考虑局部趋势的非一致性水文频率分析方法

变化环境下水文序列常表现出非一致性,导致基于独立同分布假设的频率分析方法受到严峻挑战,故亟需研究适用于非一致性水文序列的频率分析方法。针对具有趋势变异的水文序列,提出了一种考虑局部趋势的非一致性水文频率分析方法:以具有局部与整体趋势识别能力的滑动窗口趋势分析法诊断序列;构造时变概率分布模型组,采用融合了贝叶斯理论的广义极大似然法估计模型参数;优选模型并按照等可靠度原则推求设计值及置信区间。应用该方法对甘肃石羊河流域红崖山水库站年径流量序列开展了实例研究,结果表明从设计值及95%置信区间角度看,所提方法与现行的一致性频率分析方法及考虑整体趋势的时变分布方法相比存在一定的差异,揭示了在准确识别序列局部或整体趋势成分的基础上,开展非一致性水文频率分析有助于合理估计设计值。     

多调查期洪水频率计算及参数估计公式推导

基于实测极值流量系列进行水文频率分析时,为了提高系列的代表性及洪水估计的可靠性,常将历史洪水信息融合到实测系列构成不连续样本。考虑到目前给出的不连续样本经验频率计算方法多数是针对单个调查期,本文提出了适用于多个调查期不连续样本的经验频率计算方法,同时推导了均值(EX)和变差系数(Cv)的矩法计算公式,并将该方法应用于某水文站年洪峰系列的频率分析中。     

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。     

广义极值分布及其在水文中的应用

广义极值分布,包括Ｉ型、Ⅱ型和Ⅲ型,是一套完整的统计分布。以往,由于研究不足,常常只能采用极值Ｉ型分布,使应用受到了限制。本文中,详细地探讨了广义极值分布的统计特性,首次研制了该分布的离均系数表,并给出了水文频率计算中的示例。分析表明,应用广义极值分布,也能得到较好的适线结果。特别是有了离均系数表,对水文频率分析和各类统计计算是十分方便的。     

变化环境下海河流域天然河川径流丰枯概率演变规律

海河流域天然河川径流持续衰减,水文丰枯情势显著变化,亟需研究适用于非一致性水文序列的丰枯概率计算方法。基于标准化径流指数、GAMLSS模型等方法,提出一种不同等级丰枯水事件期望发生次数和期望等待时间的计算方法,研究变化环境下海河流域天然河川径流丰枯概率的演变规律。结果表明：(1)径流丰枯概率呈现出显著的枯增丰减趋势;(2)同传统的一致性分布等多类概率分布相比,以时间t为协变量的LOGNO分布拟合流域径流系列的效果最优,且基于该分布计算的期望发生次数更接近于历史实际;(3)非一致性最优模型不同情景条件下计算的流域极端枯水和极端丰水事件的期望等待时间分别为4.9～9.4 a、14.5～36.0 a,说明海河流域近期发生极端枯水的概率远大于极端丰水。     

基于典型解集模型的非一致性年径流过程设计方法

由于受人类活动和气候变化的影响,水文序列失去了一致性。为了适应变化环境对灌溉、供水工程设计的要求,提出了基于典型解集模型的非一致性年径流过程设计方法:首先,采用水文变异诊断系统对径流序列进行年际和年内分配情势变异分析;其次,根据年际变异和年内分配情势变异的时间点,将径流序列分段;再次,基于径流年际变异诊断结果,采用变化环境下非一致性水文频率计算方法计算年径流变异前后过去、现状或未来水平年不同保证率下的设计年径流值;最后,基于径流年内分配变异诊断结果,在径流年内分配变异前后利用典型解集模型进行年径流过程设计。以东江河源站为例,进行了非一致性年径流过程设计,并与未考虑"非一致性"影响的年径流过程设计结果进行比较,发现河源站设计年径流过程受"非一致性"影响显著。     

考虑抽样不确定性的水文设计值估计

水文频率分析计算过程中,水文极值样本系列容量一般都较小、代表性不高,使得水文设计值估计具有不确定性。利用Bootstrap方法,研究样本抽样不确定性对水文设计值的影响。与传统水文频率分析方法相比,基于Bootstrap方法不仅可提供设计值的点估计和区间估计,同时能够对设计值的不确定性进行定量评价。此外,基于Bootstrap技术,结合矩法、权函数法及线性矩法,设置3套方案,分析了该方法在不同参数估计方法间的有效性。以南通市1970-2011年共42年的年降雨量数据资料为例,对所提方法进行实例应用分析,结果表明,从期望设计值、90%置信区间及最终设计值角度而言,基于所提方法的设计成果受参数估计方法的选取影响不大,且可回避规范中B值诺莫图通用性较差及误差显著问题。     

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。     

变化环境下石羊河流域年径流频率计算

受气候变化与人类活动的影响,水文序列一致性遭到破坏,传统的频率计算方法受到挑战。针对石羊河流域8条河流年径流量序列,在基于水文变异诊断系统进行变异分析的基础上,采用条件概率分布法和混合分布法进行了变化环境下的年径流频率计算。结果表明,石羊河流域年径流量序列以向下跳跃变异为主,变异年份多集中在1960年附近;变异序列的两种分布均通过K-S检验,最优分布的拟合效率系数均大于0.97;对比由考虑变异的理论分布与不考虑变异的一致性P-III型分布确定的设计年径流量,当设计频率高于90%时,大靖河与西营河的设计年径流量值相差较大。因此,石羊河流域新建水利工程的规划设计,应适当考虑水文资料的变异特性,选择合理的频率分析方法确定设计年径流量。     

广义极值分布的适线法应用

广义极值分布频率曲线,也可采用均值、变差系数和偏态系数等三个统计参数来进行计算。通过建立离均系数表,可以方便地进行频率分析计算。现以澧水某站年最大流量系列为例,采用广义极值分布的适线法进行频率分析计算,成果表明广义极值分布具有一定适应性。     

基于混沌神经网络理论的城市地面沉降量预测模型

通过分析城市地面沉降量时间序列的非线性动力学系统,认为该时间序列具有混沌特性。在此基础上,通过相空间重构的方法建立了用于城市地面沉降量预测的混沌神经网络模型;并利用此模型对高桥地面沉降量进行了预测,并和实际监测沉降量进行了比较,最大绝对预测误差为1. 7,预测的平均误差为0. 0833,研究结果表明,应用混沌神经网络模型进行城市沉降预测是可行、精确的。     

山东省枣庄市矿山环境地质问题及恢复治理

枣庄市是一座资源型城市．矿产资源的开发利用产生了一系列矿山环境地质问题。本文针对矿业活动产生的不同问题,提出了相应治理措施和方法．对开采沉陷区土地进行生态工程综合复垦;对固体废物和矿井水则区别不同情况进行资源化利用。上述措施和方法在枣庄煤矿区的推广．既节约了大量土地,又大大改善了矿区生态环境质量,取得了良好的社会、经济、环境效益。     

电渗固结中的界面电阻问题

结合试验对电渗固结中的界面电阻问题进行了详细的分析和探讨,提出了界面电压降假定,在该假定的基础上,经过一系列理论推导,给出了一个简洁的界面电阻表达式,这将有助于我们对电渗固结的电流以及能耗做出更为准确的估计。     

复杂应力条件下土体各向异性及其建模思路

由于加荷方式不同,土体在复杂应力状态下在各主应力方向上应力-应变关系表现出显著应力各向异性,在常规三轴试验基础上,采用经典弹塑性理论各向同性土体模型对此不能合理描述。通过真三轴试验,总结应力各向异性柔度矩阵规律,结合试验规律进行相应理论研究,用非线性各向异性弹性矩阵代替弹塑性模型的弹性矩阵,用具有各向异性屈服准则的弹塑性模型描述塑性部分,建立非线性各向异性弹性-塑性模型,可以改善柔度矩阵矩阵形态,反映复杂应力状态下土体应力各向异性特征。     

由实测暴雨推求设计洪水方法的探讨

基于南方湿润地区洪水由暴雨形成的特点，可根据实测暴雨资料分析流域代表性产、汇流参数，将历年最大面暴雨系列转换为对应的洪水系列，并由该洪水系列作为样本来计算洪水统计参数。实例分析结果表明，与实测洪水计算结果相近，该方法不但克服了山区河流雨洪同频率的假定，而且还为研究暴雨形成洪水的产、汇流机制，创造了一定的条件。     

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。     

Flood estimation in Mahanadi river system,India using partial duration series

Flood frequency analysis is a pre-requisite for setting up and safeguarding of many hydraulic structures, such as dams, barrages, check-dams, culverts and urban drainage systems. In the flood frequency analysis, partial duration series (PDS) may be considered when dealing with values exceeding certain limits causing floods. In fact, the PDS is capable of getting more information about extreme events than the annual maximum series (AMS). Additionally, an assumption that, the magnitude of the extreme events of a PDS is best described by a generalized Pareto (GP) distribution. The present work investigates the at-site flood frequency analysis to find the average number of peaks (λ) for modelling the PDS on the basis of the PDS/GP assumption and variability in the GP parameters coupled with the quantile estimation with an increase in the value of average number of peaks (λ) each year in the Mahanadi river system, Odisha, India. Also, to verify the PDS/GP assumption we tested seven different frequency distributions (Exponential, Gumbel, logistics, generalized extreme value (GEV), Lognormal (LN), generalized logistics (GL) and Pearson Type 3). Extensive daily discharge data collected from 23 gauging sites were used for the analysis. The results indicate precision and stability of GP distribution parameters for λ?=?4 for almost all the discharge sites. The peak flood estimated for various return periods in the Mahanadi river system using GP distribution is endowed with high correlation statistics for this λ value.     

车尔臣河出口径流量的还原分析

车尔臣河是巴州南部产水量最大的以冰雪融水为主要补给来源的山溪性河流,出山口处无水文站,在距车尔臣河山口以下85 km处设立有国家基本水文站—且末水文站,该站是唯一一个控制车尔臣河水量的站点,本文通过两次同期在且末水文站和且末水文站上游50 km处的巴什克其克电站和且末水文站上游85 km处的出山口处的对比观测的资料,分...     

An application of Green’s function technique for computing well inflow without radial flow assumption

Well modeling plays an important role in numerical reservoir simulation. The main difficulty in well modeling is the difference in scale between the wellbore radius and well gridblock dimension used in the simulation. The Peaceman equation is widely used in reservoir simulation to match gridblock pressure to the local solution of the diffusivity equation describing the flow near the well. However, this approach was developed under the assumption of radial flow. At the same time, the well inflow equation can be solved within the Green’s function (GF) formalism which allows the solution to be obtained without the assumption of radial flow. The GF solution can be presented as a series over the eigenvalues of the Laplace differential operator. However, this series converges conditionally and its direct summation is time-consuming. In Posvyanskii et al. (2008), a method for fast summation of such a series was proposed and successfully applied for analyzing the pressure build up curves. In this paper, we adopt the same technique for calculating the well indices for horizontal, slanted and partially penetrated wells. Additionally, the role of different boundary conditions is considered. The semi-analytical expressions for well indices are obtained and compared to the solution of the Peaceman equation. It is shown that in some cases, the difference between these solutions can be significant. The use of the obtained expression in numerical flow simulation allows well inflow to be modeled with high accuracy even on a coarse grid.     

Development of quartz c-axis crossed/single girdles under simple-pure shear deformation: Results of visco-plastic self-consistent modeling

Quartz c-axis fabrics are widely used to determine the shear plane in ductile shear zones, based upon an assumption that the shear plane is perpendicular to both the central segment of quartz c-axis crossed girdle and single girdle. In this paper the development of quartz c-axis fabric under simple-pure shear deformation is simulated using the visco-plastic self-consistent (VPSC) model so as to re-examine this assumption. In the case of no or weak dynamic recrystallization, the simulated crossed girdles have a central segment perpendicular or nearly perpendicular to the maximum principal finite strain direction (X) and the XY finite strain plane, and at a variable angle relative to the imposed kinematic framework that is dependent on the modeled flow vorticity and finite strain. These crossed girdles have a symmetrical skeleton with respect to the finite strain axes, regardless of the bulk strain and the kinematic vorticity, and rotate in a way similar to the shear sense with increasing bulk strain ratio. The larger the vorticity number the more asymmetrical their legs tend to be. In the case of strong dynamic recrystallization and large bulk strain, under simple shear the crossed girdle switches into single girdles, sub-perpendicular to the shear plane, by losing the weak legs. The numerical results in our models do not confirm the above-mentioned assumption.