具有分段线性水平截线的双参数Copula函数簇

构造了一类具有分段线性水平截线的双参数Copula函数簇,并讨论了这类Copula函数簇的绝对连续性和极限性质.

基于Copula函数的锦河与连锦河洪水遭遇分析

以实测洪峰流量估算Copula函数参数,建立联合概率分布模型计算连锦河和锦河洪水遭遇的概率。首先,建立4种最常见的Copula函数,并用Q-Q图及优度评价准则评价拟合效果,选择效果最佳的Frank函数进行洪水遭遇分析。结果表明,锦河与连锦河同时发生同一量级的洪水概率很小,锦河与连锦河同时发生20年一遇洪水的概率不大于0.61%,锦河10年一遇的大洪水遭遇连锦河20年一遇的洪水的概率高达23.01%。最后运用MIKE11模型计算该工况下锦河与连锦河的洪水水面线,其洪水遭遇概率的研究与水面线的计算成果对该市防洪工程具有重大意义。

基于MATLAB的明渠恒定非均匀渐变流水面线的数值计算

明渠恒定非均匀渐变流的微分方程难以求出其解析解,本文针对底宽渐变的渠槽,采用数值分析中改进的欧拉法和四阶龙格库塔法求出水面线的基本微分方程的数值解,再结合具有强大数值计算功能和作图功能的MATLAB软件写出一类方便调用的库函数文件,方便调用和修改边界条件.此方法对棱柱体渠道也适用.另外,本文还讨论了迭代步长的选择和精度控制的方法.

河渠水面线推求方向的可行性研究

河渠水面线的推求,首先必须确定推求方向,因为虽然从理论上可从上游或下游断面开始递推,但实际上都可能遇到无法推求的情况.构建的规则河渠水面线推求方向可行性分析方法,首先分析水面线计算式上、下断面能量函数曲线的特性,研究计算河段长度、河道底坡对其的影响;然后探讨上、下断面的能量函数曲线相对位置关系,从而探究无法推求的原因及求解的规律性,并以实例进行分析.研究结果表明,由下游向上游推求等截面缓坡、临界坡河段及收缩河段,或由上游向下游推求等截面陡坡、临界坡河道及扩散河段,总能找到可行解或通过缩短计算河段长度找到可行解;而由上游往下游推求等截面缓坡河段、收缩河段,或由下游向上游推求等截面陡坡河段、扩散河段时,则存在无解区域,且无解区域发生在临界流态的某一邻域内,邻域左右半径不一定相等;此外,河段长度愈长,坡度愈陡,邻域半径愈大.

基于Copula的区域水文干旱频率分析

以径流量为水文干旱指标,通过径流量距平百分率和径流量累积频率两种方法识别水文干旱特征变量,并以适线法确定单个干旱特征变量的分布曲线,在此基础上利用Archimedean Copula函数构建了干旱历时与干旱烈度间的联合分布,并计算干旱重现期。应用研究结果表明:用Copula函数,得以上两种识别法提取的干旱历时和干旱烈度的联合概率分布,其重现期计算结果与区域实际受旱状况相符,其中径流量距平百分率法相对更优、更直观;适线法避免了基于样本数据估计分布函数参数的不合理性,使基于Copula函数的频率分析结果更可靠。

冰风暴灾害下电力断线倒塔的概率计算

提出了基于广义帕累托分布(GPD)和Copula函数的冰风暴灾害下电力断线倒塔的概率计算方法。该方法基于冰风暴灾害下风速和冻雨量的GPD,提出了电力线和铁塔的冰荷载和风荷载的概率计算模型;然后考虑冰荷载与风荷载之间存在的概率相关性,基于Copula函数,提出了电力线和铁塔冰荷载、风荷载的联合概率分布计算模型;在此基础上,实现了冰风暴灾害下电力断线倒塔的概率计算。结合湖南郴州电网220 kV输电线路的历史数据,计算出该电网断线倒塔的概率,并通过与实际数据的分析比较,表明该计算模型精确、有效。

工程结构在多灾害耦合作用下的研究进展

我国地处亚欧板块、太平洋板块和印度洋板块之间,且疆域辽阔、海岸线绵长,这就自然形成了我国地震、强风和降雨等自然灾害频发。工程结构,包括高层建筑、村镇低矮房屋建筑群、输电塔线体系等生命线工程,在其全寿命周期内会遭受地震、强风和降雨等多种灾害的单独或同时作用。传统设计方法基于最不利荷载对结构进行设计,忽略了多种灾害耦合作用对结构全寿命周期抗灾性能的影响。文章总结了该课题组近年来在多灾害研究领域所取得的主要成果,包括:(1)根据中国强震台网中心和中国气象局数据中心提供的地震、风和降水数据,开展了极端事件单独作用和耦合作用的危险性分析;同时,提出了基于Copula函数的联合概率模型分析方法;(2)提出工程结构在多种灾害耦合作用下的性能评估和荷载修正系数计算方法;(3)开展了高层建筑在地震和强风单独作用以及同时作用下的风险分析及荷载修正系数计算;进行了村镇低矮房屋在地震和洪水耦合作用下的风险分析;对风雨耦合作用下的输电塔线体系进行了易损性分析。结果表明:(1)在考虑灾害发生概率时,不同灾害(例如,地震、强风和降雨)同时作用对结构性能评估具有显著影响;(2)由本文方法计算的荷载组合系数均不小于规范值,建议对现行规范中地震和风荷载的设计强度进行适当修正。因此,在对工程结构进行抗多灾耦合作用的性能分析和设计方法研究时,应综合考虑多种灾害的耦合效应。

水文随机变量二维分布及其应用

基于概率论对具有任意分布函数的两水文随机变量之间的关系进行了识别。对服从二维正态分布的水文随机变量之间的关系特点进行了分析。论述了寻求一般二维分布的Copula函数法和形变函数法的理论基础,指出Copula函数法的实质是通过一个连接函数将两个具有相关关系的变量的边际分布耦合成二维分布,而形变函数法的实质则是抓住二维分布的条件均值和条件方差两个主要数字特征,通过形变函数来构建二维分布。最后对二维分布在水文资料插补展延、概率水文预报、非一致性样本频率分析、水工程风险率确定、设计洪水、干支流洪水及洪潮遭遇组合、地貌瞬时单位线等水文学问题中的应用进行了剖析与展望。

多沙河流水库下游河道水面线预测推求方法的探讨

多沙河流河床冲淤强度大、河势多变。在水面线预测计算时不但要考虑现状河床边界与水流条件,还要考虑未来的河床变化及水位的相应影响,特别是有水库调控的河流下游更是如此。本文阐述了多沙河流水库下游河床演变调整特点,分析了受水库运用影响的河床反馈调整四个阶段与时间节点;深泓点高程调整可以用反映来水来沙及时间等因素的多因子分段函数表征。基于河床反馈调整的边界响应模式,提出了预测年河床边界条件的分时段处理和推求预测年水位流量关系的方法。利用提出的响应模式,进行了黄河小浪底水库下游河段的水面线预测计算。水面线成果较好地反映了河床调整对洪水位的影响,验证比较合理可信。

基于Copula的区域干旱空间分布特征分析

以邵阳市15个雨量站逐月降雨资料为基础,采用适线法估计干旱历时和干旱烈度的分布函数,利用3种Archimedean Copula函数分别构建了两干旱特征变量之间的联合分布,并比较了3种Copula函数的拟合效果,最后分析了邵阳市干旱重现期的空间分布特征。结果表明:Copula理论能够为多变量干旱特征分析提供有效的研究途径,Archimedean Copula函数中的Gumbel-Hougaard Copula和Frank Copula函数较好地描述各站干旱特征变量之间的相互关系;适线法避免了基于数据估计分布函数参数的不合理性,使基于Copula函数的频率分析结果更客观可靠;区域干旱具有显著的空间分布特性,各站干旱程度差异较大。