基于Copula函数的流域内降雨丰枯遭遇研究

基于Copula函数建立了东江流域上游龙川站、中游河源站和下游博罗站3个站点汛期、非汛期及全年降雨丰枯遭遇发生概率的联合分布模型,计算获得各个时段不同情形下降雨丰枯遭遇的发生概率及条件发生概率。结果表明:3个站点降雨丰枯遭遇在时间尺度上存在差异性,非汛期降雨量不足,调水不利情况最易发生;从年时间尺度看,研究时段内调水不利年份偏多,不利情况发生概率64%。认为规划设计水资源调配方案时,应有针对性地利用水库调蓄水量,合理配置,科学调控,实现流域内水资源高效可持续利用。     

基于Copula函数的韩-榕-练三江径流丰枯遭遇分析

韩江、榕江、练江是广东省粤东的重要河流,其径流丰枯遭遇规律对三江水系连通工程水资源优化调度具有重要意义.研究基于三江控制站径流和降水数据,采用Copula函数构建了三江径流年、汛期、非汛期等不同时间尺度的二维联合分布,定量分析了三江径流的丰枯遭遇规律.结果表明,榕江与练江的丰枯同步性最强;三江两两丰枯异步的概率明显大于...     

基于三维Copula函数的滦河流域干支流丰枯遭遇研究

滦河流域主要产流区位于中游,考虑流域上下游来水量、干支流的相依关系,应用三维Copula函数,开展主要产流区滦河干流、潵河支流、青龙河支流年来水量的联合概率分布及条件概率分布对滦河流域干支流丰枯遭遇的分析研究,为洪水资源利用、合理优化防洪调度提供参考依据。以该流域1956—2016年来水量系列开展建模分析,对各区间来水量系列采用拟合优度检验,边缘分布选择4种常用的分布线型,采用4种拟合准则,综合开展最优线型选择,经分析计算可知3个区间来水量均以P-Ⅲ型分布为最优;Copula函数采用均方根误差进行拟合优度检验,选取Frank Copula函数拟合效果最好。根据所建模型,可得到不同条件组合下来水量的条件概率,滦河干流、潵河、青龙河同时出现枯水年的概率为13%。Copula函数为研究多维联合概率分布及丰枯遭遇提供了新的有效手段。     

水库径流丰枯遭遇特性分析

文中运用Copula理论构建了碧流河水库、英那河水库全年、汛期、非汛期天然入库径流二维联合分布函数,分析了两座水库三个时间尺度的径流丰枯遭遇特性,结果表明,两库汛期径流丰枯同步频率最大,全年次之,非汛期最小。三个尺度整体上看,两水库天然入库径流丰枯同步频率较高,丰枯补偿特征不十分明显。     

基于Copula函数的三峡工程供水期丰枯遭遇分析

针对三峡工程供水期各时段的丰枯遭遇对制定供水期调度方案的影响,以及统计方法的不足,提出了比较真实反映供水期相邻时段丰枯遭遇联系的Copula联合分布函数。以基于Copula函数建立的贝叶斯网络模型,分别分析了先验概率和后验推理对丰枯遭遇状态。Copula函数计算结果和统计方法统计的结果基本吻合,证明了所建立的联合分布函数的合理性。先验概率分析结果显示相邻时段不利调度概率较小,而后验推理分析结果表明不利调度的概率较大。综合考虑,有效利用后验推理分析的信息,能在一定程度上减少来水不确定性对供水调度方案制定带来的影响,提高三峡工程供水期的综合效益。     

基于贝叶斯网络的流域内水文事件丰枯遭遇研究

基于贝叶斯网络理论结合Copula函数建立了东江流域上、中、下游三个站点降雨、径流丰枯遭遇的风险管理模型,直观地描述了各个站点间降雨、径流的相互关系。利用Copula函数建立联合分布模型计算了站点间不同丰枯组合状态调水不利情况的风险概率。通过贝叶斯网络结构的反向推理功能,以后验知识作为输入,进一步对流域内未来调水可能面临的丰枯遭遇情况进行了仿真计算。结果表明,系统中一个节点的变化将会对其他节点的概率值产生巨大影响,以上、中游降雨为枯水情况作为后验输入,站点间丰枯遭遇调水不利风险概率增幅至55%以上;仿真结果可以为流域内调水方案的制定提供理论支撑。     

长江下游多维径流丰枯遭遇及丰枯演变分析

九江站、湖口站和大通站是长江下游的3个重要水文站,识别三者之间的径流关系、丰枯演变和丰枯遭遇特征,对识别长江下游多维径流关系具有重要的意义。基于滑动相关系数法分析了长江下游多维径流相关性的时变特征,基于Copula理论构建了长江下游多维径流联合分布和径流演变联合分布,分析了丰枯遭遇及丰枯演变特性。结果表明:(1)径流相关性时变强度由高至低为九江-湖口站、湖口-大通站、九江-大通站;各站径流具有较高的丰枯同步性,由高至低为九江-大通站、湖口-大通站、九江-湖口站,丰枯异步性特征反之。(2)九江-湖口站、九江-大通站、湖口-大通站的丰枯同步率最高时期分别为非汛期、汛期、非汛期;各站径流丰枯状态的自转和互转概率均较稳定,目前无极端情况出现。(3)九江、大通水文站的年和汛期径流最易丰枯互转,非汛期径流最易连丰、连枯。(4)湖口水文站的年和汛期径流最易连丰、连枯,非汛期径流最易丰枯互转。研究成果可为长江下游的多维径流关系分析提供理论参考。     

南水北调中线水源区与受水区降水丰枯遭遇研究

运用Copula方法理论构造了南水北调中线工程水源区与各受水区汛期、非汛期及全年降雨量的联合分布,并用所建模型对水源区与各受水区的丰枯遭遇进行了研究。结果表明,用Copula方法来描述不同水文区的丰枯遭遇问题是可行的。通过分析得出以下结论:水源区与受水区丰枯同步的频率表现出由南向北递减的规律,且同枯的频率略大于同丰的频率,同平的频率最低,有利于调水的频率却表现出相反的趋势;非汛期调往各受水区的水量有限,需配合其他水利工程进行联合调度才能保证供水区的用水安全。     

基于GH Copula的渭河与汾河径流丰枯遭遇频率研究

在分析现有的常用二维理论联合分布模型不足之处的基础上,应用GH Copula函数方法构建了渭河与汾河之间年径流量的二维联合分布模型;然后,基于该联合分布模型,应用频率分析法对二者之间的径流丰枯遭遇频率进行了深入研究。研究获得了渭河与汾河年径流量之间变化的基本规律,其结果对黄河中下游水资源的开发利用和防洪减灾工作具有一定参考价值。     

2010抚河特大洪水廖坊水库调度分析

根据大量实测、水文整编数据,对2010年抚河特大洪水抚河流域洪水组合进行了分析,客观再现廖坊水库调度过程,得出了廖坊水库通过实时风险调度产生的防洪效益.     

南水北调西线工程水源区河流与黄河的丰枯遭遇分析

针对目前二维联合分布模型不能同时分析多条河流的丰枯遭遇特性，运用四元Copula连接函数构造了鲜水河、足木足河、绰斯甲河以及黄河上游兰州水文站天然径流系列的四维联合分布，研究了南水北调西线工程水源区河流与受水区黄河上游的丰枯遭遇问题。结果表明，如果不考虑黄河上游兰州水文站丰与水源区河流非全枯的组合，则有利于调水的丰枯遭遇频率为43.8%；如果把兰州水文站丰、水源区河流非全枯的组合考虑进来，有利于调水的丰枯遭遇频率可达77.8%，即调水河流之间能进行补偿调度的概率比较大，这对南水北调西线工程的实施是非常有利的     

山东省当地典型降水与黄河来水丰枯遭遇分析

鲁西北地区水资源较为贫乏,对黄河依赖性很强,但当黄河来水较少时,若鲁东南地区降水较丰,则可利用鲁东南临沂市较为丰富的水资源加以补给。采用Copula函数法,研究了黄河来水与临沂市以及临沂市与鲁西北德州市之间的二维丰枯遭遇概率,分析了黄河与临沂市、临沂市与德州市之间的丰枯互补可行性,并与统计法进行对比。结果表明:其对于水资源的优化利用具有重要意义,为后续制定山东省与黄河水的联合调控决策提供技术支撑。     

基于Copula函数的桃林口水库防洪风险分析

为了对桃林口水库进行防洪风险分析,采用阿基米德Gumbel-Hougaard Copula连接函数,构建了入库洪峰与洪量的两变量联合分布模型,由随机抽样模拟洪峰和洪量系列,然后基于洪水类别生成洪水过程线。同时综合考虑了水库泄洪能力与水位库容关系水力不确定性因素,采用Monte Carlo法计算桃林口水库在现行常规调度条件下不同风险因子组合对应的水库调度风险定量关系。结果表明,桃林口水库防洪风险系统最主要的控制因素是水文风险,水力风险影响次之。降低汛限水位及采取合理的控泄方式可极大地减轻下游的防洪压力,而该调度方式下水库本身的风险率很小。研究成果为当地水库管理与防汛部门制定科学、合理的防洪规划,为未来合理利用洪水资源探索汛限水位动态化管理提供一定的参考。     

基于Copula函数的多变量水文不确定性处理器

传统的水文不确定性处理器(HUP)属于单变量结构类型,只能独立地给出各预见期实际流量的贝叶斯后验概率密度,没有考虑它们之间的内在相关性。本文利用Copula函数推导了贝叶斯转移预报(BTF)方法中后验转移密度的解析表达式,提出了基于Copula函数的贝叶斯转移预报(CBTF)方法和基于Copula函数的多变量水文不确定性处理器(CMHUP),进而发展了基于Copula函数的贝叶斯极值预报(CBEF)方法,并应用于三峡水库入库洪水预报中。结果表明:所提方法实用有效,CBTF方法和CMHUP可以定量地评估三峡水库入库流量转移预报的不确定性,准确揭示了水文预报不确定性在时间上的演变特征,CBEF方法则提供了预见期时段内最大入库流量预报的不确定性信息。所提方法不需要进行线性-正态假设,能够很好地捕捉流量过程的非线性和非正态特征,适用范围更加广泛,对于支撑防洪减灾和水库运行调度具有重要的参考价值。     

抚河流域水库建设对水沙变化过程影响分析

为研究抚河流域水沙情势与水库大坝建设的相关性,本文采用水沙过程线法、距平累积法和双累计曲线法对流域控制站李家渡站近60a径流量和输沙量进行了定量分析。结果表明：李家渡水文站年径流量2011前整体上呈波动减小趋势,2011年后呈波动增加趋势,但变化不显著,输沙量总体呈先减少后增长再减少的趋势,1995年以后减少的趋势较为明显;径流量-输沙量双累积曲线斜率总体呈上升趋势,累积曲线斜率出现四次明显的转折,其中1983年、2007年的两次变化均与大型水库建设有关。     

基于Copula函数的设计暴雨雨型研究

城市原有排水防涝系统设计标准偏低会导致洪涝灾害频率升高。设计暴雨雨型是制定排水防涝系统设计标准的重要依据和前提,对城市建设和洪涝治理至关重要。采用同频率法、SCS法、暴雨衰减指数法和概率密度函数(PDF)法对宿迁市设计暴雨雨型进行研究,基于Copula函数的风险联合概率模型对4种雨型结果进行对比分析。研究结果表明:同频率法和暴雨衰减指数法的设计雨型相似,风险率相近;SCS法的雨峰偏大,风险率较小,但其最大6 h时段的降雨不集中;PDF法的雨峰与同频率法一样,但其最大3和6 h雨量较为集中,风险率最小。本次的研究方法和结果可以对设计雨型的方法和对比提供新思路和参考。     

基于Copula 函数推求设计潮位过程线

现行推求设计潮位过程线采用的同频率设计方法,未考虑到高潮位与潮差间的相关性及同时发生的概率。择优选用G-H Copula函数建立年最高潮位和年最大潮差的二维联合分布模型,对重现期进行计算与分析。以天津港塘沽站长期潮位资料为研究数据,经分析得到以下结果:在年最高潮位与年最大潮差相关性弱的感潮河段,较大重现期的高潮位和潮差同频率发生的概率很小;实测资料中年最高潮位与相应潮差的同现重现期主要受高潮位重现期的控制,且二者间存在良好的线性相关关系。提出了一种以高潮位为控制要素,结合同现重现期推求设计潮位过程线的方法,可应用于以考虑高潮位为主的防洪潮设计,而对以考虑潮流为主的设计潮位过程线推求则不适用。     

江西抚河2010年唱凯堤溃堤洪水模拟反演分析

本文在中国水利水电科学研究院洪涝仿真模型（IWHR-FRAS）的基础上,针对溃堤洪水利用基于共轭离散单元的有限体积法求解考虑了水流惯性项和摩阻项的完全圣维南方程组,并建立江西抚河2010年唱凯堤溃堤洪水的模拟演算模型,进行了溃堤及洪水发展过程的模拟反演。结合溃堤后现场考察的实测资料,对反演结果进行了分析,结果表明：所建立的唱凯堤溃堤洪水模拟模型可以较好地模拟反演溃堤、修复及排水等因素影响下洪水的发展变化过程;计算的溃口流量过程与堤内外的水位变化过程相一致;溃堤后唱凯堤内的水量变化过程比较合理,与实际情况也相吻合;计算的洪痕处水深与现场观测到的洪痕水深值比较接近。模型基本能够模拟反演人工修复等因素影响下溃堤洪水的演进变化过程,可为溃堤发生后的防洪、抢险、救灾等工作的开展提供重要的技术参考。