基于三维copula函数的不同水文区丰枯遭遇分析

不同水文区的丰枯遭遇概率分析属于多变量概率分布问题,涉及的水文区越多,变量的维数就越高,问题就越复杂。为找到一种简单通用的多变量（ ）水文概率问题的求解方法,以不同水文区丰枯遭遇概率分析为例,引入三维copula函数构建多变量联合概率模型,将其用于分析长江、淮河、及黄河流域的径流量的联合概率和条件概率问题。研究结果表明,当变量维数 时,由copula函数可以很容易地构建多变量概率分布模型;对一组水文数据系列,有多个不同copula函数可以选择,可采用拟合优度检验方法择优;copula函数构建的多变量概率模型,可以计算各种条件下的联合概率分布,可以分析各种不同量级水文变量的遭遇概率和条件概率;通过与多维转换为一维方法的比较,三维Frank copula函数具有更优良的拟合优度、无偏性、及有效性,且计算更简便。     

基于三维copula函数的多水文区丰枯遭遇分析

不同水文区的丰枯遭遇概率分析属于多变量概率分布问题,涉及的水文区越多,变量的维数就越高,问题就越复杂.为找到一种简单通用的多变量(n≥3)水文概率问题的求解方法,以不同水文区丰枯遭遇概率分析为例,引入三维copula函数构建多变量联合概率模型,将其用于分析长江、淮河及黄河流域的径流量的联合概率和条件概率问题。研究结果表明,当变量维数n≥3时,由copula函数可以很容易地构建多变量概率分布模型;对一组水文数据系列,有多个不同copula函数可以选择,可采用拟合优度检验方法择优;copula函数构建的多变量概率模型,可以计算各种条件下的联合概率分布,可以分析各种不同量级水文变量的遭遇概率和条件概率;通过与多维转换为一维方法的比较,三维Frank copula函数具有更优良的拟合优度、无偏性及有效性,且计算更简便。     

考虑径流年内分布影响的丰枯划分方法及其应用

在分析现有的考虑年内分布影响的径流丰枯划分方法不足之处的基础上,提出一种求取年内各月权重值的新方法--因子分析定权法,并将其应用于西江干流梧州水文站1946-2000年的年平均流量的丰枯划分;然后,应用Markov过程分析法,对该站年平均流量丰枯状态演化的概率特性进行了研究。结果表明：梧州站枯水、平水和丰水状态的自保守性依次减弱;无论径流处于何种初始状态,其向枯水、平水和丰水状态转移的概率依次减小;在其径流长期演化过程中,枯水、平水和丰水状态的出现频率依次降低。     

双参数Copula函数在洪水联合分布中的应用研究

采用金沙江屏山站和岷江高场站的日径流资料,分别构造了两江洪峰流量以及金沙江峰、量之间的联合分布,比较了单参数与双参数Archimedean Copula函数的拟合效果,估计了两江洪峰遭遇风险的条件概率,探讨了双参数Archimedean Copula函数在洪水联合分布中的应用。结果表明:双参数Copula函数拟合效果明显优于单参数Copula函数,且同时具有上尾相关性和下尾相关性,在水文极值分析中是有广阔的应用前景;当金沙江发生千年一遇洪水时,岷江发生千年一遇洪水的概率为3.458%。     

Copula函数在水文水资源中的研究进展与述评

Copula函数是一种灵活构造多变量联合分布和处理多变量问题的有效工具,在水文水资源领域应用广泛;随着研究的广度和深度不断推进,显示出其良好的适用性和不可替代的优越性。重点综述了近10年来Copula函数在水文事件多变量频率分析、水文事件遭遇组合分析、水文随机模拟、水文模型与预报以及其他问题中的最新应用研究进展与不足。从应用条件、参数估计、不对称性、拟合优选、尾部特性、多变量重现期选取、成果抽样误差等方面阐述了Copula函数应用需要注意的问题。展望了未来Copula函数在水文水资源领域应用中的研究重点和发展方向,为今后的研究提供借鉴和参考。     

基于Copula函数的基桩荷载-位移双曲线概率分析

提出了基于Copula函数的基桩荷载-位移双曲线概率分析方法。首先将基桩标准化荷载-位移双曲线模型不确定性转化为双曲线参数不确定性,然后在Copula理论框架下建立了双曲线参数的联合分布函数。最后以钻孔现浇灌注桩试验数据为例证明了所提方法的有效性,并进行了基桩正常使用极限状态可靠度分析。结果表明：Copula函数是构造基桩标准化荷载-位移双曲线参数联合分布函数一种有效的方法,它能够更加准确地实现基桩荷载-位移双曲线的随机模拟,从而得到更为合理的可靠度结果。钻孔现浇灌注桩双曲线模型中两个参数间具有较强的负相关关系,忽略了这种负相关性将会高估基桩的失效概率。此外,常用的Gaussian Copula函数并不是拟合双曲线模型中两个参数间相关结构最优的Copula函数,采用Gaussian Copula函数将会明显低估基桩的失效概率。     

基于Copula函数的感潮河段洪潮遭遇组合风险分析研究

感潮河段的水位受上游河道洪水与下游河口潮位共同影响,故其河段整治规划中洪潮遭遇分析尤为重要。以瓯江感潮河段为研究区,提出从实测洪潮遭遇数据的频率结构特性出发,选取对上尾部更敏感的Gumbel Copula函数建立洪水和潮位的联合分布,推求各种洪潮组合的重现期,进而建立风险模型。从治涝风险、同现风险和组合风险多角度评估设计组合值的合理性。结果表明:基于Gumbel Copula函数构建的联合分布能够较好的反映瓯江感潮河段的洪潮组合特性。瓯江感潮河段部分现役工程所采用的20a一遇的设计洪水与较不利潮位(5.8m)这一设计组合型的同现重现期为29a,同现风险率为3.46%、组合风险率为11.52%、治涝风险率为15.94%,其防洪涝能力稍显不足。同时基于Copula函数所建立的风险模型集能够较好地对感潮河段防洪设计标准进行风险评估,为感潮河段整治规划提供决策支持。     

基于Copula函数的二维极端降水 联合概率特征分析

根据多年逐日降水资料,采用第95个百分位值作为极端降水阈值,利用Archimedean Copula函数构建极端降水量和年最大日降水量(P₉₅,P_max)、极端降水强度和年最大日降水量(I₉₅,P_max)、极端降水量和极端降水贡献率(P₉₅,R₉₅)之间的二维联合分布函数。以高邮站1968—2020年日降水资料为研究对象,进行实例分析。Frank Copula能较好地描述(P₉₅,P_max)、(I₉₅,P_max)之间的联合分布,Clayton Copula函数能较好地描述(P₉₅,R₉₅)之间的联合分布。相比于联合重现期和同现重现期,Kendall重现期能更准确地反映给定重现期情况下多变量极端降水要素的概率。     

基于Copula函数的组合变量联合概率分布研究及应用

基于Copula函数原理,利用武江流域实测水文资料,以广义GDP为洪峰洪量边缘分布,构建了流域组合变量Copula概率分布模型,分析了洪峰与洪量、洪量与洪水历时、洪峰与洪水历时的联合概率分布,绘制各种变量组合下的联合分布图及重现期等值线图,并比较了同重现期条件下,洪水单变量设计值与多维联合设计值的区别。结果表明:广义GDP分布能很好的描述洪峰、洪量边缘分布,而基于广义GDP分布和指数分布构建的两变量Copula联合概率分布模型不限定变量的边缘分布,对各种类型的水文变量联合分布拟合效果较好;能全面反映洪水各特征属性不同等级下的联合发生频率,对同一频率下联合分布推求的洪水设计值比单变量设计值偏于安全。基于Copula函数的组合变量概率分布模型描述洪峰流量、洪量、洪水历时等特征的联合分布,较为全面地反映组合特征的洪水发生的概率和重现期,进一步反映洪水风险。     

跨流域联合供水水库补偿特性研究

跨流域水库补偿特性主要包括水文补偿特性与库容补偿特性两个方面,以大连市两座重要的供水水源碧流河水库、英那河水库为例,运用Copula函数分析了碧流河水库、英那河水库天然入库径流年系列、汛期系列、非汛期系列的丰枯遭遇概率,采用统计学方法分析了两座水库连续枯水系列年的遭遇情况。并建立了考虑外调水源的碧流河、英那河水库联合优化供水调度模型,模拟得出了规划水平年水库供水量与下泄水量,利用两座水库长系列调节历年下泄水量之间的对应关系对水库库容补偿特性进行了分析。研究成果可以为大连市境内水系连通规划提供一定的依据,水库补偿特性研究方法也可为其它类似工程规划提供借鉴。     

L-Q-T坐标下的P波与S波接收函数联合反演

接收函数分析是一种研究壳幔结构的主要技术手段。然而,沉积层引起的多次波会影响壳幔结构特征的可靠研究。与常规Z-R-T坐标下提取接收函数不同,本文尝试在L-Q-T坐标下提取P波与S波接收函数,并将二者进行联合反演。通过正演模拟讨论了沉积层厚度对接收函数的影响和实例分析位于具有巨厚沉积的渭河盆地和河套盆地的两个台站,验证了L-Q-T坐标下提取的P波接收函数能有效显示浅部地壳信息(如沉积层转换波信号),而P波与S波接收函数联合反演能够有效压制沉积层引起的多次波信号。显示了联合反演方法更具优势,除能获得界面深度信息,还能获取速度信息。     

安徽省饮用天然矿泉水类型及分布特征研究

依据矿泉水特征化学组分对安徽省饮用天然矿泉水类型进行分析,从区域、主要类型和珍稀类型三个方面研究了安徽省饮用天然矿泉水的分布特征,结果显示:按矿泉水特征化学组分可将安徽省天然矿泉水分为12种类型,其中,锶型、偏硅酸型、锶偏硅酸型为主要类型,占全省矿泉水井(泉)点总数的76.67%。锶型矿泉水分布以合肥市分布较为集中,皖南分布较少;偏硅酸型矿泉水以黄山、淮南、六安等市分布较为集中;锶偏硅酸型矿泉水则集中分布在合肥、蚌埠、滁州、六安、宿州、安庆、池州、铜陵、芜湖等市。研究结果对安徽省饮用天然矿泉水资源的开发利用具有一定的指导意义。     

黑河流域中西部子水系水资源分布特征研究

根据研究区的气象、水文、地质和冰川等资料,结合野外调查,研究了黑河流域中西部子水系的降水资源、冰川资源、地表水资源、地下水资源、水资源总量及其时空分布特征.山区水资源主要由祁连山南部的降水、冰雪融水等形式补给,以冰川、地表水、地下基流形式存在,冰川融水补给量为0.5532×108m3,地表水资源量为11.64×108m3,出山口基流量为5.264×108m3.河流进入山前平原后,地表水与地下水多次重复转化,南盆地地下水资源量为8.74×108m3,北盆地地下水资源量为2.06×108m3.中游耗水量的增加,加剧了中游和下游地区用水矛盾.对河流水质现状进行了分析评价,中、下游受生活污水、工业废水、农业退水的影响,河流水质较差.随着张掖市节水型社会建设和黑河流域综合治理的逐步推进,黑河流域中西部子水系的水资源问题日趋突出,研究水资源的分布特征,可为区域水资源的管理调度、可持续利用提供科学的决策依据.     

山东黄河滩区概况及政策补偿探讨

简要介绍了黄河下游山东滩区的基本情况,认为存在的主要问题是滩区安全建设滞后、受淹群众无经济补偿和经济发展相对落后等。提出滩区安全建设措施和滩区实行滞洪区补偿、事前风险规避、事后经济补偿、长期补助、后期扶持等补偿政策思路,以期实现滩区经济可持续发展。     

生态补偿对农户生计资本的影响——以甘南黄河水源补给区为例

针对甘南黄河水源补给区实施的退牧还草工程, 基于"可持续生计框架", 建立生计资本指标, 利用农户调查资料, 测算生态补偿前后农户的生计资本, 采用均值比较分析和协方差分析评估生态补偿对农户生计资本的影响, 最后提出应建立多样化、差别化的补偿方式, 来提高不同地区农户的生计资本. 结果表明: 与退牧前相比, 农户的生计总资本显著增加, 由退牧前的0.216增至目前的0.277, 其中人力资本、物质资本、金融资本、社会资本分别增加了0.094、0.075、0.115、0.040, 自然资本显著下降, 降低了0.023. 生态补偿对农户生计资本结构的影响具有区域差异性, 生计资本总指数增幅最大的是半农半牧区, 依次是农区、纯牧区; 生态补偿对农户各生计资本关系的影响具有区域差异性, 实施生态补偿后纯牧区农户各生计资本之间的相关程度增强, 而半农半牧区和农区农户各生计资本之间的相关程度减弱.     

黑河流域降水量年内分配格局研究

用黑河流域降水量实测资料,具体分析了黑河流域降水量年内分配分布格局,研究表明:黑河流域多年平均连续最大四个月降水量占全年降水量的70%左右,连续最小四个月降水量占年总量的5%左右,其余各月降水量分配较为均匀。但各区域受所处地理位置、地形,地貌和季节性气候特点的影响,降水量年内分配存在一定的差异,年内变幅由东南向西北、从高海拔区向低海拔区递减,不均匀系数和集中度深山区最大,绿洲灌溉区又大于北部荒漠区,浅山区最小;流域内降水量集中期出现在7月17日前后,各分区仅相差1天,深山区最早,浅山区最迟。     

黑河出山径流量年际变化特征和趋势研究

根据有关水文气象台站的观测数据,利用定级分类,滑动平均和波谱分析等方法,对黑河出山径流（莺落峡水文站）年际变化特征进行了分析研究,发现黑河出出径流的多年变化具有持续性,周期性和丰枯水变化较平稳,波幅不大等特性,并在此基础上对其未来变化的趋势进行了预测和分析。     

黄河天然年径流长期突变特征的小波与李氏指数分析

基于小波变换与李氏指数（Lipschitz—cxponent）的分析方法，对黄河陕县水文站长期（1470～2000）天然年径流时间序列变化的突变特征进行了探讨。研究显示，小波变换与李氏指数分析方法不仅能将其年径流变化的突变点在时间域上展现出来，而且清晰地给出各种突变类型、强弱及分布。分析也表明其年径流在531年的变化中，共有22次较大的突变，平均24年出现一次，每次突变的类型和影响程度均有所不同；而其在近50年以来发生了4次突变，大约10年左右出现一次突变，且持续时间也较长，与以往相比其突变的频次和影响程度加剧，这对进一步研究黄河径流演变规律具有重要意义。