珠江三角洲城市短时强降水概率分布模型的对比分析

采用GPD、GEV和Pearson-Ⅲ型3种概率分布模型,对比分析珠江三角洲18个城市短时强降水的概率分布,主要结论如下:1经AD、PPCC、RMSE和Q统计值拟合优度检验结果显示GPD模型普遍优于GEV和PIII型,反映超限量阈值法更适用于观测年限较短站点的极端水文气象事件的设计分位值推算;2花都、广州、新会、恩平、顺德、中山、珠海、深圳8个城市GPD模型的形态参数表明短时强降水出现概率高,且推算的设计降水大于GEV和P-III相应设计值;3参考相关"短时临近降雨强度等级划分"标准,珠江三角洲两年一遇短时强降水雨强即可达特大暴雨级别,是导致城市内涝的主要影响因子。     

广东西江北江洪水联合概率分布研究

 基于Copula函数分析了由思贤滘连通的广东西江水文站 马口和北江水文站 三水构成的两个样本的洪水联合概率分布特征,获得如下结论：经过优选的马口、三水洪水边缘分布可分别由P-III型和GEV表示;拟合优度检验指标表明二者的最优连接函数均为Archimedean copula类的Gumbel-Hougaard Copula;重现期介于10~500 a之间的马口、三水洪水边缘分布与联合分布的洪水设计值相对差值大约介于0.6%~1.5%之间;基于条件概率计算的两站相同设计频率洪水的遭遇概率都大于88%。     

南水北调中线工程代表站降水极值的概率分布特征研究

基于南水北调中线工程受水区4个代表气象站1961—2021年年最大日降水量和年最大连续降水量,建立Pearson-Ⅲ型分布（P-Ⅲ）、广义极值分布（GEV）和Wakeby分布（WAK）的一维概率分布模型;根据从以上3个模型中选出的最优分布模型构建各站的Frank、Clayton和Gumbel Copula二维联合概率分布模型,并根据最优一维、二维模型分析重现期问题.结果表明：(1)南阳站、石家庄站和北京站强降水有由多日向单日集中的趋势.(2)GEV和WAK较P-Ⅲ分布在拟合斜率迅速减小的分布曲线时效果更好,WAK的效果又优于GEV.(3)郑州站和石家庄站20年一遇以上的降水值大于南阳站和北京站.(4)各站两个降水极值序列的Spearman和Kendall秩相关系数均较高,其中石家庄站最高,北京站次之,郑州站最低.(5)Gumbel Copula函数构建的二维联合分布最优;各站观测值的“或”（“且”）联合重现期大部分在10年（30年）以下,所有单要素重现期组合下的“或”（“且”）联合重现期,各站间的排序与两个秩相关系数各站间的排序一致（相反）.     

不同外推方法求解近海风机的极限载荷

利用时域仿真得到短期载荷,对比了广义极值(GEV)分布方法与基于广义Pareto分布(GPD)的阈值模型求解面外叶根部弯矩极值的差异.结果表明:GEV分布方法忽略了其他分组中较大的样本,造成了数据的较大浪费;而基于GPD的阈值模型可以充分利用数据中的极值信息,考虑了超过某一值的所有数据,可以预测近海风机的面外叶根部弯矩.     

基于Copula函数的深圳河流域降雨潮位组合风险分析

在全球气候变化背景下,降水和潮位变化是滨海城市洪涝灾害的主要原因. 定量评估滨海城市降雨潮位组合风险率,对于滨海城市洪涝灾害的防治具有十分重要的现实意义. 本文基于深圳站53 a最大日降水量与赤湾站相应最高潮位数据,通过K-S检验、C-vM检验、AIC准则和BIC准则进行边缘分布函数优选,采用Archimedean Copula函数,定量评估了深圳河流域不同重现期下降水和潮位的双阈值组合风险率和单域值组合风险率. 结果表明:深圳河流域降水序列和潮位序列的最优边缘分布函数分别为GEV和Lognormal分布;降水和潮位之间呈现较弱的正相关性; Clayton Copula函数对于深圳河流域雨潮遭遇联合分布特征拟合效果最好;随着降水和潮位重现期的增大,深圳河流域的双阈值组合风险率和单域值组合风险率均呈减小趋势,但二者之间的差距逐渐增大;对于降水和潮位重现期不同时的特定组合风险率,若降水重现期较大,则潮位重现期较小,反之亦然.      

P-Ⅲ型分布与信息扩散理论的风险估算模型比较研究

在国际灾害数据库支持下,获取了中国1988—2007年发生的洪水灾害次数、人口死亡数和洪水灾害经济损失3项统计指标;利用P-Ⅲ型分布估算模型和信息扩散模型进行洪水灾害风险分析,并对二者方法进行结果对比分析.结果表明:在样本数据量较少的情况下,当风险水平在6或8时,P-Ⅲ型分布的重现期估计值变化迅速,这与实际灾害发生情况不符,不能很好地拟合洪水灾情情况;而信息扩散变幅不大,能够很好地拟合洪水灾情情况;说明信息扩散方法在小样本数据量情况下明显优于P-Ⅲ型分布估算模型,可以解决样本资料短缺的问题,是一种有效的处理小样本的方法.信息扩散理论对洪灾风险研究具有一定的理论参考价值.     

汉江洪水频率计算不确定性分析(Ⅱ):统计过程不确定性

使用NUSAP方法对洪水频率分析中的两种流量序列选取方法进行不确定性评价,然后对于选用的4种分布函数,分别使用矩法和极大似然法进行参数估计,针对不同的参数估计方法以及分布函数,应用NUSAP方法结合曲线拟合误差综合评价其中的不确定性.结果表明,超阈值方法是一种较为科学的时间序列选取方法,广义柏拉图分布和PⅢ分布对流量序列的拟合结果较好.NUSAP方法对上述分布函数和各种参数估计方法的评价结果更直观、更合理,是其在洪水频率分析领域应用的一个良好开端.     

台风极值风速的数值模拟及分布模型

为克服台风统计样本的不足,以厦门为例,采用Batts风场模型,利用MonteCarlo数值模拟方法来拟合最大风速的极值渐进分布,拟合结果与实际较吻合.通过3种极值分布函数包括极值Ⅰ型、Ⅱ型、反向威布尔分布以及广义Parato分布(GPD)拟合结果的对比分析,得到100年重现期内极值Ⅲ型分布(即反向威布尔分布)对于厦门地区年最大风速拟合最好,而极值II型的偏差较大,并给出了厦门地区不同重现期内最佳的极值风速估算值.     

长江三角洲太湖流域湖西浙西区降水极值特性分析

长江三角洲太湖流域属于典型的北亚热带季风气候区,气候变化、快速城镇化和人类活动使得极端气象灾害的影响加剧.极端降水是形成洪水的主要来源之一,分析降水极值特性是研究洪水的一种必要且有效的手段.以湖西浙西区96个站点2006—2012年的日降水数据为例,选取极端降水量(R95P)、一日最大降水量(RX1D)、最大连续五日降水量(RX5D)、降水强度(SDⅡ)和强降水日数(R10,R20和R50)七个极端降水指数,研究降水极值空间分布规律.结果表明,极端降水量在湖西区北部呈现较高值,降水强度在浙西山区和湖西山区以及东北部地区呈现较高值,其余五个指数均显示,地势较高的浙西山区极端降水指数相应较高.进一步对丹阳、金坛、溧阳、宜兴、安吉和湖州六个代表站1961—2015年的降水极值分析,利用广义极值分布(Generalized Extreme Value Distribution,GEV)和广义帕累托分布(Generalized Pareto Distribution,GPD)两种极值模型进行分布拟合.研究发现,GPD的拟合效果优于GEV,各个站点的分布模型参数也有差异,对两种分布下不同重现期的极端降水量值进行对比,为风险防范和工程设计安全提供了科学依据.另外,汛期降水的空间分布差异性较大,汛期和非汛期的对比结果显示极值统计模型参数也有较大差异,主要体现在阈值和尺度参数上.对于特定季节尤其是暴雨多发期的极端降水事件,建议利用汛期的降水极值进行统计模拟,有助于更好地刻画降水极值特性.     

珠江三角洲洪水位重现期变化研究

针对近年来珠江三角洲大洪水频频发生,洪水重现期发生变化的情况,它采用GEV分布模型对珠江三角洲35个潮位站50年左右的极端高水位值进行频率分析,在此基础上将50年左右的时间序列分成若干时间段,通过Monte-Carlo模拟随机方法在每个时间段里建立概率密度函数曲线以及水位与洪水重现期关系的函数曲线,进一步研究洪水重现期随时间的变化规律并分析其机理。结果表明：珠江三角洲中部腹地洪水重现期水位明显有增大的趋势,而上游以及口门区变化则不大,产生这种变化的一个重要原因是上部地区大规模的挖沙活动对河道及周边环境带来负面影响。     

混合分布在枯水流量频率分析中的应用研究

概述了枯水频率分析的研究进展,采用低定量取样,应用负二项和指数分布分别拟合低定量系列的年发生次数和量级构成混合分布,并与皮尔逊Ⅲ型（P-Ⅲ）分布进行比较.实测枯水流量系列的计算结果表明：混合分布的拟合和预测效果较好,要优于采用年最小流量取样和P-Ⅲ分布的枯水频率分析;基于低定量取样的分布可利用更多枯水流量信息,具有更强的物理相关性.     

基于LogGED-GPD模型的巨灾损失分布拟合

近年关于巨灾损失分布模型的研究方法多采用单一分布模型,或具有固定权重的组合分布模型.在对数广义误差分布(LogGED)的基础上,运用广义帕累托分布(GPD)拟合数据的厚尾部分,并加入可变权重组合分布模型的拟合思路,构建了可变权重的对数广义误差-广义帕累托组合分布模型(LogGED-GPD).并对全球洪水巨灾损失进行了实...     

洪水频率计算的比较研究

本文以武江流域犁市（二）站的洪水历年为研究对象,详细论证Gumbel-Logistic的计算该流域洪水频率的可行性。并讨论了不同的洪水特征量组合下的洪水重现期,揭示了武江流域洪水的重现期。其中,2006年洪峰流量为8800m3/s的洪水,其重现期为131年。并与与P-III型分布模型计算出的599年的重现期相比较,两种方法得出武江流域犁市(二)站2006年洪水重现期的差值达468年。导致偏差的主要原因是由于,Gumbel-Logistic模型为二元变量模型,比单变量输入的P-III分布模型能更全面的反映洪水重现期。     

天津市设计暴雨方法比较及公式修正

设计暴雨是防洪设施建设的安全标准之一,由于气候改变,水文循环过程随之改变,降雨强度及规律也相应发生改变,因此有必要对设计暴雨进行进一步研究.以天津市为研究对象,采用52年P-Ⅲ型的降雨资料作为样本;采用年最大值法、年多个样法进行选样,采用耿贝尔分布、广义极值分布、指数分布和P-Ⅲ型分布对设计暴雨进行理论频率分析,以回归分析中的决定系数作为评价指标.通过频率适线分析得出暴雨强度-历时-重现期关系曲线,并采用高斯-牛顿迭代法对暴雨强度公式进行求解,以绝对标准差及相对标准差作为暴雨强度公式评价指标.结果表明P-Ⅲ型曲线更为适用,而目前使用的设计暴雨强度小于根据52年降雨资料得出的设计暴雨强度.因此,随着数据的积累对设计暴雨进行修正是非常必要的.     

广西冬季极端最低气温的概率分布模型选择及其极值和重现期计算

为了解广西冬季极端最低气温概率分布类型和分析广西不同重现期的冬季极端最低气温值，根据广西88个气象站1951－2000年（1951年以后建站的站，取建站－2000年）冬季极端气温序列，分别用GumbelⅠ型极值分布，GumbelⅡ型极值分布，GumbelⅢ型极值分布，正态分布，双正态分布函数进行拟合，并按柯尔莫哥洛夫检验和ω^2检验方法进行拟合优良检验，结果表明，桂林等55个站遵从双正态分布，河池等29个站遵从正态分布，南宁等4个站遵从GumbelⅠ型极值分布，说明用双正态分布，正态分布和GumbelⅠ型极值分布函数作为广西冬委极端最低气温的分布函数效果较好，广西15年一遇的极端最低气温－2℃等值线与广西龙眼，荔枝的分布北界比较接近。     

一类三角模糊数优性组合预测模型

将三角模糊数序列的三个界点转换为等价的面积型中心、面积型散度、质心三个指标序列.结合广义诱导有序加权平均(GIOWA)算子,选择面积型中心、面积型散度、质心三个指标的L2范数作为最优准则,建立了一类新的三角模糊数优性组合预测模型,并证明了新提出的模型一定是优性组合预测模型.通过实例分析对比,也进一步验证了该模型是有效性...     

基于短期资料的重庆风速极值渐进分布分析

为克服统计样本容量（重庆地区1990—1999年间的风速资料）过少可能造成的统计误差,采用了月最大风速来拟合年最大风速的极值渐进分布,并通过3种极值分布函数（极值Ⅰ型Gumbel、极值Ⅱ型Freehet、极值Ⅲ型reverse Weibull分布）及广义Parato分布（GPD）拟合结果的对比分析,得到短期风速资料下重庆年最大风速的极值渐进分布用极值Ⅲ型（reverseWeibull）分布拟合较好,它给出了最佳的极值风速估计值．     

拱顶罐罐顶腐蚀数据的统计分析

为加强储罐的管理,准确把握储顶的腐蚀状态,对罐顶的健康状况进行分析评价。采用广义极值分布作为罐顶腐蚀深度的统计模型,对腐蚀深度最大值进行极值统计,构造实际问题的统计分析模型,并用L-矩法估计模型的参数,分析罐顶腐蚀的统计规律。对胜利油田某联合站5个拱顶罐罐顶腐蚀数据进行统计分析。结果表明,罐顶腐蚀最大深度符合广义极值分布的Ⅲ型分布(Weibull分布),经柯尔莫哥洛夫检验,极值Ⅲ型分布能较好地拟合罐顶的腐蚀深度。     

基于广义统一概率图的东南沿海风速概率分布研究

传统的概率分布选择方法是基于观测数据在假设分布概率纸上进行绘制,由于受到概率纸的限制无法进行直接比对分析.本文提出了一种新的广义统一概率图(GUPP)方法,通过Rosenblatt变换,将假设分布转换到统一概率纸上进行直观比对,并提出基于GUPP的拟合优度快速检验方法及参数,该方法可用于大数据量和大范围假设概率分布的快速拟合和检验.采用本文方法对厦门地区1953-2015年采集的实时风速数据进行统计分析及拟合,结果显示Pearson-Ⅲ分布可以更好地模拟厦门地区年10 min平均最大风速的分布规律,以此更准确地确定厦门地区基于不同回归期的设计最大风速.     

基于GAMLSS模型的小理河流域年径流研究

受气候变化和人类活动影响,小理河径流序列一致性遭到破坏,传统水文频率分析计算方法的应用受限,未来水情分析研究尤显重要.本文根据李家河站1959～2010年的水文气象资料,利用GAMLSS模型建立以时间、年降水量、年平均气温和ATD指数为协变量的不同分布模型,分析比较各分布模型的拟合效果,选择最优分布与传统的P-Ⅲ分布进行对比分析,并进行年径流量设计值计算.结果表明,在GAMLSS框架下,以年降水量和年平均气温为协变量的LOGNO分布模型拟合最优,可从物理机制阐释小理河年径流的变化,且能获得其不同设计保证率下设计年径流量区间值,为流域水资源的开发利用和规划管理提供更为科学的决策依据.