地区线性矩法估算的暴雨频率设计值空间连续性问题探讨

地区线性矩法(Regional L-moments Analysis,RLMA)是目前最先进的频率估算方法之一,自20世纪90年代起被广泛应用于美国及其他一些国家的防洪设计标准的分析计算中;我国近年也在太湖流域暴雨频率分析中成功地采用推广了这一水文气象途径的频率计算方法,积累了实际经验。但是,由于地面雨量站点有限、资料长度有限以及站点空间分布的不均匀等问题,研究区中相邻水文气象一致区之间暴雨频率估算值会出现空间不连续性的现象,这个空间不一致的问题尚没有得到合理的解决。在简要介绍地区线性矩法推求频率估计值的基础上,着重讨论并介绍一种概念清楚、简单易操作的基于空间往返二次内插的校正方法,来解决频率估算值空间不连续的问题。这种空间内插平差主要通过构造一个与研究区实测站点控制面积相应分辨率的虚拟网格站网来实现。研究结果表明,经过平差后校正的研究区内各站点的频率估计值的经验频率与理论概率更加接近,频率估计值的空间分布也更加合理。     

绘点公式在线性矩参数估计中对稀遇频率估计值的影响探讨

根据太湖流域96个雨量站年最大日雨量资料进行分析计算,在线性矩中当采用绘点公式Pi∶n=(i+A)/(n+B),BA-1时,选取不同参数A和B的值,通过蒙特卡洛模拟方法 ,计算实际资料频率估计值与生成资料频率估计值的平均值的均方根误差来探讨不同绘点公式对频率估计值的影响。一般认为A=0,B=0时,线性矩估算是无偏的。重点讨论当估计稀遇频率事件时,A=0,B=0是否仍然恰当;如若不是,A和B取什么值是最佳的组合。结果表明:在线性矩参数估计中对常遇频率估计值采用无偏绘点公式时频率估计值不确定性很小,而对稀遇频率估计值采用无偏绘点公式计算存在较大的不确定性。比较了不同绘点公式对太湖流域年最大日雨量100-y,1 000-y,10 000-y频率估计值的影响,发现在线性矩参数估计中对稀遇频率估计值稳健性表现最好的绘点公式是Pi∶n=(i-0.35)/n,即A=-0.35,B=0。     

基于水文气象分区线性矩法的淮河流域极值降雨频率分析

以淮河流域为研究区,利用地区线性矩法进行站点极值降雨的频率分析。研究结果表明:基于气象成因和水文统计特性相结合的方法将研究区划分为6个通过异质性和不和谐性检测的水文气象一致区。在此基础上,通过蒙特卡罗模拟、均方根误差和线性矩系数的相关图综合判断得出各时段下6个一致区下的最优分布。其中,24h时段下的最优分布分别为:GEV、GNO、GLO、GEV、GLO、GEV。利用最优分布计算出淮河流域各站点一整套(多时段多重现期)的频率估计值。其中,最大值分布在沂蒙山区,这与站点的实际观测相一致。水文气象分区线性矩法是一种稳健可靠的频率分析方法,可应用于其它流域。     

地区线性矩法在太湖流域暴雨频率分析中的应用

介绍了基于水文气象途径的地区线性矩法的概念,通过基于次序统计量的线性矩进行参数估计与基于水文气象一致区的地区分析法相结合,以太湖流域1d时段的年极值降雨资料为例,进行暴雨频率分析。应用水文气象一致区的判别准则,将太湖流域划分为8个水文气象一致区;综合考虑三种拟合优度检测方法,选择1~8区的最优分布线型分别为:GEV、GLO、GEV、GEV、GNO、GNO、GEV、GNO;根据地区分析法原理,估算各雨量站的暴雨频率设计值。分析表明:太湖流域各重现期下的年极值降雨空间分布形态基本一致,西南山区是太湖流域的暴雨高风险区,应该在地区防洪规划中引起重视。结果表明:地区线性矩法具有很高的学术和实用价值,建议在全国范围内推广,作为防洪规划的顶层设计和基础工作,以满足工程防洪设计、地区防洪规划、山洪预警和城市防涝防洪规划等方面的需求。     

无资料小流域不同暴雨频率计算方法的比较

实践中存在规划小流域降雨资料不足或无降雨资料的情况下,使用三种不同暴雨频率计算方法,即传统矩法、地区综合法和L-矩法来计算不同重现期下小流域的设计暴雨与暴雨过程线.结果表明,L-矩法和地区综合法各有优势,可适用于不同资料情况设计暴雨的计算.分析结果希望为无资料小流域利用暴雨资料推求洪水过程提供一定的借鉴和启示.     

暴雨频率分布线型优选方法的研究

本文将四阶线性矩检验法引入暴雨频率分布线型的选择,分析四阶线性矩检验法作为暴雨频率分布线型的选择准则的适用性,并与国内外其他4种常用的选优统计量得出的结果进行比较.四阶线性矩检验法的结果表明三参数的对数正态分布与各流域的实测暴雨资料拟合最好,这与其他4种方法的结论基本一致,很好地鏊别了暴雨频率的分布线型,四阶线性矩检验法可以作为检验暴雨频率分布线型选择的方法,四阶线性矩检验法扩展了暴雨线型检验的方法.     

基于Halphen分布和最大熵的洪水频率分析

设计洪水估算值对水利水电工程的设计规划至关重要,其关键是选择合适的分布线型和参数估计方法。目前采用单一的频率曲线进行水文分析计算,其设计结果具有较大的不确定性。引入Halphen分布函数进行洪水频率分析,并提出了基于最大熵原理的参数估计方法。利用丹江口水库1929~2014年的年最大日流量资料系列,分析检验Halphen分布的拟合效果,并与传统的分布进行比较。结果表明,Halphen函数具有灵活的形式和较好的尾部特征,适合于水文频率分析,其拟合结果基本优于其他的传统分布。     

水文时间序列趋势和跳跃分析的再抽样方法研究

用再抽样方法估计水文时间序列趋势或跳跃的显著性水平,可通过分块的方法消除水文时间序列自相关性的干扰,具有直接、精确的优点。介绍了再抽样方法在水文时间序列趋势和跳跃分析中的原理与方法;针对黄河三门峡水文站1919～1989年实测年径流量资料,采用几种常用的参数和非参数统计量,用再抽样方法进行了实例研究,其中采用滑动分块自助法以消除自相关性的干扰,该方法为估计水文时间序列的趋势、跳跃的显著性水平给出了新的思路与途径。     

北江干流年最大洪峰流量变化特征及其影响研究

利用北江干流4个水文站资料建立了年最大洪峰流量序列,运用线性回归分析序列的趋势,利用Mann–Kendall法识别突变点,应用经验模态分解(EMD)分析序列的周期,采用R/S法分析序列的持续性特征,并初步探讨了序列的影响因素。结果表明:4个测站的序列均呈不显著增加趋势,不存在显著突变点,有4~6a、8~10a等多个波动周期;4个序列都具有长期记忆性,未来仍将呈不显著增加趋势。相关性分析表明,南亚夏季季风是序列的显著影响因素,太阳活动则可能影响其周期性。     

基于频率法的建始水文站“20200726”暴雨洪水分析

暴雨洪水对地区经济和居民生产生活都具有破坏性的影响。通过对某一区域进行暴雨特点、暴雨成因、洪水特点以及洪水成因分析,能够为未来暴雨洪水预测提供参考。本文以该区域的建始水文站(建始城关水文站)为例,从降水过程及分布、暴雨重现期、洪水特征等多个方面分析了暴雨洪水成因和过程,得到了暴雨重现期和洪水重现期,为当地暴雨洪水分析与预报积累经验,为工程建设、水文计算分析提供参考依据。     

年降水量和年径流量序列中特大（小）值分析处理方法研究

本文针对年降水量序列和年径流量序列中存在特大（小）值的问题,提出了实测序列中特大（小）值的检验方法及其重现期的确定方法,给出了含有特大值序列的分析计算方法。对山东省胶东地区部分主要河流年降水量和年径流量序列进行了分析,重新评价了该地区的降水资源及地表水资源。     

非平稳条件下北京市最大月降水量频率特征分析

为探究气候变化下极端降水的频率变化特征,基于北京市22个雨量站实测月降水量数据,以时间为协变量构建平稳和非平稳GEV模型,对北京市最大月降水量序列(极值降水序列)进行模拟和频率分析,并采用Bootstrap方法对频率分析结果的不确定性进行评价.结果表明:所有极值降水序列的最优概率分布模型均为非平稳GEV模型,该模型能够...     

鄱阳湖流域年降水时间序列的小波分析

对鄱阳湖流域内的赣州、宜春、南昌和庐山4个气象站近60年的年降水量序列进行小波分析,研究了鄱阳湖流域降水时间序列的周期性变化规律。结果表明,鄱阳湖流域年降水量存在两个明显的周期变化,分别为30～35a和12～15a,2011年正处在30～35a周期转化的节点上,未来30a鄱阳湖流域可能将进入降水偏少的周期;而12～15a周期尺度在2000年以前比较明显,2000年以后12～15a周期特征趋于消失。通过对ENSO指数的变化周期尺度的研究,发现厄尔尼诺现象的出现周期与鄱阳湖流域年降水量周期十分相似,两者具有很高的相关性。     

雷州半岛年降水量序列分析及预测模型

采用了雷州半岛徐闻气象站年降水量(1957～2002年)的时间序列资料,运用时间序列分析建模方法,对序列提取趋势项和周期项,并用自回归-滑动平均混合模型拟合剩余序列,然后再对年降水量序列进行预测。分析结果证明,建立的时间序列预测模型,具有较高的预报精度,其预测的结果可以用作雷州半岛旱情预报和防治的参考依据。     

福州市一百年来(1900～1999年)年降水量序列统计特性分析

采用随机时间序列分解模型对福州市100年来(1900～1999年)年降水量序列进行了统计分析,结果显示,福州年降水量存在缓慢递减的趋势,并存在准3年、8年和17年的周期,同时显示出高偏态等统计特性。     

基于LQ-moments的洪水频率分布参数计算方法研究

为改善频率曲线高尾部对实测洪水大值段的拟合效果,提高大重现期洪水设计值精度,研究LQmoments(LQM)法在洪水频率分布参数估计中的应用。LQM法是L-moments(LM)法的扩展方法,具有较好的不偏性和稳健性。以6个年最大洪峰流量系列为例,进行P-Ⅲ分布和GEV分布LQM法的参数估计,以累积相对偏差平方和（δ）、RMSE和平均绝对误差（MAE）为标准,评价和比较LQM法和LM法对P-Ⅲ和GEV分布参数的估计精度和拟合效果。结果表明,P-Ⅲ分布LQM法取得了很好的拟合效果,6个洪峰流量系列中,5个系列的最优参数估计方法为LQM法,其中3个系列的最优分布为P-Ⅲ分布;与LM法相比,LQM法能更好地拟合洪水序列大值部分,提高大重现期设计值估计精度,是洪水频率分布参数估计的有效方法。