变化环境下基于趋势分析的水资源评价方法

由于受气候变化和频繁人类活动的影响,用于水资源评价计算的年径流序列失去了一致性.本文针对非一致性年径流序列,提出基于趋势分析的水资源评价方法,可以推求过去、现在和未来各个时期变化环境下的地表水资源量.该方法假设非一致性年径流序列由相对一致的随机性成分和非一致的确定性成分两部分组成,采用相关系数检验法识别与检验年径流序列的线性趋势成分,并对确定性趋势成分进行拟合计算;根据时间序列分析的分解与合成理论,对年径流序列的随机性成分进行提取,采用有约束加权适线法对其进行频率计算;将确定性的预测值和随机性的设计值进行合成,得到过去、现在和未来不同时期年径流合成序列的频率分布.对无定河流域进行了实例验证,结果表明年径流量序列趋势变异显著;多年平均地表水资源量在过去(1958年以前)、现在(2000年)和未来(2010年)三个时期的评价结果分别为:16.432亿m3、7.686亿m3、5.598亿m3,未来与现在相比减小约27.2%,这种情形对无定河流域水资源的开发利用极为不利.     

洪水归槽影响下西江中游防洪能力分析

为了抵御洪水的侵害,沿江地段主要靠修建堤防进行防御。随着堤防工程的不断加高,改变了原天然河道的洪水槽蓄关系,突出表现是滞洪容积减少,洪水归槽引起洪峰和洪量序列发生变异,导致用于防洪规划和洪水灾害风险评估的洪水序列失去一致性,而防洪堤的防洪能力一再受到挑战和质疑。目前西江水系仍以堤防防洪为主,洪水归槽对堤防防洪能力的影响还缺乏系统性的研究。本文采用水文变异诊断系统和变化环境下非一致性水文频率计算方法,结合西江流域梧州站1946-2008年的实测年最大流量序列,对西江浔江段受归槽洪水影响下的堤防防洪能力进行了分析。结果显示,在洪水归槽的影响下,洪水发生的频率和量级发生了较大的变化,梧州站堤防的防洪能力有所降低:当安全超高在2.0-2.5m变化时,其右堤可以抵御的洪水标准从过去条件下的40-68年一遇,降到现状条件下的8-12年一遇,左堤则从15-23年一遇降到3-5年一遇。     

南宁市防洪堤洪水归槽流量与其拥高水位的计算

在江河上修建防洪堤,束窄了断面洪水归槽,堤内流量较原河道增加;水位较原河道抬高,对上下游都引起较大的淹没。本文结合南宁防洪堤计算实例,来说明洪水归槽后加大流量由洪水反调节计算的方法和抬高水位由防洪束窄后的河道横断面绘制Ｈ￣Ｑ曲线求得。方法简单,概念清楚,易于操作。     

考虑历史洪水的混合分布对不同尾型分布的应用对比研究

考虑历史洪水的混合分布(Historical Flood Concerned Mixed-distribution Method,HFCMM)非一致性洪水频率分析克服了样本序列长度和传统方法不考虑物理成因的不足。以武江坪石和犁市站为例,采用考虑历史洪水的L矩法估参,构建了武江非一致性年最大实测流量序列混合分布模型,并对比了厚、薄、混尾三类不同尾型分布拟合混合分布水文频率曲线的不同应用结果。结果表明:1采用不同尾型分布拟合所得水文频率曲线相对于传统结果皆存在高水尾端上翘;2厚尾分布和三参数混尾分布能在高水端提高拟合优度,而二参数混尾分布不能明显提高高水拟合效果;3采用薄尾分布拟合样本所得水文频率曲线的低水端易上翘,混合分布处理非一致性洪水序列时不宜采用薄尾分布;4HFCMM厚尾分布与三参数混尾分布相对于传统皮尔逊三型更适用于武江流域洪水频率分析。     

不同设计洪水计算方法的比较

通过对香溪河流域历史洪水调查,结合洪水特性与成因分析,确定了洪水洪峰、洪量及其重现期,分析了洪水洪峰、洪量的频率特点,采用流量和暴雨两种方法推求坝址设计洪水表明,由流量推求的坝址洪水介于由暴雨途径的多种方法推算的成果之间,因此,采用由流量推求的洪水成果。古洞口工程运行实践表明,用本文方法推求的设计洪水反映了香溪河流域暴雨径流特性,成果合理。     

考虑不确定性的变化环境下防洪工程设计洪水风险评估

气候变化导致洪水事件孕育环境差异明显,洪水极值系列非一致性问题突出,现行风险分析方法受到挑战。基于此,提出变化环境下考虑不确定性的防洪工程设计洪水风险分析方法。其中,以混合概率分布拟合非一致洪水系列,采用参数Bootstrap抽样方法对拟合混合分布重抽样,计算防洪工程设计洪水风险,利用偏差校正与加速算法(BCa)评估抽样不确定性对设计洪水风险计算的影响。以汉江上游石泉站1954—2003年共50年最大洪峰序列为例,对所提方法进行实例应用分析。结果表明,抽样不确定性对防洪工程设计洪水风险计算影响显著;防洪工程设计使用年限20年时,遭遇10年、20年一遇设计洪水时,风险分别为39.91%、63.89%,相应置信区间为[11.09%,70.77%]、[21.00%,91.50%]。抽样不确定性对防洪工程遭遇设计洪水风险评估的显著影响在工程设计、管理阶段需引起高度注意。     

基于非一致融雪洪水的水库漫坝模糊风险分析

采用Pettitt非参数检验法和Mann-Kendall非参数趋势检验法分析肯斯瓦特水库入库年最大洪峰流量序列的非一致性,利用“分解-合成”理论对其进行了一致性修正,并通过基于直角梯形模糊数的风险分析法给出过去、现状两种条件下的水库漫坝模糊风险率。研究结果表明,年最大洪峰流量序列的变异点发生在1993年,序列整体上升变化趋势不显著,跳跃变异为其主要变异形式;在现状条件下不同截集水平 所对应的水库漫坝风险率区间上限估计值均较过去条件下的估计值要大,表明现状条件下融雪洪水受流域气温显著上升的影响,增大了水库漫坝失事的风险。结果可为有效利用汛期洪水资源、提高水库防洪效益、保障下游防护区的安全提供科学依据。 关键词：融雪洪水;非一致性;年最大洪峰流量;模糊风险率     

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。     

基于非一致性水文序列的水库极限防洪风险复核分析北大核心CSCD

随着气候变化、人类活动影响的加剧,水文序列一致性条件遭到破坏。本文选择下垫面变化剧烈的西大洋水库控制流域为研究区域,采用水文变异诊断系统,分析其年最大洪峰流量序列的变化趋势及变异点,确定序列变异形式;根据非一致性水文序列频率分析方法,分别得到过去条件下、现在条件下的洪峰流量序列以及相应频率的设计值;以西大洋水库校核洪水位为极限防洪风险控制指标,采用频率分析法,分别计算出过去条件下极限防洪风险率为0.00769%,现在条件下极限风险率为0.00508%。显然,无论是过去还是现在条件下,复核后的西大洋水库的极限防洪风险率均小于现有的万年一遇校核标准(0.01%),计算结果可以为西大洋水库实行动态汛限水位控制,充分利用汛期洪水资源,提高水库的综合效益等方面提供理论指导。     

基于非一致性水文序列的水库极限防洪风险复核分析

随着气候变化、人类活动影响的加剧,水文序列一致性条件遭到破坏。本文选择下垫面变化剧烈的西大洋水库控制流域为研究区域,采用水文变异诊断系统,分析其年最大洪峰流量序列的变化趋势及变异点,确定序列变异形式;根据非一致性水文序列频率分析方法,分别得到过去条件下、现在条件下的洪峰流量序列以及相应频率的设计值;以西大洋水库校核洪水位为极限防洪风险控制指标,采用频率分析法,分别计算出过去条件下极限防洪风险率为0.00769%,现在条件下极限风险率为0.00508%。显然,无论是过去还是现在条件下,复核后的西大洋水库的极限防洪风险率均小于现有的万年一遇校核标准(0.01%),计算结果可以为西大洋水库实行动态汛限水位控制,充分利用汛期洪水资源,提高水库的综合效益等方面提供理论指导。