基于協(xié)變量的非一致性洪水頻率分析.pdf

1、在變化環(huán)境下，由于氣候變化和頻繁人類活動的影響，可能會導致全球水循環(huán)、冰雪消融以及流域下墊面條件發(fā)生變化，進而導致流域洪水徑流的成因機制發(fā)生變化，從而使得水文序列失去了一致性。在洪水序列非一致性條件下，為研究變化環(huán)境下洪水頻率分析計算問題，本文以受氣候變化和水利水保工程措施影響較為顯著的王快水庫為例，對王快水庫入庫洪水序列進行非一致性檢驗，分析導致洪水序列非一致性的影響因子；在此基礎上，對水庫洪水序列進行單變量頻率分析計算及兩變量聯(lián)合概

2、率分布計算，給出相應的洪水分位數(shù)值及某一聯(lián)合/同現(xiàn)超過概率下的峰量組合值，為研究變化環(huán)境下洪水頻率分析計算方法提供科學思路和技術支撐。主要研究內容及成果如下：
　?。?）洪水序列的非一致檢驗。首先，采用Pettitt檢驗法確定最可能變異點，再采用 Mann-Kendall檢驗法對洪水序列及以變異點為界劃分的子序列進行趨勢分析，最后結合王快水庫控制流域內土地利用變化情況綜合判斷，得到王快水庫洪水序列的最可能變異形式為跳躍變異，其變異

3、點均為1979年。
　?。?）洪水序列非一致性影響因子分析。氣候變化方面，選取常用的且與研究區(qū)域有影響關系的氣候指數(shù)，采用 Kendall秩相關和 Spearman秩相關檢驗法研究這些氣候變量與洪水序列的遙相關關系。結果表明，氣候指數(shù)中峰前三個月的三個月平均Nio3指數(shù)和峰前六個月的三個月平均NPO指數(shù)通過顯著性水平為0.05的檢驗，并選取它們作為氣候因子。人類活動方面，由實測暴雨洪水資料系列來估算水利水保措施蓄水容量和集水面積，

4、求得水利水保工程措施的蓄水容量和集水面積分別為3.95mm和1248.72km2。在此基礎上對1980年前和1980年后的洪峰和最大一日洪量序列分別進行還現(xiàn)/還原計算，以此來評價水利水保措施對洪水的影響程度，并推求水利水保工程因子。
　　（3）基于GAMLSS理論，構建分布參數(shù)非定值的非一致性模型進行洪水單變量頻率分析。其中，以時間為協(xié)變量的非一致性模型中，Log-Normal分布擬合最優(yōu)，在其擬合分位數(shù)灰度圖中，洪水序列均呈現(xiàn)出

5、減小的趨勢。而以氣候因子和水利水保工程因子為協(xié)變量的非一致性模型中，Weibull分布擬合最優(yōu)，其洪水分位數(shù)灰度圖能夠較好地描述了洪水序列的隨機性變化，說明在特定氣候條件和人類活動影響下的洪水值應該呈現(xiàn)出動態(tài)的變化過程。此外，本文給出了以氣候因子和水利水保工程因子為協(xié)變量的非一致性模型在分位數(shù)為90％、95%、98%的洪峰洪量范圍，參考該范圍，1985年水利部規(guī)劃總院（WRHPDGI）審定的王快水庫設計洪水成果在枯水年可能會偏于保守，而

6、在豐水年尤其是大洪水年則有可能偏于危險，說明以固定的設計洪水值來衡量具體條件和年份下的洪水值存在一定風險。
　　（4）以基于GAMLSS模型得到的單變量最優(yōu)非一致性分布作為邊緣分布，構建兩變量聯(lián)合分布。在邊緣分布參數(shù)非定值的情況下，只有Gumbel-Hougaard Copula函數(shù)符合構建洪峰序列和最大一日洪量序列的聯(lián)合分布。其中，以時間為邊緣分布協(xié)變量的情況下，同一聯(lián)合超過概率、同現(xiàn)超過概率的峰量組合值（等值線），均出現(xiàn)下降趨