基于Archimedean Copula函数的洪水多要素联合概率分布研究

应用Archimedean Copula函数,探讨洪水多要素的联合概率分布和条件概率分布。以大渡河流域丹巴站49年的洪水资料为基础,根据图形分析法和AIC信息准则选择拟合效果好的Copula函数计算洪峰、洪量、历时的联合概率分布和条件概率分布,并绘制相应的条件重现期图。结果表明,Gumbel Copula可以较好的拟合洪峰与洪量,而Frank Copula对于洪峰与历时、洪量与历时及洪峰、洪量和历时的三维联合分布效果最好。通过情景设置分别计算不同条件下洪水特征变量的二维和三维条件概率分布和相应的条件重现期。Copula函数全面考虑了洪水特征量之间的相依性,可用于洪峰、洪量和历时联合概率分布的计算。     

基于Copula函数的洪峰流量与洪水历时联合分布研究

基于Copula函数分析了潖江河大庙峡流域洪峰流量与洪水历时的联合频率分布特征,得出GumbelHougaard Copula函数可较好地拟合2者的相关关系,以及反映2变量在且和或组合情况下的发生频率和重现期。在同频率设计情况下,2变量发生组合受灾风险的概率很低。在同一重现期下的历时与不同重现期下的洪峰组合频率随重现期的减小而增大,5 a一遇洪峰对应的历时在31.7~40.2 h的可能性较大,10 a一遇的洪峰历时在45 h以上的概率较小。另外,当历时重现期低于200 a一遇时,流域遭遇200 a一遇以上洪峰的概率极低。     

近60年叶尔羌河流域干旱演变特征分析

旱涝灾害是制约叶尔羌河流域经济发展的重要因素,为预测研究区旱涝灾害变化趋势,本文选取1951—2015年叶尔羌河流域4个气象站的逐月降水量数据,利用标准化降水指数和小波分析方法,分析近60年来研究区旱涝演变特征.结果表明:该区旱涝事件发生频率高,不同时间尺度旱涝事件发生的平均频率为42.6%;在年代际尺度上,20世纪70年代干旱事件发生的频率最高,为25.2%;其次是2001—2015年,频率为22.7%,90年代洪涝事件发生的频率最高,为31%;研究区旱涝变化有4个特征时间尺度,分别为4年、10年、25年和31年,预测未来几年降水仍然偏多.     

前进中的叶尔羌河灌区——庆祝叶尔羌河流域管理处成立四十周年

叶尔羌河灌区位处新疆维吾尔自治区的西南部,是一个历史悠久的古老的灌区。早在公元前１３３年,莎车绿洲就已形成,经两千多年来劳动人民的不断开拓,到１９４９年新中国成立时,灌溉面积已达２０×１０４ｈｍ２。新中国成立后,特别是１９５８年叶尔羌河流域管理处正式成立以来,这个古老的灌区又焕发了青春,进入了一个高速发展期,１９９８年灌溉面积已达４１×１０４ｈｍ２,从规模上讲,她是新疆自治区的最大一片绿洲,也是全国第四的特大型灌区。现在的叶尔羌河灌区,已是全国最大的棉花种植基地。１９９８年棉花产量突破了２×１０…     

基于Copula函数的高关水库汛期分期设计洪水研究

分期设计洪水的推求是确定水库分期汛限水位的基础,也是水库汛限水位动态控制的重要依据。针对现行分期设计洪水计算方法中存在的缺点,在已有研究成果的基础上,运用Copula函数对湖北省高关水库的分期设计洪水进行了分析和计算。最终的设计成果中,主汛期的设计洪水值采用年最大设计洪水值,前后汛期的设计洪水值采用基于Copula函数的计算结果。既反映了洪水的季节性规律,又兼顾了各分期的防洪设计标准。     

基于Copula函数梁子湖分期设计洪水的推求

湖泊分期设计洪水的推求是分期起排水位确定的重要依据。针对现行分期设计洪水的计算技术存在系统偏小的问题,结合已有研究成果,将copula函数运用于梁子湖分期设计洪水的计算中,在体现洪水季节性变化规律的同时,兼顾了防洪设计标准。     

基于Copula函数的三维非连续序列洪水频率分析

考虑洪峰与洪量之间的相依性和历史洪水资料,建立基于Copula函数的三维非连续序列洪水频率分析模型,探讨洪水三变量的联合概率分布和条件概率分布。以龙滩水库设计洪水为例,用Copula函数构造边缘分布为P?Ⅲ分布的洪水联合分布,分别用适线法和极大似然法估计P?Ⅲ分布和Copula函数的参数,通过K-S法、AIC信息准则、OLS准则和Genest-Rivest方法验证模型的合理性。结果表明模型合理可信,联合设计值均接近并略大于单变量分析方法的成果,且重现期越长越接近;确定条件下的重现期小于超过该条件时的重现期。模型为多变量非连续序列洪水频率分析计算提供了一种新方法。     

基于双参数Gumbel-Hougaard Copula函数的设计洪水地区组成分析

设计洪水地区组成是流域开发方案设计中需要解决的问题。以淮河流域鲁台子断面、中渡断面1951-2010年洪水资料为基础,充分考虑Copula函数的尾部相关性,选用双参数GH Copula函数构造鲁台子断面与鲁中区间年最大30 d洪量的二维联合分布模型。对比分析条件期望组合法、条件最可能组合法、最可能组合法、同频率组成法4种设计洪水地区组成方法在中渡断面设计洪水分配中的合理性,揭示在不同量级情境下以鲁台子断面为界的上游及区间洪水对中渡断面洪水组成的贡献率。对于中渡断面而言,从洪泽湖的安全及设计合理性的角度出发应选择最可能组成分配方案作为设计参考。     

基于Archimedean Copula的三维干旱特征变量联合分布研究

应用Archimedean Copula函数研究干旱特征变量的联合分布,为水资源决策者提供依据。以渭河流域西安站77年的月降水资料为例, 采用Archimedean Copulas函数建立干旱特征变量之间的三维联合分布模型。分别采用极大似然法和适线法进行参数估计,通过拟合优度评价选用Clayton Copula描述干旱历时,干旱烈度和干旱烈度峰值之间的联合分布,并计算条件重现期。结果表明, Copulas函数能够比较好的描述干旱特征变量间的联合分布;具有灵活性和应用范围广等特点。     

基于Copula函数的流域防污标准研究

流域防污体系由各种水污染防治的工程措施和通过水量的合理调配和水质预测预警等非工程措施共同组成的;流域防污标准用来表征流域防污体系的防污能力,即防止水污染事故发生的能力大小.应用Copula函数,详细的分析了组成淮河防污体系的各方案防污标准问题.结果表明,方案2能在一定程度上降低高锰酸盐指数的超标风险,对流域高锰酸盐指数的防污标准有一定的提高;当流量小于3 000m3/s时,方案3对应的流域防污标准最高,流量大于4 000m3/s以上时,方案6能更好地降低氨氮水质的超标风险,方案3次之,采用方案6能最大限度地提高流域防污体系的防污标准;随着流量继续增大,同一方案对降低流域内水质超标风险的作用越来越有限,需要寻求其他的工程和非工程措施减小流域水污染事故的发生率,共同提高流域防污体系的防污标准.     

基于栅格的分布式新安江模型在三岔河流域的洪水预报研究

分布式水文模型有效结合了流域地形,包括流域边界、坡度、流向、河网水系等地理信息特征,考虑了降雨、下垫面条件等时空分布不均匀性,是现阶段水文模型的研究热点之一。在考虑水库调蓄作用的基础上构建了基于栅格的分布式新安江模型,并用于乌江上游三岔河流域普定水库和高车水文站的洪水预报中。结果表明,普定水库和高车水文站洪水模拟纳什效率系数分别达到了0.85和0.95,可以为该地区的洪水预报以及流域内任意点的雨量预警提供支撑。     

基于Copula函数的甬江流域设计潮位过程研究

以甬江流域镇海站1971-2015年逐时潮位资料为基础,选用适当的Copula函数建立镇海站年最高潮位与同期潮差的二维联合分布模型,通过组合风险分析法研究了镇海站设计高潮位和设计潮差的组合风险率,采用条件最可能组合法计算设计高潮位条件下机率最大潮差,通过最高潮位和潮差双重控制,同倍比缩放典型潮型,得到镇海站设计潮位过程线。结果表明:镇海站高潮位与潮差不具有同频率性,低频高潮位和低频潮差遭遇概率很小;各重现期设计高潮位对应的最可能潮差频率均为20%~50%。高潮位与条件最可能潮差双重控制的设计潮位过程使工程设计更偏安全,为设计潮位过程的推求提供一种新方法。     

基于Copula函数的不同历时暴雨组合分析

城市的管道排水系统和区域排涝系统两者设计历时及设计标准存在差异,会造成管道排水与河道排涝工程运行不衔接,基于沭阳县1981-2015年的降雨数据,经过拟合精度分析选取合适的边际分布函数,采用Copula函数建立年最大2 h短历时管道排水暴雨和其对应时段的最大1 d长历时区域排涝暴雨的联合分布概率模型,计算超过某一设计值的短历时暴雨与超过某一设计值的长历时暴雨的同现重现期,在短历时暴雨不超过某一设计值的条件下长历时暴雨超过某一设计值条件重现期,研究结果可为城区排水防涝系统的建设提供科学依据,保障城区排水防涝安全。     

基于Copula函数的日含沙量随机模拟

考虑相邻两日含沙量之间的相关关系,建立了基于Copula函数的日含沙量随机模拟模型。并针对日含沙量模拟时段较多,日含沙量边缘分布难以统一确定的特点,采用正态分位数变换对实测日含沙量资料进行了标准正态化处理。以屏山水文站日含沙量为研究对象,采用该模型对其日含沙量过程进行随机模拟,并将模拟结果与分期平稳AR模型模拟结果进行对比。结果表明,所建立的模型能较好保持实测日含沙量资料的统计特性,计算精度较高,各统计参数的通过率均在98%以上,最大平均相对误差4.22%,且在偏态性和非线性相关关系方面要优于分期平稳AR模型,说明本模型可用于日含沙量过程的长序列随机模拟。     

基于Copula函数的开都河年径流预测

河川径流量的准确预测对于水库调度、区域水资源优化配置具有重要意义.本文以新疆开都河为例,运用Copula函数将自变量和因变量的相关程度和相关模式有机结合,构建两变量联合分布函数,研究两变量与联合分布之间的相依结构;在此基础上,根据样本值未知的因变量边缘分布与联合分布关系,结合样本值己知的自变量概率分布,对因变量未知值进行预测.结果表明:基于Copula函数的预测方法原理明晰、计算简便、性能稳定、预测精度较高.     

基于Copula函数的边坡可靠度高效分析方法

将Copula函数与高效蒙特卡洛方法结合,提出了含相关随机变量的边坡可靠度高效分析方法.以两个岩质边坡稳定性问题为例验证了所提方法的有效性.结果表明,该方法相比于直接蒙特卡洛方法在保证边坡失效概率的准确性的同时计算效率更高.Copula函数可以构造出具有不同相关结构的岩土体参数的联合概率分布,与高效蒙特卡洛方法(即蒙特...     

基于MOD16的澴河流域蒸散发时空分布特征

【目的】研究流域尺度上的蒸散发分布规律,为流域水资源评价和农业生产提供依据。【方法】基于2000―2013年的MOD16蒸散发数据集,选取澴河花园站以上流域为研究区,对年际、年内以及不同土地利用类型下的流域实际蒸散发(ET)和潜在蒸散发(PET)进行了研究。【结果】针对本流域ET与PET计算,MOD16数据集的精度总体上符合要求,可用于蒸散发研究;2000―2013年,研究区多年平均ET为635 mm,总体上呈北高南低、东高西低的趋势。多年平均PET为1 536 mm,总体上北部丘陵地区最低,山区最高,其他区域分布较为均衡;ET呈逐年下降趋势,年际变化率5.53 mm/a,显著下降区域分布在平原地区。PET呈上升趋势,年际变化率16.13 mm/a,显著上升区域集中于丘陵地区;以ET和PET差值D反映流域的干旱程度,流域干旱情况呈现上升趋势,在3―6月和9―10月更易出现干旱现象,易旱区域主要为平原地区;不同土地利用类型下的ET在3―11月表现出差异性,从大到小依次为林地草地农田城镇。PET从大到小依次为城镇农田草地林地,林地PET峰值出现在6月,其他均出现在5月。【结论】由于气候条件和人类活动的影响,2000―2013年,澴河流域内ET有所下降,而PET有所上升,平原地区缺水情况最为明显。     

基于Copula函数的流域防污体系的防污标准研究

流域防污体系是由由各种水污染防治的工程措施和通过水量的合理调配和水质预测预警等非工程措施共同组成的;流域防污标准用来表征流域防污体系的防污能力,特别是防止发生重大突发水污染事件的能力。应用Copula函数,详细的分析了组成淮河防污体系的各方案防污标准问题。在实例分析中,通过计算各方案在不同流量下的水质水量联合重现期,比较各方案水质超标的风险,得到相应的防污标准。结果表明,方案2能在一定程度上降低高锰酸盐指数的超标风险,流域高锰酸盐指数的防污标准有一定的提高;当流量小于3000m3/s时,方案3能较好的降低流域内氨氮指数的超标风险,方案3对应的流域防污标准最高,流量大于4000m3/s以上时,方案6能更好的降低氨氮水质的超标风险,方案3次之,采用方案6能最大限度的提高流域防污体系的防污标准;结果还表明,随着流量继续增大,同一方案对降低流域内水质超标风险的作用越来越有限,相应的流域防污体系的防污标准的提高幅度越来越小,需要寻求其他的工程和非工程措施减小流域水污染事故的发生率,提高共同流域防污体系的防污标准。     

基于Copula函数的黑龙江省作物生育期丰枯遭遇研究

作物生育期降雨量(P)和参考作物腾发量(ET0)的多少是造成农业干旱的主要因素,分析作物生育期丰枯遭遇特征,对指导农业防旱抗旱有重要作用.基于黑龙江省1980-2017年春玉米生育期的降雨量和参考作物腾发量,利用Copula函数构建P-ET0联合分布模型,对其丰枯遭遇频率进行研究.研究表明:P、ET0均服从Gamma分...