滨海城市雨潮遭遇联合分布模拟与设计

滨海城市河流常常遭受暴雨和潮汐顶托双重影响导致洪涝灾害,需要重视雨潮遭遇联合分布模拟与设计。以深圳市西乡河为例,采用年最大值法（AM）和超定量序列法（POT）两种选样方法,基于Copula方法模拟24 h暴雨遭遇日高潮位的联合分布特征,对比雨潮遭遇传统重现期和二次重现期差异,根据同频法和权函数法反推计算雨潮设计组合值。结果表明:雨潮边缘分布最优模型均为广义正态分布（GNO）,不同选样方法雨量分布模型参数差异明显。雨潮之间呈现较弱的正相依性,Archimedean Copulas均能较好地模拟雨潮遭遇联合分布特征,最优模型为Gumbel-Hougaard Copula。同频法反推雨潮设计组合值,二次重现期雨量和潮位均大于传统联合重现期,POT选样的潮位大于AM。权函数法选出的雨潮设计组合值,偏重于较高的潮位,雨量设计值较小。当明确了选样方法、联合分布模型和重现期类型,给定联合重现期的雨潮设计组合值是个此消彼长的过程,若选择较大的雨量设计值,则潮位值变小,反之亦然。从防洪潮设计安全角度考虑,POT选样方法及二次重现期设计更为安全。     

基于马尔科夫链模型的鄱阳湖流域水文气象干旱研究

基于气象和水文干旱的二维变量干旱状态基础上,通过一阶马尔科夫链模型对二维变量干旱状态进行频率、重现期和历时分析,建立水文气象干旱指数,从干旱灾害形成、演变和持续3方面对干旱灾害进行研究,同时预测未来6个月非水文干旱到水文干旱的概率.结果表明:(1)修河流域在干旱形成中危害大,抚河流域和修河流域在干旱演变中危害大,赣江流域和饶河流域在干旱持续中危害大;(2)鄱阳湖流域状态4(气象、水文干旱)发生的频率最高,为0.30,连续湿润或者干旱的概率最大,湿润状态(状态2)与水文干旱(状态4、状态5(气象湿润、水文干旱))的相互转移概率最低;(3)在长期干旱预测中,鄱阳湖流域从状态2转到状态4和状态5的平均概率为0.11,属最低,而状态1(气象、水文无旱)和状态3(气象干旱、水文湿润)到达状态4的概率为0.23,发生概率最大.修河流域在非水文干旱状态下未来发生气象、水文干旱状态的平均概率为0.28,是"五河"中最高的,而赣江流域在正常或者湿润状态下未来发生气象、水文干旱的概率最低,为0.18,该研究对于鄱阳湖流域水文气象干旱的抗旱减灾具有重要理论与现实意义.     

基于Copula函数的鄱阳湖水系径流丰枯遭遇多维分析

鄱阳湖流域5大水系来水变化与湖区水文极值事件有密切关系,研究径流变化特征与丰枯遭遇规律对区域防洪抗旱有重要意义.本文运用Copula函数构建了鄱阳湖水系多维径流联合分布模型,采用特枯、偏枯、平水、偏丰和特丰的径流丰枯分类,定量研究了鄱阳湖5大水系丰枯遭遇的问题,探讨了多维丰枯遭遇同步联合概率的变化特征.结果表明：鄱阳湖水系河流之间的径流具有较高的相关性,Gaussian Copula函数能较好地模拟二维至五维的径流联合分布.多条河流的丰枯遭遇随着维数的增加,丰枯组合增加,丰枯同步的联合概率明显下降,且丰枯同步的最大联合概率趋向于丰枯两端.对于相同的概率区间,非汛期径流的丰枯同步联合概率明显大于年径流和汛期径流,而年径流和汛期径流之间的丰枯同步联合概率差别较小.同处于流域北部或南部或相邻的河流之间的组合,其同步联合概率相较其他组合大,而南、北河流组合的同步联合概率相对较小.该研究可为流域水资源管理及水旱灾害预防提供科学依据.     

流域蒸散耗水率对气候和下垫面变异响应关系的稳定性研究

气候条件的变异和流域下垫面特征的改变是影响流域蒸散耗水的重要因素。本文聚焦于1900 2008年间全球83个典型流域数据,基于Budyko水热耦合平衡方程,探究100多年间不同条件下流域蒸散耗水率（AET/P）对气候和下垫面特征变异响应关系的稳定性。结果表明：(1)从长时间尺度看,大部分流域蒸散耗水率与气候干燥指数（PET/P）和流域特征参数（n值）变异的响应关系呈现较强的时间稳定性。从短时间尺度而言,半湿润流域内蒸散耗水率对干燥指数的响应系数?（AET/P）/?（PET/P）在20世纪内持续降低。不同气候条件下蒸散耗水率对流域特征参数的响应系数?（AET/P）/?（n）的变化差异显著。分不同下垫面特征来看,低n值（n<2）流域内AET/P对n值的变化更为敏感;(2)气候条件（PET/P）是大多数湿润区内蒸散耗水率的主导因素,在干旱与半干旱流域内,下垫面特征参数（n值）对AET/P贡献最大。在湿润区内,PET/P对AET/P的贡献程度随时间小幅提升;半湿润区内PET/P对AET/P的贡献度呈下降趋势。在低n值（n<2;流域持水能力较弱）流域内,n值对AET/P的贡献更多。在...     

传统旱涝急转评估指数的局限和改进

针对传统旱涝急转指数存在错漏判及无法统一旱涝急转等级划分的局限, 在明晰旱涝急转定义基础上, 提出了一种改进的标准化旱涝急转指数。通过理论模拟和案例实践, 结果表明: ①传统的旱涝急转指数变化范围较大, 且随着权重参数增大, 错判率减小但漏判率增大, 因此无法避免错漏判问题;错判情形发生在正常状态转为较为严重的涝或较为严重的涝转为正常状态, 漏判发生在相邻的旱和涝等级均较轻的情形。②改进的标准化旱涝急转指数与旱涝指数的变化范围差别较小, 旱涝急转评估可与旱涝评估(如基于气象或水文干旱指数)的分级及阈值设置保持一致, 且通过先识别相邻事件是否分别为旱、涝而避免了旱涝急转的错判, 构建的新权重项避免了旱涝急转的漏判。③作为粤港澳大湾区供水水源的东江流域旱转涝主要发生在前汛期开始的4—5月, 发生比例为33.8%;涝转旱主要发生在后汛期结束后的10月, 发生比例为18.5%;旱转涝和涝转旱并存的年份有12 a。     

滨海地区基于避咸蓄淡模式的供水安全临界流量研究——以粤港澳大湾区珠澳供水为例

枯水期咸潮入侵已经严重威胁到了感潮河流区域供水安全.本文通过构建避咸蓄淡供水模型,耦合了咸度预测、河库联合供水调度和供水安全分析模块,为依赖感潮河流为水源地的区域供水安全管理提供了一种整体思路和决策方法.以面向粤港澳大湾区珠海东部及澳门的珠江三角洲磨刀门水道取供水为例,基于潮汐、径流和风等因子及咸度实测数据,较好地拟合了基于BP神经网络的咸度预测模型,及含氯度与超标时间的曲线函数,建立了上游来水和咸度超标时间之间的联系,得到了避咸蓄淡取水时机.咸度预测与当地河库联合供水调度相结合,得到了上游枯水期来水过程的当地区域供需平衡状况.枯水期不考虑水库调蓄的资源性缺水临界需水量为3.22亿m³,水库参与调蓄的工程性缺水临界需水量为3.75亿m³.通过供水安全分析模块,基于设定的风险阈值和临界阈值识别出了不同需水规模的上游来水临界流量特征.对于当地规划的需水规模4.23亿m³,期望上游枯水期临界流量均值约为3372 m³/s.整体上来说,需水规模越大,对上游来水期望的临界流量越大,但同时还与枯水期流量分布有关.     

从化市PREE协调发展的初步研究

世纪之交来临之际,人类社会的发展模式已倾向于可持续发展,区域可持续发展面临的问题是如何使ＰＲＥＥ系统中各子系统协调发展。为了使区域可持续发展具有可操作性,量化是关键。文中从从化市区域ＰＲＥＥ系统分析入手,借助于协调度对从化市区域可持续发展进行的协调判识和评估。     

区域河川径流量时空变异特征及成因分析——以广东省为例

运用最大似然比和西沃兹信息标准的变点识别方法,对广东省主要江河1956-1999年的年径流量、汛期径流量、枯水期径流量和最小月径流量的年序列,进行均值变点和方差变点识别,得出径流量特征值存在变点的序列类型、时间位置、空间分布及时序变点前后的特征值变化状况,结合广东省降雨量序列变点识别、水利工程设施建设等气候和人类活动影...