平稳过程的交叉理论作西江洪水水位极值特征诊断

选取1900-2006年共107年的西江梧州站的年最高水位资料作为考察序列,先对序列进行正态平稳性检验,再运用交叉理论推导的公式计算出西江各级大洪水水位的极值出现次数、持续时间和间隔时间。理论推导和实例计算表明,运用交叉理论诊断西江洪水水位的极值特征量的方法具有较好的可行性和可靠性,误差少于5%,对西江洪水水位的长期预测有一定的应用价值。     

西江年最高水位与流域气温和降水变化关系分析

利用西江年最高水位及流域气象测站的气温、降雨量资料,运用阶段性分析、M-K检测和交叉谱分析等方法,对西江年最高水位与流域气候变化的关系进行分析。结果表明:西江年最高水位、流域年平均气温和夏季降水量各序列都具有显著的阶段性特征和年代际变化特征,三个序列在1950年之前和1993年之后分别都是显著正距平,而1950—1965年及1980—1991年分别为显著负距平。流域年平均气温序列发生了显著增暖的突变,但西江年最高水位和夏季降水量突变不明显。年最高水位与年平均气温在20～40年、5.0～5.7年和2.4～2.5年周期上,与夏季降水量在10～40年、4.4～5.7年、2.9～3.6年和2.1～2.2年周期上都呈显著的同位相演变趋势。      

运用体积降水量预测2008年西江洪水的方法

针对2008年西江流域大洪水期间提出了体积降水量的概念及其计算方法,在计算出西江流域和其各子流域逐日和总体积降水量的基础上,将体积降水量与水文站的水位进行了对比分析,并建立洪水水位预测的计算公式。结果表明:可以提前3天作出西江下游水位的预测,如果利用数值天气预报产品在预报体积降水量方面的优势,可以进行体积降水量的客观预报,为防汛工作提供重要的依据。     

高要西江洪涝水位预测

本文利用高要市１９４９～１９９８年水文资料以及西江流域封开、德庆、高要三个代表站的降水资料,分析影响西江洪水的因素,找出相关规律,以便作出较准确预测,减少洪涝灾害。１ 西江洪涝的预报１．１ 西江水位的定义 根据西江下游高要市的水文资料以及历年受灾情况,对水位定义如下： ９．０＜Ｈ＜１０．５为警戒水位［１］ １０．５＜Ｈ＜１１．０为危险水位; Ｈ＞１１．０为灾害水位; 其中Ｈ为高要最高水位（ｍ）． 据此划分,５０年中达危险水位的有２１年（表１）,出现频率为４２％,平均２．５年出现一次;达灾害水位的有１６年…     

暴雨诱发富水流域洪涝灾害风险研究

采用历史灾情分析、统计、水文模型及水动力模型等方法,分析富水流域上游历史洪水过程特点、致洪降水时程特征;以年最大致洪降水序列为基础,采用耿贝尔极值I型分布法求取上游不同重现期面雨量,运用新安江模型模拟100a一遇暴雨诱发的洪水流量线,并以此为基础,分析下游洪涝风险,模拟溃堤风险下的淹没情景。结果表明:富水上游一个洪水过程持续24~72 h,多为单峰型;暴雨诱发的洪水过程占总数77%,诱发洪水的暴雨多为区域性强降水,100 a一遇致洪暴雨过程诱发的洪水可使库水位超过历史最高水位;在设计的溃口条件下,阳新县部分村镇有淹没风险。     

诊断天气气候时间序列极值特征的一种新方法

将平稳过程的交叉理论用于天气气候极值分析,提出了一种诊断天气气候时间序列极值特征量的新方法,在正态假设下,推证出天气气候记录中,极值出现频数、持续时间和等待时间的估计公式,论证了极值出现频数与其频谱结构的对应关系及其相互推算方法.实例应用表明,其理论计算值与实测值相当一致,这种方法对于气候变化诊断与预测和天气预报具有很强的实用价值.     

我国南方输电线路覆冰极值序列重建试验

基于我国南方有覆冰数据记录的气象站冰厚年极值及同期气象要素观测资料,统计分析多种气象因子对覆冰年极值形成条件频次分布的影响,归纳出了最易于出现覆冰年极值的温度、风速和湿度条件。在此基础上,通过对西南地区威宁、金佛山、峨眉山和三穗4站覆冰年极值与其相应气象变量的进一步分析,建立了覆冰极值序列的回归模型。根据现有气象站电线结冰资料及其对应时段的常规气象要素资料,对气象站电线结冰年极值序列进行重建试验,试验结果表明不同气候背景下覆冰极值序列的回归模型有显著差异。独立样本的交叉检验结果显示,威宁站年极值序列的回归模型效果较理想,重建序列能够较好地模拟覆冰的极值序列。     

梧州6.23大洪水

1洪水发生情况自2005年6月13~22日受高空低槽、低空切变线和地面低压共同影响,广西出现持续大范围大雨、暴雨、局部大暴雨的强降水天气过程,致使西江、桂江、浔江河水急剧上涨。6月18日09时西江梧州水位到达警戒水位(17.30m),20日02时开始,洪水以每小时超过20cm速度急速上涨。6月21日20时,梧州市拉响了河东防洪堤洪水漫顶进水的第一声预警警报,6h内高程27m以下的人员和物资必须撤离到28m以上。22日05时,响起了河东进水的紧急警报,低水位的人员必须马上撤离,22日06时50分,洪水漫过梧州市河东防洪堤顶,07时水位高达25.43m,超警戒水位8.13m,并…     

2012年8月6日谷城倒塔事故与暴雨洪涝影响调查分析

利用现场调查方法,对2012年8月6日谷城500 KV十樊一回#170倒塔事故的现场损害状况、洪水淹没范围等进行调查梳理;使用资料调查方法,对灾害发生时段的水文、气象以及发生区域内的水库、河道工况、自然地理等进行调查整理.最后,运用数理统计方法对水位、流量及降水等要素极值进行推算,并利用二维水动力模型模拟洪水路径及淹没...     

利用随机模拟研究极值天气的预报模型试验

将随机过程的交叉理论应用于天气气候极值分析，以长江三角洲地区逐月最高最低气温为例，说明了交叉理论在极值研究中的作用。基于该理论，对上海市近100a一月气温序列，用随机模拟的方法讨论了极端温度出现的频数、持续时间、时间间隔等参数对于气候变化的敏感性，并根据气候变化趋势，预测了未来气候极值统计特征的变化规律。     

黄海西部海洋工程风、浪设计参数的分析和计算

使用黄海西部站点观测、船舶记录及海洋调查资料，建立计算海面风速的转换关系式。综合转换风速、台风报告或台风风场计算风速，分七个区块建立年最大风速序列；藉助极值Ⅰ型概率分布，推导了各区不同重现期的大风极值。开发使用美国SOWM波浪谱模式产品，推导了二个格点上不同重现期的波高极值，该值与近海波浪计算值一起组成合理的极端波高分布。     

低温与洪水

我县位于西江两岸,地势较低,县城海拔高度32.5米左右。每年6—8月,西江洪水上涨到30米以上,低洼地就会受淹;上涨到32米以上,部分村庄和商店就会受洪水的威胁。能否提前2—3个月作出洪水的予报呢?我们以“春寒夏涝”的农谚为线索,普查本站历史资料,发现本站3月下旬的平均气温,3月下旬日平均气温≤15℃的低温天数与当年洪水水位的高低有较好的关系。     

梧州6．23大洪水

自2005年6月13～22日受高空低槽、低空切变线和地面低压共同影响，广西出现持续大范围大雨、暴雨、局部大暴雨的强降水天气过程，致使西江、桂江、浔江河水急剧上涨。6月18日09时西江梧州水位到达警戒水位（17．30m），20日02时开始，洪水以每小时超过20cm速度急速上涨。6月21日20时，梧州市拉响了河东防洪堤洪水漫顶进水的第一声预警警报，6h内高程27m以下的人员和物资必须撤离到28m以上。22日05时，响起了河东进水的紧急警报，低水位的人员必须马上撤离，22日06时50分，洪水漫过梧州市河东防洪堤顶，07时水位高达25．43m，超警戒水位8．13m，并仍以每小时1lcm速度E涨。     

基于GEV分布的天山开都河洪水频率特征分析

本文选择天山开都河流域为研究区,基于巴音布鲁克和大山口2个水文站1957-2011年的日径流量观测资料,采用年最大值法（AM）抽取径流序列样本,用线性趋势法、Mann-Kendall趋势检验和Pettitt检验分析年最大日流量、春季最大日流量和夏季最大日流量序列的变化规律;并运用广义极值分布（GEV）对标准化的最大日流量序列进行拟合,分析洪水频率的变化特征。结果表明：提取的6个最大日流量序列均不存在明显的趋势性,且突变点不显著;其中巴音布鲁克站年最大日流量、春季最大日流量和大山口站年最大日流量序列近似服从Frechet分布,而大山口站春季最大日流量、夏季最大日流量和巴音布鲁克站夏季最大日流量序列则服从Gumbel分布。1980年代以来,开都河流域洪水的发生频次明显增加;巴音布鲁克站夏季洪水次数持续增加,大山口站春季和夏季洪水次数均呈增加趋势,且春季洪水出现时间均有所提前。春季显著升温与冬季降水增加,是春季融雪性洪水出现时间和水量变化的主要原因;而夏季降雨量和降雨频率显著增加,是夏季洪水形成与频率变化的主导因素。     

基于FloodArea模型的龙须河流域暴雨洪涝淹没模拟研究

选取龙须河流域内及周边气象区域站和国家站的逐日降雨量资料,采用广义极值分布函数来进行拟合优度检验并计算出不同重现期的致洪面雨量。将不同重现期致洪面雨量、小时雨型分布、高程数据代入FloodArea模型进行洪水淹没模拟,得到不同重现期下面雨量淹没范围和水深。结果表明:龙须河流域中下游水位上涨明显,靠近龙须河中游的荣华水文站点模拟水淹最深,出现2次涨水,模拟水位上涨超过3m,通过和实际水文站数据对比,洪水发展过程、最高水淹深度要滞后于降水峰值5-7小时,且与实际的水文站的水位差较吻合,证明FloodArea模型在龙须河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,为暴雨洪涝灾害风险评估和预警业务提供较好的技术支撑。     

湖南省短历时降水极值分布拟合与应用

选择适宜的极值分布模型有助于提高极值序列再现期极值的准确度。基于1981—2010年湖南省97个地面气象观测站逐时降水观测资料,构建逐站年和季1 h、3 h、12 h最大降水量序列,运用Pearson-Ⅲ型、Gumbel、对数正态、Cauchy和Weibull 5种分布函数对湖南省3种短历时最大降水量序列进行极值分布拟合。结果表明：1981—2010年湖南省中北部地区3种短历时降水极值分布符合Gumbel分布模型,Weibull分布次之;湖南省南部地区3种短历时降水极值分布则仅符合Gumbel分布模型。在此基础上,应用Gumbel分布模型估算湖南省各站重现期为百年的降水极值,结果表明1 h、3 h、12 h的年降水极值高值中心分别位于湘东南地区、湖南省西部地区和湘西北地区;各季降水极值中心与年极值中心略有不同。     

非正态分布的天气气候序列极值特征诊断方法研究

推广了非正态假设下的交叉理论,且将其用于极值特征的诊断,并从理论上导出了适用性更广的基于Gamma分布和负指数分布的极值特征量诊断公式及其样本估计式.以有关降水要素的时间序列为例,说明了这种方法在天气气候诊断与气候影响研究中的应用前景.     

水文模型在计算中小流域致汛临界面雨量中的应用

在设定致灾标准的前提下,运用水文模型模拟降水和流量关系,反推不同基础水位达到致灾标准所需要的雨量,探讨中小流域临界面雨量计算的新方法、新思路。以湖北省荆门漳河流域为例,选取控制流域3/4面积的漳河水库为控制站点,利用新安江水文模型,通过1956—2012年36场洪水的模拟率定水文模型的参数,在此基础上结合漳河水库防洪能力,利用水文模型反推计算漳河水库不同基准水位、不同雨量分布条件下的致汛临界面雨量(到达汛限水位所需的面雨量)。结果表明:利用水文模型反推计算中小流域临界面雨量,能直观给出漳河水库不同基准水位、不同降水分布条件下的洪水入库过程曲线、水位变化过程曲线以及流域致汛临界面雨量,意义明确,技术方法可行,能有效丰富中小流域临界面雨量的计算方法。     

南京过去100年极端日降水量模拟研究

在南京过去100年日降水资料的基础上,利用极值理论中的区组模型和阈值模型分析了极端日降水分布特征.首先通过广义极值(GEV)模型模拟了日降水的年极值序列(AMDR),用极大似然估计(MLE)方法计算了模型的参数,并借助轮廓似然函数估计出参数的精确误差区间,同时采用4种较直观的诊断图形对模型的合理性进行全面评估,结果表明Frechet是区组模型中最适合描述极端日降水分布特征的函数.其次,将日降水序列分3种情景构建极值分布的阈值模型(GPD),考察了观测数据的规模对应用该模型的限制,重点讨论了如何针对给定观测样本选择合适的阈值收集极值信息.分析结果认为,长度不小于50年的气候序列,采用24 mm的日降水量作为临界阈值均能进行GPD分析.该阈值处于年降水序列第91个百分位附近,即对目前长度为50年左右的日观测资料,第91个百分位点以上的数据基本能满足GPD研究的需要.另外,根据GEV和GPD对未来极端降水重现水平的推断情况,GPD预测值的置信区间要比GEV的窄,极值推断的不确定性相对也较小,更适合用于研究中国目前规模不大的气候资料.最后,对GPD模型的形状参数和尺度参数进行变换,分别引入描述线性变化的动态变量,分析降水序列中潜在的变异行为对极值理论应用的影响.这种变异包括降水序列中长期的均值变化及百分位变化,从模拟结果看,暂未发现资料变异行为对极值分析产生显著于扰.     

黄淮地区降水极值统计特征的研究

利用黄淮地区22个台站1956－2000年逐日降水资料，用交叉理论和EOF方法，计算并分析了黄淮地区日降水量≥25mm的极端降水特征，结果表明，黄淮地区各极值特征主要表现形式为全区一致型、南北差异型，东西差异型，黄淮地区降水极值频率及极值降水的平均持续时间都向于减少，大－暴雨的降水次数及每次降水的平均持续时间决定年降水量。