水文设计值的不确定性分析

指定设计重现期或频率的水文设计值为随机变数 ,有一定的分布规律 ,表明它有相应的不确定性。文章采用统计试验法 ,分析计算了频率 P =0 .0 1%～ 2 0 %时水文设计值的统计参数 ,发现水文设计值不仅有随机的而且还有系统的偏差 ,系列愈短和偏态系数愈大时 ,其不确定性也呈愈大的趋势。为了减少不确定性 ,应尽可能延长系列 ,检查水文系列的代表性 ,对水文设计值在时空上作综合平衡分析 。

变化环境下水文设计值计算方法研究综述

系统总结了国内外在变化环境下单、多变量水文设计值计算及计算成果不确定性评估三方面的研究成果,重点评述了基于水文极值系列重构、分布函数加权综合和变参数概率分布模型3类单变量水文设计值计算方法,分析了考虑边缘分布非一致性和结构参数非一致性的变参数联合分布函数模型,指出一致性条件下多变量重现期和设计值计算方法无法应用于非一致性条件下的多变量情景。提出了变化环境下水文设计值计算领域需进一步深入研究的问题,包括已建工程设计洪水复核调整、多变量情形下组合设计值计算、计算成果可靠性评估等。

变化环境下考虑线型不确定性的水文设计值估计

变参数概率分布模型是描述变化环境下非平稳性水文极值系列的概率分布特征的重要方法之一,分析多个变参数概率分布模型的拟合效果,优选确定采用的模型。但由于变参数概率分布模型的参数变化规律未知,最优拟合的模型也未必能精准地代表非平稳极值系列的概率分布特征,导致依据单一最优拟合模型计算的结果不可避免地存在不确定性。鉴于此,提出对多模型的计算结果进行综合,即构建多套变参数概率分布模型,基于赤池信息准则选取拟合最优的若干模型,采用等可靠度方法推求基于各选定模型的水文设计值,并对不同模型的估计结果进行加权综合获得综合设计值,以降低模型选择对水文设计值产生的不确定性影响,增强水文频率分析计算结果的可靠性。

水文设计值置信区间估计研究

【目的】研究给定设计标准下水文设计值置信区间的估算方法,评定设计值的不确定性。【方法】以陕西省关中地区4个气象测站年降水量为例,选用矩法(MOM)和极大似然法(ML)研究P-Ⅲ分布水文设计值的置信区间计算方法,计算出不同设计频率下水文设计值在95%置信水平下的置信区间,并对基于矩法和极大似然法估算的设计值置信区间的长度数据进行比较分析。【结果】在设计频率为0.2%时,周至、临潼、蓝田、户县4个测站采用极大似然法估算在95%置信水平下的设计值置信区间长度分别为414.28,338.88,360.65和371.24,采用矩法估算在95%置信水平下的设计值置信区间长度分别为546.61,435.64,384.91和403.92。在设计频率为99%时,上述4站采用极大似然法估算在95%置信水平下的设计值置信区间长度分别为144.44,124.93,177.67和160.73,采用矩法估算在95%置信水平下的设计值置信区间长度分别为183.28,151.26,187.31和178.62。由此可知,在低设计频率和高设计频率时,极大似然法估算的设计值置信区间长度均较矩法小。【结论】置信区间能够为设计值的估算提供相对可靠的变化范围,用极大似然法估算水文设计值的置信区间比矩法能更有效地降低水文设计值的不确定性。

变化环境下考虑线型不确定性的水文设计值估算分析

当前,变参数概率分布模型在参数变化方面未知,并且最优拟合模型也无法准确地表示非平稳状态下概率分布,因而致使以单一最优拟合模型进行计算得出的结果具有不确定性。针对上述问题,采用多模型计算最终结果加以综合,即通过建立不同变参数概率分布模型,然后再以AIC为基础选择最优不同模型,利用等可靠度法对选定模型水文的设计值进行推求,然后再对不同模型结果予以加权综合,进而得出综合设计值,由此进一步减少不确定性产生不利影响,从而提高计算水文频率结果的准确性和可靠性。

考虑上游中小水库影响的水库设计洪水研究

针对流域内上游各中小水库往往缺乏实测流量资料的情况,利用实际暴雨资料推得上游各库及区间的设计洪水过程,自上而下逐级演算,得到下游水库设计洪水过程;根据水库调洪演算后的水文设计参数值,定量分析上游水利工程运用对下游控制性水库(工程)的影响。对广东省长潭水库的计算结果表明,上游中小水库的运用,使得20a和30a标准的水文设计值有所降低。

水文频率计算成果的合理性分析

强调了水文频率计算中对统计参数和设计值进行综合平衡和合理性分析的重要性。文中主要取降水量资料为例,发现用数学方法计算的Cv和Cs/Cv有不同程度的不规则性趋势,须经适当调整后才能取用。对目前采用的适线法的思路和方法作了说明,并指出在同一张概率格纸上绘制不同历时水文系列频率曲线的必要性,以更清楚地看到曲线有否相交和其他不合理的情况。本文只对时间上的合理性分析做了叙述,尚需在空间上做出分析,才能使计算结果更为完善。

水文频率计算研究面临的挑战与建议

水文频率计算是水文分析计算的主要内容之一,是各类涉水工程规划、设计确定工程规模和管理决策的主要依据。经过140多年的研究和实践,水文频率计算已经形成较为完整的理论体系与方法。包括:水文样本选择和数据检验、经验频率计算、频率分布函数选取、分布函数参数估计、分布模型检验、设计值计算和设计值不确定性分析。所有这些支撑了涉水工程的规划、设计和管理。根据国内外有关研究进展,总结了水文序列频率计算的前提条件、频率分布函数和参数计算方法。从水文频率分布函数选择、水文数据、分布函数参数计算、经验频率等方面分析了水文频率计算研究面临的挑战。在此基础上,提出了水文频率计算研究的一些建议,以期促进水文频率计算理论的进一步发展。