樣本非一致性條件下洪水的分析與計(jì)算.pdf

1、大清河流域由于興建大量防洪和水保工程,導(dǎo)致流域下墊面發(fā)生顯著變化,實(shí)測(cè)水文序列(洪水、徑流等)不再滿足一致性假定,基于傳統(tǒng)的水文頻率分析法在下墊面變化條件下得到的設(shè)計(jì)成果應(yīng)用到工程水文設(shè)計(jì)中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為研究下墊面變化對(duì)設(shè)計(jì)洪水及水庫(kù)調(diào)洪的影響,探討下墊面變化條件下水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水的推求及調(diào)洪計(jì)算等問題,本文以大清河南支沙河上游王快水庫(kù)為例,采用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法直接對(duì)水庫(kù)非一致性洪水序列進(jìn)行頻率分析計(jì)算;基于非一致性洪水序列設(shè)計(jì)值推

2、求了下墊面變化條件下水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水,并進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算,給出了下墊面變化對(duì)水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水及水庫(kù)調(diào)洪的定量影響,以期為下墊面變化條件下大清河流域設(shè)計(jì)洪水的修訂及防洪調(diào)度提供技術(shù)支撐。主要研究?jī)?nèi)容與成果如下:
　　(1)基于傳統(tǒng)的水文序列變異診斷理論,提出了非一致性水文序列變異點(diǎn)綜合診斷方法,分為初步診斷、詳細(xì)診斷、綜合診斷三個(gè)步驟。其中,在詳細(xì)診斷中,提出了基于 MWP檢定的水文序列變異區(qū)間診斷方法,該法結(jié)合其他方法的診斷結(jié)論,可方便

3、確認(rèn)變異點(diǎn)的具體位置。通過對(duì)王快水庫(kù)各洪水序列進(jìn)行變異點(diǎn)綜合診斷,表明各序列均發(fā)生變異,變異點(diǎn)均為1979年。
　　(2)采用混合分布及條件概率分布直接對(duì)王快水庫(kù)各非一致性洪水序列進(jìn)行分布擬合,以K-S檢驗(yàn)及AIC準(zhǔn)則選擇各序列的最優(yōu)分布。基于最優(yōu)分布擬合結(jié)果,計(jì)算王快水庫(kù)非一致性序列單變量分布洪水設(shè)計(jì)值,運(yùn)用同頻率放大法對(duì)水庫(kù)1963年典型洪水過程進(jìn)行放大,得到基于非一致性序列單變量分布法的設(shè)計(jì)洪水過程線。與水庫(kù)不考慮下墊面變化

4、(不考慮變異)的原序列P-Ⅲ曲線擬合設(shè)計(jì)成果對(duì)比表明,洪峰、年最大1日洪量、年最大6日洪量設(shè)計(jì)值減小幅度均小于10％,年最大3日洪量設(shè)計(jì)值減小幅度為1%-15%左右。
　　(3)考慮峰量相關(guān)性,基于水庫(kù)年洪峰序列、年最大6日洪量序列的邊緣分布結(jié)果,運(yùn)用Copula函數(shù)構(gòu)建二者的聯(lián)合分布,對(duì)兩變量聯(lián)合重現(xiàn)期、兩變量同現(xiàn)重現(xiàn)期及特定條件下的洪峰、洪量條件頻率進(jìn)行了分析,計(jì)算了非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布設(shè)計(jì)值,采用變倍比放大法,推求

5、了基于非一致性序列兩變量聯(lián)合分布的設(shè)計(jì)洪水過程線。與非一致性序列單變量分布對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)成果及不考慮變異的原序列P-Ⅲ曲線擬合設(shè)計(jì)成果對(duì)比表明,非一致性序列兩變量聯(lián)合分布洪水設(shè)計(jì)值均大于非一致性序列單變量分布洪水設(shè)計(jì)值;基于非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布法得到最大6日洪量設(shè)計(jì)值比原序列P-Ⅲ曲線擬合得到最大6日洪量設(shè)計(jì)值大,但洪峰設(shè)計(jì)值與原序列P-Ⅲ曲線擬合得到的洪峰設(shè)計(jì)值相比,依不同的重現(xiàn)期對(duì)比結(jié)果有所不同。當(dāng)重現(xiàn)期大于等于200年時(shí),非

6、一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布法得到的洪峰設(shè)計(jì)值小于原序列對(duì)應(yīng)的洪峰設(shè)計(jì)值,當(dāng)重現(xiàn)期小于200年時(shí),非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布法得到的洪峰設(shè)計(jì)值大于原序列對(duì)應(yīng)的洪峰設(shè)計(jì)值。
　　(4)將基于非一致性洪水序列單變量分布法得到的設(shè)計(jì)洪水過程和基于非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布法得到的設(shè)計(jì)洪水過程分別作為水庫(kù)入庫(kù)洪水過程,按給定的調(diào)洪規(guī)則,對(duì)王快水庫(kù)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算,將得到的調(diào)洪成果分別與傳統(tǒng)方法對(duì)應(yīng)的調(diào)洪成果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:非一致性

7、序列單變量分布設(shè)計(jì)洪水過程對(duì)應(yīng)的最高庫(kù)水位及最大泄量均小于傳統(tǒng)方法對(duì)應(yīng)的最高庫(kù)水位及最大泄量,其中,最高庫(kù)水位減小值在1m之內(nèi),最大泄量減小幅度不超過5%;非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布設(shè)計(jì)洪水過程對(duì)應(yīng)的調(diào)洪成果與傳統(tǒng)方法的調(diào)洪成果相比,依不同的重現(xiàn)期對(duì)比結(jié)果有所不同,當(dāng)重現(xiàn)期小于或等于200年時(shí),最高庫(kù)水位及最大泄量有所增加,最高庫(kù)水位增加值在2m以內(nèi),最大泄量增加幅度在1%以內(nèi);當(dāng)重現(xiàn)期大于200年時(shí),最高庫(kù)水位及最大泄量有所減小,