基于協(xié)變量的非一致性洪水頻率分析.pdf

1、在變化環(huán)境下，由于氣候變化和頻繁人類(lèi)活動(dòng)的影響，可能會(huì)導(dǎo)致全球水循環(huán)、冰雪消融以及流域下墊面條件發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致流域洪水徑流的成因機(jī)制發(fā)生變化，從而使得水文序列失去了一致性。在洪水序列非一致性條件下，為研究變化環(huán)境下洪水頻率分析計(jì)算問(wèn)題，本文以受氣候變化和水利水保工程措施影響較為顯著的王快水庫(kù)為例，對(duì)王快水庫(kù)入庫(kù)洪水序列進(jìn)行非一致性檢驗(yàn)，分析導(dǎo)致洪水序列非一致性的影響因子；在此基礎(chǔ)上，對(duì)水庫(kù)洪水序列進(jìn)行單變量頻率分析計(jì)算及兩變量聯(lián)合概

2、率分布計(jì)算，給出相應(yīng)的洪水分位數(shù)值及某一聯(lián)合/同現(xiàn)超過(guò)概率下的峰量組合值，為研究變化環(huán)境下洪水頻率分析計(jì)算方法提供科學(xué)思路和技術(shù)支撐。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　?。?）洪水序列的非一致檢驗(yàn)。首先，采用Pettitt檢驗(yàn)法確定最可能變異點(diǎn)，再采用 Mann-Kendall檢驗(yàn)法對(duì)洪水序列及以變異點(diǎn)為界劃分的子序列進(jìn)行趨勢(shì)分析，最后結(jié)合王快水庫(kù)控制流域內(nèi)土地利用變化情況綜合判斷，得到王快水庫(kù)洪水序列的最可能變異形式為跳躍變異，其變異

3、點(diǎn)均為1979年。
　?。?）洪水序列非一致性影響因子分析。氣候變化方面，選取常用的且與研究區(qū)域有影響關(guān)系的氣候指數(shù)，采用 Kendall秩相關(guān)和 Spearman秩相關(guān)檢驗(yàn)法研究這些氣候變量與洪水序列的遙相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，氣候指數(shù)中峰前三個(gè)月的三個(gè)月平均Nio3指數(shù)和峰前六個(gè)月的三個(gè)月平均NPO指數(shù)通過(guò)顯著性水平為0.05的檢驗(yàn)，并選取它們作為氣候因子。人類(lèi)活動(dòng)方面，由實(shí)測(cè)暴雨洪水資料系列來(lái)估算水利水保措施蓄水容量和集水面積，

4、求得水利水保工程措施的蓄水容量和集水面積分別為3.95mm和1248.72km2。在此基礎(chǔ)上對(duì)1980年前和1980年后的洪峰和最大一日洪量序列分別進(jìn)行還現(xiàn)/還原計(jì)算，以此來(lái)評(píng)價(jià)水利水保措施對(duì)洪水的影響程度，并推求水利水保工程因子。
　?。?）基于GAMLSS理論，構(gòu)建分布參數(shù)非定值的非一致性模型進(jìn)行洪水單變量頻率分析。其中，以時(shí)間為協(xié)變量的非一致性模型中，Log-Normal分布擬合最優(yōu)，在其擬合分位數(shù)灰度圖中，洪水序列均呈現(xiàn)出

5、減小的趨勢(shì)。而以氣候因子和水利水保工程因子為協(xié)變量的非一致性模型中，Weibull分布擬合最優(yōu)，其洪水分位數(shù)灰度圖能夠較好地描述了洪水序列的隨機(jī)性變化，說(shuō)明在特定氣候條件和人類(lèi)活動(dòng)影響下的洪水值應(yīng)該呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程。此外，本文給出了以氣候因子和水利水保工程因子為協(xié)變量的非一致性模型在分位數(shù)為90％、95%、98%的洪峰洪量范圍，參考該范圍，1985年水利部規(guī)劃總院（WRHPDGI）審定的王快水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水成果在枯水年可能會(huì)偏于保守，而

6、在豐水年尤其是大洪水年則有可能偏于危險(xiǎn)，說(shuō)明以固定的設(shè)計(jì)洪水值來(lái)衡量具體條件和年份下的洪水值存在一定風(fēng)險(xiǎn)。
　?。?）以基于GAMLSS模型得到的單變量最優(yōu)非一致性分布作為邊緣分布，構(gòu)建兩變量聯(lián)合分布。在邊緣分布參數(shù)非定值的情況下，只有Gumbel-Hougaard Copula函數(shù)符合構(gòu)建洪峰序列和最大一日洪量序列的聯(lián)合分布。其中，以時(shí)間為邊緣分布協(xié)變量的情況下，同一聯(lián)合超過(guò)概率、同現(xiàn)超過(guò)概率的峰量組合值（等值線），均出現(xiàn)下降趨