极值分布和P-III型分布线性矩法在区域洪水频率分析中的检验

以江西省和福建省的86个水文站的年最大洪水资料为样本,在成因水文分区———模糊聚类法的基础上,采用线性矩区域综合方法进行区域洪水频率分析,并选用两种区域洪水分布线型:通用极值分布(GEV)、P-III型分布来检验这两省的洪水特性。结果表明,P-III型分布优于GEV分布。     

极值分布和P-Ⅲ型分布线性矩法在区域洪水频率分析中的检验

以江西省和福建省的86个水文站的年最大洪水资料为样本，在成因水文分区--模糊聚类法的基础上，采用线性矩区域综合方法进行区域洪水频率分析，并选用两种区域洪水分布线型：通用极值分布（GEV）、P-Ⅲ型分布来检验这两省的洪水特性。结果表明，P-Ⅲ型分布优于GEV分布。     

黄河上游梯级水电站施工洪水优化设计方法探讨--以黄河公伯峡水电站施工洪水优化设计为例

梯级水电站设计洪水方法一直是梯级水电站水文设计的难点．几十年来在黄河上游梯级电站设计中已总结出一套比较完整的设计洪水及施工洪水计算方法。通过黄河公伯峡水电站施工洪水优化设计过程，论述了该套方法．并就目前存在的一些观点及疑问给予了较为明确的回答。     

淄博市特大洪水调查分析

从流域降雨、河道水位、流量等方面，对新中国成立以来山东省淄博市主要河道实际发生的特大洪水进行了全面系统的调查分析，对实测洪水进行频率分析计算，并对历史洪水进行考证确定重现期，以期为做好历史洪水重现时水文测报预案、防御特大洪水、制定切实可行的防洪对策提供可靠依据。     

陕南秦巴山区小流域暴雨洪水成因特征及计算方法探讨

小流域洪水计算是中小水利工程水文计算不可或缺的重要部分,对工程建设影响较大,是工程建设规模及安全运行的重要因素。本文以陕南秦巴山区为例,通过对区域水资源现状、暴雨成因及类型特征进行分析,针对区域实际,结合区域内的宁强县广坪河、南郑县濂水河、佛坪县椒溪河等防洪工程的洪水计算实践,对不同的洪水计算方法进行比选研究,并对洪水成果合理性进行评价分析,结果可知:适合秦巴山区的中小流域洪水计算方法较多,而本地工程多采用水文比拟法、由暴雨推求洪水法和经验公式法。而不同计算方法所得出的成果各有差异。洪水计算成果的最后确定,应根据流域特征,水文要素、具体洪水计算方法和计算方法依据,必须科学评价,最终确定合理的洪水计算成果。     

新疆塔里木河流域洪水过程集聚性及低频气候影响

运用Cox回归模型、月频率法以及离散指数法,研究了新疆塔里木河（塔河）流域8个水文站点POT抽样和5个区域洪水序列时间集聚性特征以及受低频气候变化的影响。结果表明:受气候变化的影响,塔河流域洪水序列呈现显著集聚性特征,洪水发生频率高的时期往往也是大量级洪峰集中发生的时期,这是塔河流域洪灾损失居高不下的主要原因;Cox回归模型拟合的气候指标系数值为正值的站点和区域,气候指标正相位导致相同超过概率的洪水发生时间提前,而相同发生时间的洪水发生超过概率降低,气候指标值为负值时则相反;塔河流域大部分水文站点和区域洪水发生的超过概率均对气候指标变化有较好响应,这一现象有利于塔河流域洪水风险控制与洪灾管理;塔河流域站点洪水序列多无年际集聚性现象,而区域洪水序列的年际集聚性特征显著。     

应用超阈值抽样及Copula函数推求水库设计洪水

按照超阈值理论对洪水资料进行抽样,应用Copula函数分别建立了超阈值洪水洪峰、3d洪量和7d洪量与其发生时间的联合分布,得到了不同量级洪水在发生时间上的概率分布图,对水库汛期防洪调度运用具有一定的指导意义。同时,应用Copula函数建立了年最大超阈值洪水洪峰、3d洪量和7d洪量的联合分布,以此得到设计标准和校核标准的设计洪水,并通过同频率放大法得到了设计洪水过程线,该洪水过程线更符合水文现象的内在规律,展现了超阈值理论和Copula函数在水文洪水频率分析计算领域的良好应用前景。     

特大值处理对频率计算结果影响分析

为研究特大值处理对频率计算结果的影响,通过对木垒水文站实测资料进行频率计算,对其中一次较大洪水的考虑,采用了不同方法进行处理。再运用P-Ⅲ型曲线进行配线,得到设计频率下的设计洪水值,并对所得结果进行对比分析,以说明较大洪水视为特大洪水与否对工程设计的影响,从而给水文工程设计者提供较为合理的建议。     

敦煌西土沟沙漠洪水资源开发利用模式及成效分析

收集研究区域内雨量站历年降水量资料,水文站历年径流系列资料以及历年最大洪峰流量、洪水总量成果资料及西土沟敦煌沙漠水文实验研究站实测水文资料,调查该区域内洪水沟道的历史最大洪水。用水文学原理和方法对洪峰流量和洪水总量变化规律进行统计分析,结合敦煌西土沟流域灾害综合治理工程实施情况估算区域水资源可利用量,提出沙漠洪水资源开发利用新模式。结果表明:西土沟流域洪水灾害综合治理工程的实施探索出导流+分洪+工程防护的洪水资源开发利用模式、拦蓄洪水产生地下径流利用模式和沙漠冷水虹鳟鱼养殖到葡萄种植的区域水资源重复利用模式;有效遏制了研究区内沙漠的进一步推进并可显著增加流域内可利用水资源量,实现了区域生态治理与经济发展的良性循环。     

1998年洪水调查及评价

1998年大水后，全国水文系统开展了大规模的暴雨洪水调查分析和研究评价工作。通过对长江、松花江、珠江及闽江暴雨、河道洪水、渍口(垸)、水库拦蓄和排涝等方面进行广泛、深入的调查考证，补救了大量珍贵的水文资料，完整地掌握了暴雨洪水资料；分析确定了一批有重大影响、具有全局意义的水文数据和成果；研究提出了长江、松花江、珠江及闽江流域干支流主要站的洪水频率分析成果；分析、评价了水利工程和人类活动对洪水的影响，深化了对流域暴雨洪水特性和规律的认识；科学、系统、全面地分析评价了1998年大洪水，阐述了一些社会普遍关注的热点问题。成果具有重大的现实意义和深远的历史意义。介绍了1998年洪水调查分析及研究评价的主要成果，提出了今后在暴雨洪水调查和评价方面应该加强的工作。     

趋势变异条件下非一致性洪水频率计算方法的择优比较分析——以洞庭湖区弥陀寺站为例

受到全球气候变化和大规模人类活动等变化环境的影响,特别是长江三峡水库、葛洲坝电站等大型水电工程的兴建,洞庭湖区各站点的洪水序列发生了变异,并引发了洪水频率分布的非一致性问题。以洞庭湖区内弥陀寺站为例,采用线性趋势、非线性趋势、小波分析及希尔伯特-黄变换四种考虑趋势变异的非一致性洪水频率计算方法推求了年最大洪峰流量的频率分布,并进行了四种方法的择优比较分析。结果显示弥陀寺站年最大洪峰流量序列的均值存在显著下降趋势变异,四种方法推求的过去和现状条件下频率曲线的差异较小,而对未来时期的预测差异较大;经择优度计算与比较分析,基于非线性趋势方法所得结果为最优,且进一步得出年最大洪峰流量的频率分布在过去、现状和未来三个时期存在显著的差异,将直接影响洞庭湖区内弥陀寺站附近堤防的安全评价和区域防洪规划。     

GIS支持下的小流域设计洪水过程线推求

浙江省衢州庙源溪为典型的山区河流,庙源溪雨量丰富,河流比降大,源短流急,洪水陡涨陡落,汇流速度快,洪峰流量大。基于GIS的不规则三角网和空间分析功能,实现水文特征值等值线的内插。根据GIS获取的水文特征值,计算不同历时平均点雨量,考虑点面折算系数,得到平均面雨量。通过频率分析,获得不同频率下的设计雨量。采用瞬时单位线法,进行汇流计算,推求设计洪水过程线及洪峰流量,为制作山洪风险图,建立小流域防洪避洪保障体系提供依据。     

Geospatial analysis of surface hydrological parameters for Kyushu Island,Japan

Defining the surface hydrological parameters represents a crucial factor for the sustainable development purposes. In areas with heavy precipitation and rugged topography, these parameters control the occurrence of some natural hazards, from which the flash flood gets the most attention. Traditional methods for the assessment of the surface hydrological parameters are costly, time-consuming and provide information for limited geographic extent. On the other hand, remotely sensed data provide a cost-effective, rapid and wide aerial coverage with adequate accuracy. Geospatial analysis of these remotely sensed data provides a suitable and effective method for the reconnaissance determination of the surface hydrological parameters. In this work, digital elevation models, Landsat 8 satellite images as well as digital maps of soil and land use for Kyushu Island were acquired and analyzed using geographic information system. Surface hydrological parameters were determined in terms of watershed boundaries, soil moisture, initial abstraction as well as flash flood potentiality. Results of this research show a great correlation with historical flash flood events that occurred in the island. The northern parts of the island are subjected to the threat of flash floods. A follow-up is recommended in some areas on the island. As a conclusion, the geospatial analysis performs an accurate reconnaissance method for hydrological analysis at regional scale, which in turn guides the detailed field observation saving time and cost.

     

我国工程水文分析计算的新进展

通过对我国在工程水文分析计算的回顾,总结了近年来我国在洪水频率分析、洪水不确定性研究、人类活动及气候变化对径流的影响等方面的最新进展,提出了今后水文计算的研究方向。     

基于等可靠度法的变化环境下工程水文设计值估计方法

气候变化及人类活动影响的加剧,改变了水文极值系列产生的平稳性条件,给现行水文频率分析计算方法带来挑战,亟需发展非平稳性条件下的水文频率分析理论与方法。讨论了等可靠度法的基本思想,拓宽了该方法在变化环境下工程水文设计方面的应用,以解决变化环境下工程水文设计值中的两类问题:①对于待建工程,依据非平稳性的水文极值系列,如何推求给定标准的设计值;②对于已建工程,如何协调/调整已建工程的洪水设计值,以适应变化环境对其产生的影响。以黄龙滩1956—2014年共59年的15日洪量系列为对象,对等可靠度法进行应用示例研究,并分析了参数估计不确定性对水文设计值的影响。结果表明,在非一致性条件下,给定设计标准下的水文设计值随着工程设计使用年限的变化而变化,且设计值估计的不确定性随着工程设计使用年限的增加而增大。     

不同条件下水文要素重现期的计算方法

重现期在工程规划、设计、运行和管理中已经得到了广泛应用,然而,由于气候变化和人类活动破坏了水文频率分析中的一致性基础,致使基于一致性的重现期计算方法面临挑战,迫切需要研究新的重现期计算方法。以重现期两种不同的定义入手,给出了在水文系列满足独立性假定后重现期在一致性与非一致性条件下各自计算公式,并以广东省东江流域龙川站1956~2009年的年最大洪峰资料系列为例,分析了不同条件下重现期及其变化的特点与原因。     

拓扑克里格法与普通克里格法在区域洪水频率分析中的比较研究

依据北江(珠江流域支流)流域6个水文测站年最大洪峰流量资料,分别用Top-kriging(拓扑克里格法)和普通克里格法进行区域洪水频率估计。采用均方根误差作为频率分布线型拟合优度指标。运用线性矩法进行单站洪水频率分析,确定10、50、100、1000年一遇设计洪水值。在此基础上,从Topkriging和普通克里格法设计洪水估计不确定性和相对线性矩法单站洪水频率的估计误差两个方面比较Top-kriging和普通克里格法。结果表明:(1)Top-kriging法是更好的线性无偏估计,相比普通克里格法更适合于区域洪水频率估计;(2)Top-kriging法设计洪水估计不确定性明显小于普通克里格法;(3)Top-kriging法设计洪水估计结果更接近线性矩法单站洪水频率分析结果。     

水文多变量趋势分析的应用研究

水文频率分析需要进行一系列的假设,包括一致性、同分布性和独立性。由于水文事件通常都包含多个水文变量,例如洪水过程包含洪峰和洪量,低径流过程包括年最小月径流和年最小3个月径流等,因此近年来多变量水文分析与计算方法在水文领域中得到广泛应用。然而,多变量频率分析并未对上述假设进行检验,而是直接对频率分布进行函数拟合,不能保证得到的频率分布函数符合实际情况。引入水质研究领域内广泛使用的多变量MK检验方法,分别对长江上游干支流主要控制站点的年最大洪峰、年最大7d洪量和年最低月径流、年最低3个月径流的单变量和联合变量进行变化趋势分析。结果表明,单变量趋势分析仅仅能够检验出单个变量的变化趋势,而多变量趋势分析则能够综合检验出联合变量是否存在变化趋势。因此,为保证水文频率分析结果的准确,有必要在进行多变量水文频率分析前对单变量和联合变量进行趋势分析。