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。     

基于Copula的东江流域丰枯遭遇及洪水频率分析

利用Copula函数分析了东江流域径流量边缘分布,分析各水文站点洪水频率,得出水库建成前后流域上中下游丰枯遭遇变化。研究表明:1广义极值分布与对数分布为东江流域洪水过程研究的最优分布。Gumbel Hougaard Copula函数对所有站点丰枯组合拟合效果较优;2三大水库对6组丰枯组合遭遇的影响有显著差异性:下游水库削峰填谷作用对丰枯组合影响明显,博罗-岭下组合平平遭遇概率增大最多,为4%;中上游水库削峰填谷作用对丰枯组合遭遇影响不明显,但其平平遭遇概率均有增大趋势,东江流域径流整体趋于平坦化;3龙川、河源、岭下、博罗4个水文站点水文过程皆受水利工程影响,洪峰流量与洪水总量在1974年后不再同时出现最大值,有效减小了洪灾威胁;4水库建成后不仅能通过削峰填枯作用降低洪峰流量与洪水总量,更能提高其联合重现期与同现重现期,减少洪水极大值分别或同时出现的概率,对流域的防洪有利。     

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。     

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。     

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。     

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。     

华南中小流域设计暴雨洪水同频率检验与重现水平推算

暴雨洪水同频率假定是否成立和暴雨洪水遭遇概率分布是中小流域设计洪水计算的依据,为检验其合理性,采用鉴江上游曹江流域典型强降水流域1967—2013年逐时暴雨洪水观测资料,分析了华南中小流域最大面雨量R和对应场次最大洪峰流量Q的边缘分布和联合分布的遭遇概率,并推算其设计重现水平。研究结果表明：暴雨和洪水同频遭遇概率较小;对于特定设计频率,洪峰流量与流域面雨量的遭遇概率随流域面雨量增大而增大;流域面雨量和洪峰流量的遭遇条件概率显示存在着多种防洪风险管理选择;相对于“或”联合重现期和“且”重现期,二次重现期更准确地反映R-Q组合的风险率。     

沂河上游土地利用变化的设计洪水响应研究

土地利用变化会显著影响流域产汇流过程,进而改变流域洪水响应.为了探讨沂河上游不同重现期下设计洪水对土地利用变化的响应,分析了沂河上游1985年和2015年土地利用变化状况,构建沂河上游(HEC-HMS)模型对1985年和2015年土地利用状况下的设计洪水进行模拟研究,通过洪峰变化率和CN变化值的关系趋势对沂河上游进行空...     

降水极值的非平稳性特征及其重现期研究--以福建省为例?

变化环境下降水序列具有普遍的非平稳性.为深入探究降水极值的非平稳特征及其对极端降水重现期的影响,本文以福建省22个站点为例,针对表征降水序列非平稳特征的2个重要变量均值和方差,利用经验模态分解法(EMD)、Mann-Kendall趋势检验法分析了1960—2012年前汛期、后汛期降水极值序列非平稳特征;运用贡献分析法分析降水极值序列均值和方差变化对非平稳的降水极值确定性趋势的增量贡献;构建非平稳模型,基于均值、方差趋势探讨极端降水的重现期变化特征.结果表明:1)福建省前、后汛期降水极值序列非平稳性较强,前汛期闽西、闽北、闽中方差增加显著,部分站点方差变化对降水极值确定性趋势的增量贡献较大;后汛期全省降水极值均值普遍呈现增加趋势,对降水极值的确定性趋势起主导作用.2)福建省前汛期极端降水趋势增大的站点位于闽北地区,因为降水序列方差的线性增加趋势导致极端降水量显著增加;后汛期极端降水趋势增大的站点位于闽西和闽南2个区域,其中多数站点因为均值的增加趋势导致极端降水量增加,但是增加幅度平缓.3)降水序列方差的改变更加显著地影响了极端降水重现风险,变化环境下极端降水趋势和风险研究需充分考虑降水序列的非平稳性.     

东南沿海不同路径台风危险性研究

本文基于东南沿海地区1960—2019年台风路径数据，结合台风风场参数模型对不同类别的路径进行了风速模拟，并在此基础上进行了重现期风速估计，分析了不同类别台风路径的危险性差异.研究结果表明：(1)登陆东南沿海地区的台风路径主要有西北直行类台风（西北行台风、远西北行台风）和东北转向型台风，其中西北直行类台风数量最多且整体呈下降的趋势，东北转向型台风约占1/3，近20年呈上升的趋势；(2)不同路径台风的影响范围具有明显差异，东北转向类台风的影响范围明显大于西北直行类台风的影响范围；(3)远西北行台风极值风速最高，西北行台风极值风速最低，即远西北行台风危险性最大，并由东向西呈阶梯状递减.     

城市流域极端降雨条件下的产汇流规律——以北京市凉水河流域为例

以凉水河流域为研究区,对比2012年7月21日(短历时双峰型)和2016年7月20日(长历时双峰型降雨)两场典型暴雨洪水过程,分析其降雨-径流关系。结果表明:凉水河流域上游较高的不透水面积比例,加快了区域产汇流速度,使得径流对暴雨的响应更为敏感,洪水过程随暴雨过程陡涨陡落;流域下游不透水面积比较低,汇流面积增加和河道行洪过程中的坦化综合作用削弱了降雨-径流序列的一致性。两场暴雨洪水过程上游和下游径流系数对比发现,在流域上游由于不透水面积比较高,重现期为10~20年一遇场次暴雨径流系数为0.35~0.5;而在流域下游由于降雨入渗补给条件较好,流域下游径流系数仅为上游径流系数的1/3,全流域径流系数减小为上游径流系数的1/2。     

张家界地区溇水流域洪水特征分析

以张家界地区主要水系溇水流域为研究对象,利用长潭河站1966年以来有记录的水文泥沙资料(25a),分析溇水流域不同阶段洪水发生频率、洪峰规模、洪水输沙能力及水沙关系特征的变化规律.通过有序聚类方法将溇水流域洪水变化过程划分为1966—1969年、1970—1985年和2007—2011年3个阶段.研究结果表明:溇水流域以夏季洪水为主,发生频率约占56%.25a间,洪峰流量主要集中在500~1 000m3/s,大于1 000m3/s的洪水发生频率在不同时段分布规律不尽相同,最高洪峰流量可达到7 000m3/s.洪水对溇水流域输沙量的贡献远大于水量的贡献,最大洪水事件对溇水流域输沙过程起主导作用,其最大贡献率可达73%(1966年).3个阶段"流量-含沙量"呈幂函数关系,其系数变化特征表明溇水流域洪水输沙来源相对不充足.1970—1985年间洪水输沙能量有所增加,而2007年后输沙能量有所降低.不同阶段"流量-含沙量"滞后环特征变化在一定程度上表明溇水流域悬移质输沙来源从河道向坡面或上游较远的地方转移.     

马蹄河历史洪水调查分析

马蹄河是黑河二级支流、洪水河(民乐)一级支流,也是具有代表性的中小河流。通过调查分析:马蹄河历史最大洪水发生在1995年7月,洪峰流量39.8m3/s,洪水重现期30年。马蹄河历史洪水调查成果对该河段治理和山洪灾害防治提供一定的技术支撑。     

基于非对称GH-Copula函数推求珠海市设计暴雨过程线

以1961～2018年珠海市气象站历年最大1 h雨量(雨峰)、最大6 h雨量和最大24 h雨量为样本,采用非对称Gumbel-Hougaard(GH) Copula分别构建3个时段雨量联合分布的典型暴雨过程线。研究结果有以下结论:采用3个历时雨量联合分布推求的珠海设计暴雨值大于两个时段联合分布和单一时段设计暴雨值;3个时段雨量联合分布的"或"联合重现期更适用于应对城市雨洪风险;按同频率放大的典型设计暴雨过程线可作为排水防涝工程设计的参考依据。     

浅谈基坑超标洪水下充水平压施工

JC水电站位于大江干流中游,2018年因江水出现超过20年一遇的洪水,JC水电站上游围堰处水位高程为EL.3228.38m,流量达9100m~3/s,已超出围堰设计流量为20年一遇8920m~3/s,且根据水情预报情况,近期江水及JC水电站流量将继续呈上升趋势。为避免后续水位不断上涨、流量不断增加可能带来的电站二期基坑上、下游围堰及泄流过流导流明渠出现渗漏或破坏等不利事件,需在特定条件下实施二期基坑充水平压施工。     

上甸子区域大气本底站酸雨变化特征

利用1992—2018年上甸子区域大气本底站酸雨观测资料,基于统计分析方法研究该站酸雨月、季、年变化特征,研究酸雨与气象因素的关系。结果表明:20世纪90年代酸雨污染呈现改善趋势,21世纪初酸雨恶化,2010年后酸雨又呈现改善趋势;历年平均降水pH值、酸雨频率、平均降水K值均在2009年发生突变。酸雨月、季节变化明显,8月平均降水pH值最低,酸雨频率最高,处于酸雨频发期;7月平均降水K值最小,3月最大;各季平均降水pH值变化规律均为:秋季夏季冬季春季;各季酸雨频率秋季最高,平均降水K值为冬季最大。小雨量级平均降水pH值最小、K值最大,大雨量级出现酸雨频率最高;日平均风速小于1.5 m/s的降水过程中酸雨出现频率最高,日平均风速1.6 m/s～3.3 m/s的降水过程中出现酸雨的次数最多,随着风速的增大酸雨出现频率降低;酸雨主要出现在NE、SW(或偏NE、SW)的风向中;平均降水pH值与当日平均风速、降水量显著相关。     

赣东北3类致洪暴雨的对比分析

使用3次不同类型的致洪暴雨个例资料,采用统计对比分析方法,总结出赣东北区域台风类暴雨、副高边缘类暴雨、西风带类暴雨的不同特点和阈值。分析表明:1)3类致洪暴雨都发生在高温、高湿区中,一定强度的对流有效位能和中层"干区"的卷入是产生致洪大暴雨的重要条件;2)台风类和副高边缘类致洪暴雨的0~3 km最大风垂直切变阈值为11~15 m/s,而西风带类致洪暴雨最强达20 m/s;3)西风带类和台风类致洪暴雨的云顶亮温阈值在-70℃,副高边缘类为-100℃;4)台风类致洪暴雨回波强度为30~40 d Bz,ET8~9km,VIL5×kg·m~(-2);西风带类致洪暴雨回波强度为40~45 d Bz,ET10 km,VIL10~15×kg·m~(-2);副高边缘类致洪暴雨回波强度为50 d Bz,ET12 km,VIL20×kg·m~(-2);5)台风暴雨的低层涡度最大,水汽通量与水汽通量辐合也最强。     

基于SWAT模型的海拉尔河上游土地利用与气候变化对径流的影响

选用SWAT分布式水文模型,对海拉尔河上游的径流量进行了模拟分析,并采用情景分析方法定量分析了土地利用与气候变化对径流量的影响.结果表明:(1)在模型的校准期和验证期,R2分别为0.85和0.84,Ens分别为0.82和0.81,PBIAS在10%以内,说明SWAT模型在海拉尔河上游的径流模拟精度较好;(2)由土地利用和气候变化共同影响下的综合型情景分析得出,气候变化对流域的径流量变化有更为显著的影响.以2000年土地利用数据、1992-2001年气象数据模拟的径流数据为基准,在土地利用和气候变化的共同作用下,流域的年均径流量减少了36.1m~3/s,其中由于气候变化因素减少了27.67m~3/s,由于土地利用变化因素减少了5.43m~3/s;(3)由极端土地利用情景分析得出,林地变草地的情景下,年均径流量增加了3.91m~3/s,草地变林地的情景下,年均径流量减少了5.16m~3/s.(4)由气候变化情景分析得出,流域的径流量变化与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系.降水量增加10%,流域的年均径流量增加了31.99m~3/s,降水量减少10%,年均径流量减少了13.87m~3/s;气温升高1℃,流域的年均径流量减少了7.91m~3/s,气温减少1℃,年平均径流量增加了8.76m~3/s.在气候变化的背景下,需要考虑降水量变化和气温变化的综合影响,通过合理优化土地利用布局来应对气候变化带来的种种问题.     

防洪堤对洪水的归槽影响研究

基于河道洪水演算原理,建立符合河流水力特性及其变化规律的流量和水位演算模型,利用实测洪水和防洪堤资料进行洪水演算,经洪水水文要素变化变化规律及其合理性的综合分析,确定防洪堤对洪水的归槽影响。应用实例的多方案演算成果表明:保护区滞洪容积占次洪水总量最大比重为9.50%的浔江防洪堤对西江中下游洪水过程的归槽影响大于对洪峰的归槽影响,而且洪水类型和干支流组合不同,影响程度也不相同:对流量过程、洪峰流量影响的最大归槽流量、最大归槽流量比重为36 200 m3/s、9.50%,2 600 m3/s、5.78%,对水位过程、洪峰水位影响的最大水位变幅为0.58 m、0.21 m;洪水归槽并未显著改变西江中下游洪水特性,干支流洪水遭遇、区间降雨和雨洪重叠仍然是形成西江中下游大洪水的主要因素;多方案演算成果相互参证,可减少误差、提高成果精度。大江大河洪水频繁并非归槽影响的结果,应结合气候和土地利用及覆被变化对水文循环影响的研究,探索流域变化环境下的洪水形成机理和演变规律。     

基于河流出水量的区域水文干旱特征及其水文频率分析——以黔中水利枢纽工程区为例

为了加强区域水文干旱预测预报系统,对区域水文干旱特征变化规律作进一步分析,基于河流出水量这一视角,以黔中水利工程区1960—2016年的逐月径流数据为基础,通过河流出水量估算,采用径流距平百分率及P-Ⅲ(PearsonⅢ)型曲线、适线法等水文频率分析法进行水文干旱特征研究。结果表明:近57年来,黔中水利工程区河流年出水量波动较大,1989年达到历史极低值,出水量总体呈递减趋势;水文干旱主要发生于黔中地区的中部区域,进入21世纪之后区域水文干旱发生得较为频繁,主要以中旱为主,各干旱程度的频率趋势依次为:轻旱中旱重旱特旱;根据P-Ⅲ型水文频率数学模型,河流出水量最小1个月低于52.70 m~3/s,最小3个月低于169.36 m~3/s,最小5个月低于313.90 m~3/s,最小7个月低于543.48 m~3/s时区域内发生20年一遇(P=95%)的水文干旱。