基于不同选样方法的雨潮遭遇风险分析

感潮地区内涝灾害的发生同时受涝区暴雨与承泄区潮位2个致灾因子影响,在雨潮遭遇风险分析过程中,不同的选样方法将对分析结果造成影响。以中(山)珠(海)联围感潮地区为例,基于年最值选样法与超阈值选样法并结合Copula函数,对研究区雨潮遭遇风险进行分析,结果表明:①超阈值1 d降雨样本序列具有更大的样本容量,其包含更多降雨量较大的暴雨事件,同时这些较大的暴雨事件往往会与高潮位相遭遇;②由于超阈值样本序列包含了更多有效的雨潮事件数据信息,从防洪排涝规划设计的角度考虑,采用超阈值选样法得到的雨潮边缘分布更为安全,且具有更高的准确性;③基于超阈值选样法得到的雨潮联合分布具有更高的拟合优度,同时在年最值样本序列遗漏掉一些较大的暴雨信息的情况下,由超阈值样本序列计算得到的非期望雨潮组合事件发生的概率要较大一些。

FPOT方法在洪水频率分析中的应用研究

研究了POT的改进方法,即单峰型洪水地区的连续径流过滤超定量(FPOT)方法,给出了客观标准,以选择合理的门限值和超定量年发生次数,更具有物理统计意义。用泊松或二项分布估计超定量发生次数、指数分布估计超定量洪水,将二者结合模拟年最大超定量洪水。实例计算和统计试验的结果表明,FPOT取样方法不仅比较科学合理,而且还可提高设计洪水的计算精度。

汛期分期变点分析方法的原理及验证

目前常用的汛期分期方法存在一定的主观性,划分汛期也不够精确,为此提出了用于汛期分期计算的3种变点分析模型:基于日最大值取样的均值变点分析模型、基于超定量取样的概率变点分析模型以及基于年最大值取样的概率变点分析模型。应用统计试验方法对这3种汛期分期模型进行效率评价与比较,结果表明:3种方法都可以客观、精确地进行汛期分期计算,在一定程度上避免了分期中的主观随意性;其中以基于超定量取样的概率变点分析模型具有较好的无偏性和有效性,最适宜在汛期分期计算中应用。

组合分布在超定量洪水系列频率分析中的应用研究

研究了估计超定量洪水年发生次数的泊松分布和二项分布,并将这两种分布分别与指数分布组合,模拟超定量洪水系列,推导出T年重现期洪水估计的计算公式。实例计算结果表明,二项分布拟合超定量洪水年发生次数的效果优于泊松分布,建议采用二项分布和指数分布组合进行年最大超定量洪水系列频率分析。

基于位移时间序列Fourier分析的滑坡预警研究

滑坡灾害的发生是多种致灾因子共同作用的结果,滑坡位移-时间变化曲线蕴含了造成斜坡滑动位移的各影响因素的内在的趋势性及周期性变化的特征。将Fourier分析理论引入到位移-时间序列分析中,从频率域上来分析位移-时间序列在时间域上突变部分的频域特征,提出了滑坡预警频率域阈值的概念,建立了基于位移-时间序列Fourier分析的滑坡预警分级方法。该研究从频域的角度改进滑坡预警预报方法,从而达到更准确的预测预警效果。

基于小波消噪的经济金融高频时间序列研究

以上证综合指数收益率序列R_(t)为例,利用基于多分辨分析的小波消噪法对高频含噪信号R_(t)进行消噪处理,处理后的信号平稳,去噪效果理想,为后续精确预测收益率序列R_(t)走势提供了保障和支持。

基于超阈值峰量抽样的极端洪水发生频率分析

基于超阈值峰量法(Peaks Over Threshold,POT)抽样,以武江流域犁市站1956—2010年日径流量观测数据资料为基础,对主观和客观多种阈值确定方法进行对比分析,确定合理阈值,建立了流域超阈值洪水样本,分析了流域超阈值洪峰流量、洪量、洪水历时等不同水文变量的变化趋势。结果表明:武江流域近55 a洪水年均发生次数总体呈下降趋势,1970—1980年洪水发生次数偏少,但20世纪90年代后超阈值洪水发生频率明显增加,年均1.35次;洪峰流量值呈现增长趋势,1991—2010年场次洪峰均比1956—1990年增加了520 m^(3)/s,超阈值洪水历时对应下的洪量呈现增加趋势,洪水集中程度加大;1991—2010年样本序列推求的不同重现期的设计洪峰值明显大于1956—1990年样本序列设计值。由此可见,20世纪90年代以后武江流域洪水发生频率增加,洪峰流量和洪量不断加大,洪水集中程度及洪水风险加剧。

变参数PDS/GP模型及其在洪水频率分析中的应用

传统的洪水频率分析模型一般假定研究区域是完全均质的,未能考虑分布函数参数会随协变量而变化,忽略了水文序列时空上的异质性。本文将广义Pareto(GP)分布函数的参数作为随机变量,利用自动阈值法确定独立样本的超定量系列(PDS),并将线性矩法和核回归法相结合估计含协变量的模型参数,从而构建了可考虑水文序列时空分布异质性的变参数PDS/GP模型。丹江口水库实例研究表明:定参数模型的尺度参数估计值和设计洪水预测值均在变参数PDS/GP模型的估计区间内,这说明本文提出的变参数PDS/GP模型能够更好地反映参数变化对模型不确定性的影响。而且,变参数PDS/GP模型的估计区间随重现期的增大而变宽,表明频率分析外延存在较大的不确定性,有必要考虑丹江口水库水文序列时空分布的异质性。

高阶概率权重矩法在广义Pareto分布参数估计中的应用

广义Pareto分布常被用作超定量洪水系列频率分析的拟合线型。已有研究表明高阶概率权重矩能够用于广义极值分布和Pearson-III型分布的参数估计,但尚缺少采用高阶概率权重矩法估计广义Pareto分布函数的研究。本文基于广义Pareto分布,推求了广义Pareto分布高阶概率权重矩的计算方法,提供了采用高阶概率权重矩估计其分布参数的方案。统计试验表明,阶数等于0时的高阶概率权重矩法与概率权重矩法的估参效果近似无偏,二者均比传统的矩法具备更高的参数估计精度。对长江宜昌站(1946—2004)超定量洪水系列的分析表明,高阶概率权重矩法估参结果对应的广义Pareto曲线能够较好地拟合经验频率分布,特别是稀遇频率洪水段。