非一致性水文频率分析的研究进展

水文频率分析计算需满足独立随机同分布假设,其中同分布是指水文样本在过去、现在和未来均服从同一总体分布,即样本应具有一致性。然而,由于气候变化及人类活动的影响,使得一致性的假设受到挑战,因此变化环境下传统频率计算方法获得的设计结果,其可靠性受到质疑。为此,探索适应非一致性极值系列的频率分析方法已显得非常重要。总结介绍国内外关于非一致性水文频率分析的一些代表性研究成果,主要集中在以下两方面:一是基于还原/还现途径;二是基于非一致性极值系列直接进行水文频率分析途径。最后对进一步值得研究的问题进行了展望。     

暴雨洪水相似性分析指标体系研究

在实际的防洪决策中,如何将历史暴雨洪水的特性和信息有效地组织和表达,实现与实时预报系统的无缝连接,真正发挥历史暴雨洪水在实时防洪决策中的作用,是提高洪水预报精度和时效,并进行科学的洪水调度决策的前提。本文将实时暴雨洪水与历史暴雨洪水的雨洪信息指标化,运用非平权距离系数法进行相似性分析,最终推选出与实时暴雨洪水相类似的历史暴雨洪水。通过研究与实时暴雨洪水相类似的历史暴雨洪水的发生发展趋势,预测实时暴雨洪水的趋势,从而为实时的洪水调度提供决策支持。本文以1998年松花江流域暴雨洪水为例进行分析,其结果具有较高精度和一定可信度。     

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。     

基于贝叶斯理论的水文不确定性分析研究进展

水文过程受众多自然和人为因素影响,决定了其变化的极端复杂性,表现为确定性的动态规律与不确定性的统计规律共存。水文不确定性分析的理论和方法在认识水文规律中发挥着重要作用,其中贝叶斯作为一种主要理论方法在水文水资源相关问题的研究中得到了较广泛的应用。本文评述了贝叶斯理论在水文频率分析、水文预报、确定性和不确定性方法耦合等研究中的进展,对基于贝叶斯理论的水文不确定性重点研究内容进行了展望。     

水文模型系统在峨嵋河流域洪水模拟中的应用

研究目的是采用水文模型系统(HMS)模拟峨嵋河流域暴雨水文过程,并为长江上游地区气候和水文响应研究提供可靠的信息。HMS是一种分布式水文模型可用于研究各种气候因子和地表覆盖变化而引起的水文过程响应,该系统(HMS)利用气象、土壤类型、土地利用和地表覆盖、数字高程(DEM)和降雨径流等资料,研究气候、陆面、地表水和地下水的相互作用机理。在本次研究中,采用SCS Curve Number(CN)和Green-Ampt(GA)方法来计算径流过程,用GIS来数字化DEM、土壤、土地利用和陆地覆盖数据。通过用不同时间间隔的降雨和不同计算方法的水力参数模拟水文过程,来检验降雨的时间尺度效应和水力参数的空间变异性对水文过程的影响。结果表明,HMS对峨嵋河流域暴雨洪水的模拟及预测具有较好的适用性。     

基于积雪数据的HBV模型改进及应用

大渡河流域内站点分布较少,历史观测数据不足,给该地区的融雪径流预报带来困难。基于欧洲中期天气预报中心提供的最新一代高分辨率陆面再分析数据集ERA5-Land,将积雪覆盖率和积雪平均深度引入度日因子雪量计算公式中,对HBV模型的积融雪模块进行改进,以提升融雪径流计算的可靠性。以大渡河上游为研究对象,选取1961—2018年的水文气象资料对模型进行率定和验证,并以2019年为例进行试预报研究。结果表明,通过引入ERA5-Land再分析数据,以及对积融雪模块进行改进,发挥了其在模拟积融雪上的优势,有效提升了融雪径流预报精度,对大渡河流域具有适用性。研究成果可为稀缺资料地区融雪径流模拟预报提供经验。     

考虑降雨空间变化的随机产汇流模型

引入两个负指数型差值函数,估计降雨量的概率分布,以此描述流域降雨空间变异性问题.将降雨量空间统计分布与垂向混合产流模型耦合进行产流量计算,即对地表径流,采用超渗产流模式,根据降雨与土壤下渗能力的联合分布推求其空间分布;对地面以下径流,采用蓄满产流模式,以地表渗入量的均值作为输入,进行简化处理以提高其实用性;最终推导出总产流量概率分布函数计算公式.将流域概化成一个线性水库,并根据随机微分方程理论,推导任一计算时段洪水流量的概率分布,从而构建了一个完整的随机产汇流模型.以淮河支流黄泥庄流域为例进行应用研究,结果表明,该模型可提供洪水过程的概率预报,可用于防洪风险分析,若以概率分布的期望值作为确定性预报,亦具有较高精度.     

新安江模型参数的不确定性分析

水文模型的不确定性研究是水文科学研究的重要课题。模型参数的不确定性分析是水文模型不确定性研究的重要内容之一。本文采用GLUE方法分析新安江模型参数的不确定性,结论基于对不同水文特征流域的长时间径流模拟,研究发现大量"等效性"参数组存在。据此将参数总结为三类:第一类为非敏感参数,如上层张力水容量UM等。它们对似然判据,及确定性系数(R²)影响小。第二类为敏感性参数,如河网蓄水消退系数CS等,其特点是对R²的影响大。第三类为区域性敏感参数,如张力水蓄水容量曲线的方次B等,它们对R²的影响力跟流域特征密切相关。这些结论有助于理解新安江模型参数,为今后流域水文模拟提供参考。文中还展望了未来水文模型不确定性研究的发展方向。     

洪水频率分析稳健性方法研究

结合使用Huber的M估计和最小距离(MD)估计,构造了一种P-Ⅲ型总体下的频率分析方法。统计试验结果表明,当样本中有一定比例干扰数据的影响时,该方法具有较好的稳健性;同时,当样本中无干扰数据的影响时,该方法亦具有相对较优的统计性能。     

基于copula函数的三峡水库预泄对鄱阳湖防洪影响分析

三峡工程的运行对鄱阳湖防洪形势存在潜在影响。以三峡-鄱阳湖系统为典型,采用基于copula理论的多维联合分布函数,建立三峡工程运行前长江-鄱阳湖-"五河"(赣江、抚河、信江、饶河、修河)系统中水文要素之间的联合概率分布及条件概率分布,并假设该条件分布关系在三峡工程运行前后保持不变;估计三峡工程运行后长江水文要素的概率分布,结合前面的条件概率分布,可以得到三峡工程运行后研究变量的概率分布;对比分析前后概率分布的变化,即可从统计角度评价三峡水库运行对鄱阳湖水文情势的影响。研究表明:三峡工程运行对鄱阳湖水位有一定影响;5、6月份三峡预泄,将增高鄱阳湖水位,其中,平均水位的增幅大于最高水位增幅,低水增幅大于高水增幅;三峡预泄影响下,湖区圩堤堤前水位没有超过原有堤防设计水位,没有降低湖区圩堤的防洪标准。