樣本非一致性條件下洪水的分析與計算.pdf

1、大清河流域由于興建大量防洪和水保工程,導(dǎo)致流域下墊面發(fā)生顯著變化,實測水文序列(洪水、徑流等)不再滿足一致性假定,基于傳統(tǒng)的水文頻率分析法在下墊面變化條件下得到的設(shè)計成果應(yīng)用到工程水文設(shè)計中存在一定的風險。為研究下墊面變化對設(shè)計洪水及水庫調(diào)洪的影響,探討下墊面變化條件下水庫設(shè)計洪水的推求及調(diào)洪計算等問題,本文以大清河南支沙河上游王快水庫為例,采用概率論與數(shù)理統(tǒng)計方法直接對水庫非一致性洪水序列進行頻率分析計算;基于非一致性洪水序列設(shè)計值推

2、求了下墊面變化條件下水庫的設(shè)計洪水,并進行水庫調(diào)洪計算,給出了下墊面變化對水庫設(shè)計洪水及水庫調(diào)洪的定量影響,以期為下墊面變化條件下大清河流域設(shè)計洪水的修訂及防洪調(diào)度提供技術(shù)支撐。主要研究內(nèi)容與成果如下:
　　(1)基于傳統(tǒng)的水文序列變異診斷理論,提出了非一致性水文序列變異點綜合診斷方法,分為初步診斷、詳細診斷、綜合診斷三個步驟。其中,在詳細診斷中,提出了基于 MWP檢定的水文序列變異區(qū)間診斷方法,該法結(jié)合其他方法的診斷結(jié)論,可方便

3、確認變異點的具體位置。通過對王快水庫各洪水序列進行變異點綜合診斷,表明各序列均發(fā)生變異,變異點均為1979年。
　　(2)采用混合分布及條件概率分布直接對王快水庫各非一致性洪水序列進行分布擬合,以K-S檢驗及AIC準則選擇各序列的最優(yōu)分布。基于最優(yōu)分布擬合結(jié)果,計算王快水庫非一致性序列單變量分布洪水設(shè)計值,運用同頻率放大法對水庫1963年典型洪水過程進行放大,得到基于非一致性序列單變量分布法的設(shè)計洪水過程線。與水庫不考慮下墊面變化

4、(不考慮變異)的原序列P-Ⅲ曲線擬合設(shè)計成果對比表明,洪峰、年最大1日洪量、年最大6日洪量設(shè)計值減小幅度均小于10％,年最大3日洪量設(shè)計值減小幅度為1%-15%左右。
　　(3)考慮峰量相關(guān)性,基于水庫年洪峰序列、年最大6日洪量序列的邊緣分布結(jié)果,運用Copula函數(shù)構(gòu)建二者的聯(lián)合分布,對兩變量聯(lián)合重現(xiàn)期、兩變量同現(xiàn)重現(xiàn)期及特定條件下的洪峰、洪量條件頻率進行了分析,計算了非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布設(shè)計值,采用變倍比放大法,推求

5、了基于非一致性序列兩變量聯(lián)合分布的設(shè)計洪水過程線。與非一致性序列單變量分布對應(yīng)的設(shè)計成果及不考慮變異的原序列P-Ⅲ曲線擬合設(shè)計成果對比表明,非一致性序列兩變量聯(lián)合分布洪水設(shè)計值均大于非一致性序列單變量分布洪水設(shè)計值;基于非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布法得到最大6日洪量設(shè)計值比原序列P-Ⅲ曲線擬合得到最大6日洪量設(shè)計值大,但洪峰設(shè)計值與原序列P-Ⅲ曲線擬合得到的洪峰設(shè)計值相比,依不同的重現(xiàn)期對比結(jié)果有所不同。當重現(xiàn)期大于等于200年時,非

6、一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布法得到的洪峰設(shè)計值小于原序列對應(yīng)的洪峰設(shè)計值,當重現(xiàn)期小于200年時,非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布法得到的洪峰設(shè)計值大于原序列對應(yīng)的洪峰設(shè)計值。
　　(4)將基于非一致性洪水序列單變量分布法得到的設(shè)計洪水過程和基于非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布法得到的設(shè)計洪水過程分別作為水庫入庫洪水過程,按給定的調(diào)洪規(guī)則,對王快水庫進行調(diào)洪計算,將得到的調(diào)洪成果分別與傳統(tǒng)方法對應(yīng)的調(diào)洪成果進行對比,結(jié)果表明:非一致性

7、序列單變量分布設(shè)計洪水過程對應(yīng)的最高庫水位及最大泄量均小于傳統(tǒng)方法對應(yīng)的最高庫水位及最大泄量,其中,最高庫水位減小值在1m之內(nèi),最大泄量減小幅度不超過5%;非一致性洪水序列兩變量聯(lián)合分布設(shè)計洪水過程對應(yīng)的調(diào)洪成果與傳統(tǒng)方法的調(diào)洪成果相比,依不同的重現(xiàn)期對比結(jié)果有所不同,當重現(xiàn)期小于或等于200年時,最高庫水位及最大泄量有所增加,最高庫水位增加值在2m以內(nèi),最大泄量增加幅度在1%以內(nèi);當重現(xiàn)期大于200年時,最高庫水位及最大泄量有所減小,