混合分布在非一致性洪水频率分析的应用

大清河流域由于兴建防洪工程,改变了原天然河道的洪水径流关系,使得用于大型水库防洪调度的入库洪水序列失去了一致性.本文以龙门水库的年洪峰序列、固定时段的年最大洪量序列(1日、3日和6日)为例,首先对此4个洪水序列采用水文变异诊断系统进行变异分析,识别非一致性洪水序列的变异点.并在2个分布组成的混合分布假设下,研究非一致性洪水序列的频率计算问题,用模拟退火算法对混合分布进行参数估计,并将混合分布给出的设计洪水与不考虑变异情况的设计洪水以及1985年水利部规划总院(WRHPDGI)审定的设计洪水进行了比较分析.结果表明,相比不考虑变异情况的设计洪水值,考虑变异情况下的不同设计标准的设计洪水值均有不同程度的减小,且变异的程度均较明显,说明大清河流域下垫面和人类活动的变化导致入库洪水减少的现象较明显,进行设计洪水的校核和修订很有必要.     

大通河洪水极值演变原因探究

基于大通河享堂站洪水极值资料和流域内的降水资料，采用Mann-Kendall法、MTT法、Yamamoto法，综合分析了大通河享堂站洪水极值序列的变化趋势、突变发生时间，揭示洪水极值变化的主要原因.结果表明：享堂站年最大洪峰流量1956-2019年呈弱增加趋势，1992年后序列值波动幅度减小；年最大1、3、7日洪量均呈显著减小趋势.大通河享堂站年最大洪峰流量在2006年发生突变，年最大1、3、7日洪量均在2013年发生突变.大通河流域洪水极值变化的主要原因是流域下垫面条件的改变，包括大型水电站运行和土地利用类型的变化.     

用水槽试验研究水库洪水传播特性

采用大型水模高变率变态模型,对非恒定流用模型试验与理论分析相结合的方法,借汉江安康水库洪水资料来研究水库洪水传播特性,对洪水波在水库中的传播时间,入库洪水与回水末端入库洪水的关系,各频率设计洪水的最高库水位,下泄洪水过程,调蓄滞洪历时,洪型对水库防洪的影响等问题得出相应的结论,与可对比资料吻合良好,其成果对安康水库及类似水库的防洪具有实际意义。     

水库防洪预报预泄调度的风险分析

水库预报预泄调度是水库防洪调度的重要方式之一,它可以提高水库防洪能力．通过分析水库预报预泄调度可能产生的后果,给出了水库预报预泄调度风险率的定义．建立了考虑洪水预报误差情况下入库径流的随机模拟方法．通过大清河流域王快水库和龙门水库实际应用表明,在目前的洪水预报精度情况下,对于10年一遇以下的洪水,对这两座水库进行防洪预报预泄调度要冒汛限水位不能及时恢复的风险,进而可能影响水库的供水需求;而对于20年一遇洪水以上的洪水,对其进行预报预泄调度是非常必要的,所发挥的防洪效益也比较明显．     

基于随机微分方程的水库防洪调度风险分析

为研究水库防洪调度中不确定性因素对水库安全的影响,提出水库入库洪水、出库泄流以及水位库容关系等不确定性因素的数学描述方法;建立调洪演算随机微分方程,推导各种不确定性因素综合影响下的各时刻水库水位分布均值和方差计算公式;提出调洪过程中各时刻的风险描述方法以及整个洪水过程的总风险率定量计算方法。大伙房水库实例分析结果表明,调洪过程中任意时刻的风险和总风险计算结果符合水库防洪调度的实际运行状况,可用于定量评估调洪过程中任意时刻的风险和总风险。     

817特大暴雨松树水库入库洪水过程的研究

本文提出了推算入库洪水过程的理论计算公式及其各种简比形成，具有理论上的 严格性与计算上的灵活性，且对缓变不恒定流计算具有普遍的适用性。应用文中提出 的方法．推算得到１９８１年７月２６至２８日大连部分地区特大暴雨松树水库入库洪水 过程呈双峰型，其最大洪峰流量为６１４０米～３／秒，洪峰流量模数为２０米～３／秒－平方 公里．有关推算得到的数据与成果，可供大连地区中型水库在防洪设计与控制运用 中参考．     

水库预蓄效益与风险控制模型简介

在利用降雨预报实施预蓄预泄调度中,综合分析经济效益及防洪安全的风险性是亟待解决的课题．本文针对小概率暴雨预报资料少、预报误差引起的风险计算困难、决策人的偏好及干预描述、风险率允许值确定困难等问题,建立了水库预蓄效益与风险控制模型．首先给出一种风险率计算方法：假定降雨预报发生漏报或人为干预使预蓄的水位没有回落时,水库还能抗御某一频率的洪水,这一频率即是相应于预蓄水位的风险率．然后基于模糊集合理论,将效益与风险率作为两个目标分别处理,以权重描述决策人的偏好,提出一个优选水库预蓄水位的模糊控制模型．令…     

非平稳性条件下设计洪水地区组成分析

针对非平稳性条件下不同区域洪水间组合设计值计算难题，采用Copula函数构建了可综合考虑不同区域洪水边缘分布非平稳性和洪水间相依结构非平稳性的变参数Copula模型，分析了不同区域洪水间联合分布规律随时间的演变特征。基于等可靠度法和条件期望组合法，提出了变化环境下设计洪水地区组成分析方法，实现了非平稳性条件下不同区域洪水组合设计值的计算。以寸滩站和宜昌站年最大15 d洪量系列为例，分析了两站洪量及其区间洪量的变化特征。结果表明，寸滩站和宜昌站的洪量系列均具有减少趋势，两站洪量的联合分布随时间变化，指定重现期对应的宜昌站、寸滩站及寸滩—宜昌区间洪水设计值随使用年限的增加而减小。     

水库洪水资源化调度初探

洪水资源化具有鲜明的时代特征,其利用矛盾的对立统一性原理,可有效地实现由控制洪水向洪水管理的转变.水库具有洪水资源化能力,优化水库防洪参数和规则,进行水库洪水资源化调度是一种直接、经济的非工程措施,可高效地利用雨洪资源、变汛期水为非汛期水.本文提出,水库洪水资源化调度的主要内容包括汛限水位设计和汛末蓄水研究,其中汛限水位研究包括分期汛限水位和汛限水位动态控制方法,汛末蓄水研究包括蓄水时间选定和相应的蓄水方式,并指出水库洪水资源化调度中尚存在设计洪水的不确定性、设计洪水过程线的频率意义不明晰、设计洪水与设计暴雨的频率不一致、气候变化和人类活动影响条件下的水文频率分析、分期设计洪水与年设计洪水关系、分期防洪标准的确定、预报误差规律分析以及动态控制的安全性、水库洪水资源化调度的管理机制等理论问题,并指出了研究方向.     

洪水峰量联合分布的4种重现水平对比

基于Archimedean copula函数、Kendall和生存Kendall函数对比分析洪峰和洪量联合分布的四种重现水平。以增江麒麟咀水文站年最大洪峰与相应的洪量样本为例,择优选用Gumbel-Hougaard copula计算洪水峰量联合分布的"或"重现期、"且"重现期,Kendall重现期和生存Kendall重现期及其最可能的设计洪水值。对比不同的洪水重现期发现:(1)相对于"或"联合重现期,Kendall重现期能更准确地反映洪水峰量联合分布的风险率;(2)相对于"且"联合重现期,生存Kendall重现期可更准确地反映洪水峰量同时超阈值的风险率;(3)按目前有关规范设计要求的单变量洪水要素设计值已达安全标准,按两变量"或"重现期和两变量洪水同频率设计值推算的洪水设计值偏高,以最大可能概率推算的两变量洪水要素的Kendall重现期和生存Kendall重现期设计值可为防洪工程安全与风险管理提供新的选择。     

五强溪水库近坝区洪水预报方法研究

针对五强溪水库近坝区洪水预报难度大、预报精度难以满足实际需求的现状,基于历史暴雨中心分布与流域产汇流特征划分单元流域,采用三水源新安江模型构建入库洪水预报新方案进行参数率定和历史洪水模拟,并综合剖析了洪水预报误差的主要原因。研究结果表明,构建的洪水预报新方案能够取得较高的洪水预报精度,在2021年实时洪水预报作业中取得了良好的应用效果。流域内水利工程泄洪资料的缺失是目前造成洪量及洪峰模拟误差的主要原因。     

基于TVM的西北江三角洲地区非一致性洪水频率分析

为探讨非一致性洪水频率分析方法,选取1960-2009年西北江三角洲主要控制水文站马口站和三水站逐年最大日流量序列,运用基于时变矩(TVM)的方法,研究了西北江三角洲地区非一致性洪水频率分析问题,就指定设计流量下重现期变化和指定重现期下设计流量变化进行分析,揭示了变化环境背景下设计洪水的响应规律,并与传统水文频率分析方法结果进行对比,结果表明:1 TVM方法考虑到水文序列特征参数随时间发生变化,能较好反映变化环境下水文要素特征值的非一致性特征;2西北江三角洲马口站和三水站指定流量标准下重现期越来越短,而指定重现期标准下设计流量值越来越大,这一现象与近年来该地区极端水文事件频发的事实相符。     

岩溶地区洪水计算初探

洪水计算(复核)是工程设计和水库大坝安全鉴定的主要内容,行洪安全工程才能安全运行。水利工程地质条件较为复杂,有相当部分工程处于岩溶地区,来水区域不易确定,溶洞(暗河)调节无法计算,且大部分水利工程缺乏长系列实测资料,洪水计算较为困难。本文以永州石坝仔水库大坝安全鉴定洪水复核探求岩溶地区洪水计算方法,通过仅有的两次实测出库洪水过程,采用水量平衡法推求入库洪水,以同频率暴雨推求入库设计洪水过程线,较为成功地解决的岩溶地区入库洪水计算方法,具有实用价值,值得推广。     

广西境内西江流域洪水特性分析

为减少西江流域灾害性洪水给广西工农业生产及人民生命财产带来的损失,针对多年实测洪水资料,从洪水年内分布特性、洪水组成、干支流洪水遭遇等方面对广西境内西江流域洪水特性进行全面分析。分析成果表明,柳江洪水发生时间与干流基本相应,桂江洪水发生时间较早,郁江洪水发生时间晚于干流;柳江对形成干流洪水的贡献很大,郁江和桂江对干流大洪水的形成作用有限;柳江与红水河洪水遭遇可能性很大,年最大洪峰流量、7 d洪量、15 d洪量遭遇的概率分别为34.1%、47.7%和52.3%,且遭遇洪水的量级也较大,3 d洪量为50~100亿m3,7 d洪量为100~200亿m3。郁江与干流洪水遭遇概率较低,桂江洪水基本不与干流遭遇且遭遇洪水的量级很小,年最大洪峰流量、7 d洪量、15 d洪量遭遇的概率仅为4.5%、9.1%和15.9%。     

基于分季序列考虑洪源差异的非一致性洪水频率计算

考虑成洪源头差异性造成的洪水样本不一致,根据成洪暴雨的主要类型构建分季序列,进而提高洪水频率分析结果的合理性。以武江上游坪石站为例,将月最大瞬时流量分为枯期(11-翌年2月)、锋面雨集中期(3-6月)和台风雨集中期(7-10月)3组分季序列。通过对比频率结果,分析各分季序列变化对洪水频率的影响,以及基于年最大、分季序列进行洪水频率计算的差异。结果表明:1武江流域上游洪水年内季度差异性显著,枯期均值(295 m~3/s)及对年最大构成比重(2.22%)皆为最小;锋面雨期均值(1 111 m~3/s)及对年最大构成比重(77.78%)最大;台风雨期波动性最大。2分季序列中含有上升趋势,造成同一量级洪水对应重现期增大。其中,锋面雨期变化对洪水频率影响最大,但影响有减小趋势;台风雨期变化造成洪水设计值两极化,且影响有增加趋势。3非一致性频率计算所得同频洪水量级比传统更大,基于分季序列所得设计值则比年最大高,且随重现期增大而增加,百年一遇洪水量级高出约1 000 m~3/s。     

飞来峡水库入库洪水计算模型探讨

在分析北江流域暴雨洪水特性的基础上,针对飞来峡水库流域洪水的特点和复杂性,采用水文学和水力学相结合的方法,构建了飞来峡水库入库洪水计算的耦合模型,整个模型由区间洪水计算的流域水文模型和河网水力学数学模型组成,模型的计算结果表明,洪水模拟与实测过程拟合较好,精度较高.其成果可作为飞来峡水库入库洪水分析和水库动库调洪计算的基础,为水库防洪调度的设计提供依据.在流域洪水模拟的过程中,采用了移用邻近参证流域资料进行水文参数率定和降雨径流模拟,取得了满意的结果,对无资料区间的洪水计算进行了有益的尝试.     

基于Copula函数的韩江流域干支流洪水遭遇分析

韩江流域在广东省的经济社会发展中占有十分重要的地位,洪水特征的研究对韩江流域内的防洪与洪水规律的认识具有重要的意义。为此,利用Copula函数对韩江流域三大水文站1959-2000年的日流量进行分析,其中洪水特征由年最大日平均流量表示,然后对其进行了联合分布、量级组合遭遇概率和条件概率分析。主要结论为:1相同重现期洪水遭遇组合,潮安与横山遭遇的概率大于潮安与溪口,潮安与溪口遭遇的概率大于横山与溪口;2梅江的洪量占潮安站的比重比汀江大;3利用三大水文站的联合分布,获得了水文站之间不同流量条件下的概率,以及特定联合重现期和同现重现期下,不同水文站最大日流量的可能组合。     

洪水联合风险分析方法的探讨

洪水总是表现为多特征属性,针对传统单变量洪水分析的片面性,同时考虑洪峰和洪量对防洪风险的影响,从概率论角度出来,采用秩相关系数和Copula函数理论,构造洪水联合风险概率模型,模型不仅能够避免计算条件概率的复杂性,并且很好地表示了洪峰和洪量的复杂关系;采用随机模拟的方法,通过联合风险概率模型进行随机抽样计算,得出联合洪水风险概率与单变量洪水风险概率的3种不同关系,论证洪水风险分析综合考虑洪峰和洪量的必要性．     

新安江模型与衰减记忆最小二乘法耦合洪水模型的应用

利用新安江模型进行流域产流计算,采用扩散波方程推得的汇流状态方程描述流域汇流过程,由衰减记忆递推最小二乘法实现参数估计实时化,从而使新安江模型与衰减记忆递推最小二乘法耦合,实现洪水实时预报。利用耦合模型对矶头水库76场入库洪水进行模拟,模拟结果表明,耦合模型适合中小水库入库洪水实时预报,预报精度比独立使用新安江模型得到了大大的提高。     

线性矩法在长江中下游区域水文频率计算中的应用

对长江中下游地区宜昌、沙市、螺山、汉口及大通5个水文站的年最大洪量序列，采用美国学者Hosking等于1997年提出的以线性矩（L-moment）为基础的区域水文频率分析方法进行频率计算，结果表明：由此5个站点组成的区域可认为是水文频率计算的一致区，可采用指标洪水法对各站进行频率计算；区域统一的分布线型选择的结果是Wakeby分布，而传统的极值分布、GLO、GPA、对数正态分布、P－Ⅲ分布等均不合适。