福建省河流年最大洪峰流量统计参数分布规律

用估算统计参数,辅以皮尔逊Ⅲ型曲线计算设计流量,是解决无或缺乏观测费料流域的设计流量推求的重要途径之一。本文针对福建省流域面积10～54500km^2流域,以实测资料为依据,并加入调查的特大历史洪水资料,从分析单站的年最大流量的统计参数入手,参照福建省各地区暴雨统计参数分布规律,经分析归纳,提出了分区多年平均最大洪峰流量(Q_m),及其变差系数(C_v)的经验公式,偏差东教与变差系数比值(C_3/C_v)的取值范围,可供福建省无或缺乏观测资料地区流域规划和工程初步设计,推求设计洪峰流量应用。

白龙江武都站年最大洪峰流量长期预报方法探讨

白龙江武都站是国家级重要报汛站,年最大洪峰流量是该站设防的重要依据。采用时间序列组合模型对白龙江武都站年最大洪峰流量建立了长期预报模型,经过2002～2006年的试报验证,模型的总体合格率为86.8%,最大相对误差为25.1%;检验预报年份为2002～2006年,预报值与实测值的相对误差分别为21.4%-、20.3%、23.2%-、11.8%、13.0%。按照《水文情报预报规范》规定评价,该预报模型为甲级方案,能在白龙江年最大洪峰流量作业预报的实际工作中应用。

基于人工神经网络的湘江最大洪峰流量中、长期预报

将统计相关性分析与模糊方法相结合,识别出影响湘江湘潭站年最大洪峰流量的前期流域降水、大气环流形势等预报因子,通过比较几种改进的BP网络的优缺点,探讨了BP网络建模过程中存在的几个问题,建立了LMBP算法和自适应BP算法相耦合的神经网络中、长期水文预报模型.预报结果表明:预报效果好、精度高,且具有较高的推广和应用价值.

北江流域石角站洪峰流量演变规律分析

以北江流域石角水文站为研究对象,选取1954—2012年逐年最大洪峰流量,运用线性趋势分析、M-K检验、YAMAMOTO检验、滑动T检验以及小波分析等方法,对年最大洪峰流量的变化特征进行统计分析。结果表明,年最大洪峰流量在波动中缓慢上升,并在1992年出现了一次较显著的激增突变;年最大洪峰流量主要发生在汛期的4～7月,其中6月出现的可能性最大;年最大洪峰流量时间序列表现出一定的周期特性,18年、9年和3年分别为第1、2、3周期,在周期的影响下,未来的一段时期内年最大洪峰流量可能会继续增加,北江流域的防洪压力将进一步加大。

小波-ANFIS模型在年最大洪峰预测中的应用

洪水的非线性变化特征使其预测结果在防汛指挥中难以让决策者实时有效利用,基于此,提出两种小波-ANFIS模型,将其应用于张家庄水库的年最大洪峰流量预测中,从而选出预测效果较好者。首先拟合1973—2002年的原始数据S,利用不同小波分解函数db5和sym8,分别对S信号进行尺度为4的分解,得到两组系列的低、高频信号;然后利用各低、高频信号对ANFIS模型进行训练,调试得到最佳模型并用来预测各低、高频信号在2003—2007年的信息;最后将各系列低、高频预测信号进行重构,即生成由sym8-ANFIS和db5-ANFIS模型预测的两个序列。经比较分析,sym8-ANFIS模型具有较快的收敛速度,且精度更高。

近60年渭河流域极端降水和洪水演变特征

渭河流域地处中国西北地区东部,是气候敏感区和生态环境脆弱区,极端降水事件往往引发洪水、泥石流等灾害。现有研究主要集中在降水引发的流域径流变化,而极端降水和洪水变化规律有待挖掘。本文基于1961—2021年气象水文资料,选用8个极端降水指数、4个代表水文站年最大洪峰流量,采用百分位阈值法、Kriging空间插值法、线性回归法、滑动平均法、小波分析法,分析了渭河流域极端降水和洪水时空演变特征、周期特征以及2021年极端降水和洪水特性。结果表明:(1)近60年渭河流域极端降水总量和暴雨频次显著增加的同时,极端降水强度亦有所增强,而弱降水事件减少。极端洪水整体呈不显著减少趋势。极端降水和洪水均在2000年以后显著增加,特别是极端降水总量和暴雨频次较多年均值偏多12%~22%,并且各极端降水指数极大值均出现在2000年以后。(2)极端降水和洪水年内分布不均,前者主要集中在7月和8月,后者除“七下八上”期外,9月也是多发期。(3)各极端降水指数均呈现由上游向下游递增的分布,中游南部极端降水普遍强于北部。流域内大部分站点极端降水指数呈增加趋势,显著增加地区位于中游周至—临潼区间以及长武—宁县。(4)极端降水和洪水存在多个周期变化特征,且极端洪水周期年代际特征显著。(5)2021年渭河流域极端降水强度、大雨以上降雨日数均为近61年来之最,华县站出现2012年以来最大洪水过程,咸阳站出现1935年有实测资料以来9月份同期最大洪水。研究结果可为渭河流域水旱灾害防御以及治理规划提供参考依据。

基于Copula函数的1977—2014年广东省年最大洪峰特征分析

基于广东省51个水文站的1977—2014年的年最大洪峰流量数据,分析了年最大洪峰流量序列的特征和趋势,综合运用MK和Pettitt等数理统计方法研究年最大洪峰流量的变化趋势,同时基于单变量和多变量Copula函数进一步分析洪水重现期及洪水联合分布,揭示土地利用对广东年最大洪峰流量频率的影响机制。研究结果表明:(1)广东省29(22)个站点年最大洪峰流量有增加(减小)的趋势,且北江的三水、石角、高道和西江的小罗年最大洪峰流量呈显著增加趋势,站点大多数集中于北江流域和西江流域;(2)Inverse Gaussian和Log-logistic是年最大洪峰流量拟合最优的单变量分布函数,Clayton Copula是年最大洪峰流量拟合最优的Copula函数;(3)在1977—2014年间,51个站点中有10个站点(其中六个集中在鉴江和漠阳江水系,其余集中在北江和西江水系)发生了百年一遇的洪水,有的甚至远远超过百年一遇,剩余的站点洪水的重现期多集中在20~30 a一遇;(4)选取考虑两站点(高道站与石角站、连平站与顺天站、马口站与三水站、潮安站与东桥园站、合江站和高州站)间年最大洪峰流量的联合分布情况,超过20 a一遇的洪水发生的概率很低,同时5种年联合分布情况下联合重现期和同现重现期随着流量增大而增大,同现重现期总体大于联合重现期。广东省51个站点中,无论是年最大洪峰流量的空间分布还是发生年份的时间分布上都受到了城市化进程下土地利用类型变化的影响,二者在空间和时间上存在一致性。

博尔塔拉精河山口水文站洪水预报方案探析

洪水预报方案的建立对于洪水预报、洪水调度、提高防洪措施具有重要作用。在分析精河水利工程防洪运营及精河洪水特性的基础上,采用平稳时间序列法和年径流与年最大洪峰流量相关分析法对精河山口水文站2020年、2021年最大洪峰流量进行预报,并对预报结果进行检验,得出只有2021年年度最大洪峰流量采用年径流与年最大洪峰流量相关分析法预报合格,合格率较低,不能用于作业预报,仅可作为洪峰流量的估报。对进一步探索精河洪水预报方案研究提供借鉴。

1959-2020年洞庭湖四水洪水情势变异特性及归因分析

近几十年来,湖南四水(湘江、资水、沅江、澧水)的水文情势发生了显著改变,对湖区调洪与区域防洪产生了一定的影响。为深入认识四水洪水情势发生的复杂变化,采用水文变异诊断系统对近60 a(1959-2020年)来洞庭湖四水出口控制水文站点的年最大洪峰流量序列、年最高洪峰水位序列进行了变异特性及归因分析。结果表明:湘潭站洪峰、水位序列未发生变异;受降水突变式跃升的影响,桃江站洪峰流量、洪峰水位序列在1987年发生向上的跳跃变异;因站点断面的水位流量关系发生了变化,桃源站年最高洪峰水位序列在1989年发生向上的跳跃变异;因江垭、皂市水库联合调度的影响,石门水文站年最大洪峰流量序列在2003年发生向下的跳跃变异。

水文序列周期成分和突变特征识别的小波分析法

以三峡宜昌站年最大洪峰序列和金沙江屏山站年平均流量序列为例 ,利用小波变换时频局部化功能 ,将水文序列的频率特征在时间域上展现出来 ,清晰地给出了各种周期的强弱和分布情况以及突变点 ,而且还分析出其主要周期。研究结果表明 ,小波分析法是优越的。