30608.基于copula函數(shù)的黃河下游水位概率預(yù)報(bào)初步研究

1、摘要基于Copula函數(shù)的黃河下游水位概率預(yù)報(bào)初步研究學(xué)科名稱：干旱環(huán)境生態(tài)學(xué)作者姓名：張曉芳導(dǎo)師姓名：秦毅教授作者簽名：導(dǎo)師簽名：摘要黃河下游近十幾年來由于主河槽淤積致使河道過流能力大大降低，洪水位升高，河勢(shì)擺動(dòng)，防汛安全不容忽視。而且黃河下游屬于變動(dòng)河床，河床沖淤劇烈，水位變化無常。對(duì)于這樣的特殊河道，僅有流量預(yù)報(bào)還不能滿足防洪的需要，還必須同時(shí)進(jìn)行洪水位預(yù)報(bào)，目前常用的確定性水位預(yù)報(bào)由于不適應(yīng)水位的隨機(jī)變化，表現(xiàn)出極大的不確定性，

2、存在精度低、預(yù)見期短或者無預(yù)見期等問題。針對(duì)該問題，本論文從研究隨機(jī)現(xiàn)象出發(fā)，以黃河下游夾河灘站為對(duì)象，建立了以Copula函數(shù)為基礎(chǔ)的水位條件概率預(yù)報(bào)模型，并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。研究成果對(duì)黃河下游水位預(yù)報(bào)有一定的意義，其主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：1對(duì)夾河灘站的年際年內(nèi)水位流量關(guān)系變化特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：水位流量關(guān)系不僅存在年際間的差異；年內(nèi)同流量下水位也不相同，次洪的水位流量關(guān)系多呈現(xiàn)顯著的順時(shí)針繩套關(guān)系。復(fù)雜多變的水位流量關(guān)系實(shí)質(zhì)上是

3、來水來沙條件和邊界條件相互作用的綜合反映，其影響因素主要有來水來沙特性，前期河底高程，斷面形態(tài)，漫灘流量，洪水過程形態(tài)，河勢(shì)變化等。2通過初步相關(guān)分析，認(rèn)為洪峰水位與洪峰流量，前8小時(shí)水位、水面寬和斷面面積相關(guān)關(guān)系顯著，為便于計(jì)算，采用主成分分析對(duì)四個(gè)因子進(jìn)行綜合，得到兩個(gè)主成分。在此基礎(chǔ)上分別建立二維Copula、三維Copula，其中二維Copula采用相關(guān)指標(biāo)法率定參數(shù)，結(jié)果表明NO12Copula擬合優(yōu)度最佳。三維Copula的

4、率定采用兩步法，首先采用參數(shù)方法和非參數(shù)核密度方法進(jìn)行邊際變量的估計(jì)，并進(jìn)行比較，然后采用極大似然法率定Copula函數(shù)的參數(shù)，結(jié)果表明在非參數(shù)估計(jì)基礎(chǔ)上建立的GHCopula為最優(yōu)多元聯(lián)合概率分布形式。3利用模型對(duì)夾河灘(二)站1994年之后的洪水進(jìn)行預(yù)報(bào)檢驗(yàn)，結(jié)果表明：率定出的Copula函數(shù)都能較好的擬合經(jīng)驗(yàn)聯(lián)合頻率，給定條件時(shí)的理論條件概率能反映經(jīng)驗(yàn)條件頻率的變化趨勢(shì)，雖然值不一定完全相等，而且兩變量的檢驗(yàn)結(jié)果要比三變量的好，由