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。

干、支流洪水作用下洪水组合样本的选择对防洪设计的影响

不同的洪水组合样本反映的干、支流洪水变量相关性是不一样的,对防洪设计存在着一定的影响。以桂平航运枢纽水闸为例,运用Copula函数构建干流浔江年最大洪峰与支流郁江年最大洪峰、浔江年最大洪峰与相应时段郁江流量、郁江年最大洪峰与相应时段浔江流量3种洪水组合样本的联合分布,在此基础上随机模拟洪水组合经调洪计算推求防洪水位,对比这3种洪水组合样本对防洪设计的影响。研究表明:3种洪水组合样本联合分布拟合最佳的Copula函数均为Clayton Copula;浔江年最大洪峰与相应郁江洪峰流量组合样本得到的防洪水位更加合理,既不高估洪水风险也不会低估洪水风险,在经济性与安全性之间取得了较好地平衡,该组合样本推求的100a一遇防洪水位为43.54m,相比采用经验方法确定的原设计洪水位43.48m更安全。Copula-Monte Carlo法考虑了干、支流洪水间相关性以及洪水组合与调洪耦合的关系,设计结果更合理。

基于Copula函数的邕宁水利枢纽多时段施工导流风险及方案决策

为了研究不过水围堰多时段施工导流风险问题,提出了基于Monte-Carlo方法和Copula函数的施工导流水文风险计算模型。考虑各导流时段施工洪峰流量之间的相关性,根据实测水文资料选取Copula函数拟合,建立联合分布,采用随机模拟技术生成导流时段洪峰流量并统计风险,进而计算了邕宁水利枢纽二期导流风险,并利用TOPSIS决策模型进行了方案决策。结果表明,联合分布拟合效果良好,能更加合理地分析风险率,且延长至前汛期的围堰挡水方案为该工程的较优方案,带来了巨大的经济效益。