基于Copula函數的灌區(qū)水資源短缺風險分析.pdf

1、以河南省陸渾灌區(qū)為研究區(qū)，以提升灌區(qū)用水安全為目的，結合變化環(huán)境下的灌區(qū)水資源供給與需求，從灌區(qū)水資源供需不匹配而造成水資源短缺的角度，構建并應用灌區(qū)水資源供需聯合分布模型，分析灌區(qū)水資源短缺風險，對灌區(qū)的抗旱減災以及需水結構優(yōu)化布局等活動提供重要的理論價值和實踐指導。
　　根據陸渾灌區(qū)歷史觀測數據得到1970~2013年的降雨量、灌溉用水量、參考作物騰發(fā)量（ET0），量化三變量間的相關性，應用水文統(tǒng)計分析方法，分別分析降雨量、灌

2、溉用水量、ET0的概率分布特性；基于Copula方法構建降雨量-ET0、灌溉用水量-ET0、降雨量-灌溉用水量-ET0的灌區(qū)水資源供需聯合分布模型，分別應用模型分析自然降雨條件下、人工灌溉條件下、自然降雨和灌溉用水量組合來水條件下的灌區(qū)水資源供需的豐枯遭遇頻率、條件概率和條件重現期。主要得到如下結論：
　?。?）對假定的邊緣分布模型進行Kolmogorov-Smirnov(K-S)檢驗，結果表明：陸渾灌區(qū)年降雨量和灌溉用水量均服從

3、正態(tài)分布，ET0服從廣義極值分布。
　　（2）陸渾灌區(qū)年降雨量與年ET0間、年降雨量與年灌溉用水量間均存在負相關性，年ET0與年灌溉用水量間具有正相關性。采用相關性指標法對五種二維Copula函數進行參數估計，采用極大似然法對五種三維Copula函數進行參數估計，通過K-S擬合檢驗，并以OLS、AIC作為擬合優(yōu)度評價指標，結果表明：Student t Copula函數在模擬降雨量和ET0、灌溉用水量和ET0以及三變量的聯合分布函數

4、的理論分布與經驗分布時，擬合效果最優(yōu)。
　　（3）運用降雨量-ET0、灌溉用水量-ET0的聯合分布模型，對降雨量和ET0、灌溉用水量和ET0遭遇組合的二維聯合分布概率、自然降雨條件下灌區(qū)供水（降雨量）和需水（ET0）的遭遇頻率以及降雨量和ET0的條件概率和條件重現期，人工灌溉條件下灌區(qū)供水（灌溉用水量）和需水（ET0）的遭遇頻率以及灌溉用水量和ET0的條件概率和條件重現期進行計算和分析。結果表明：①不同量級的降雨量和 ET0、灌溉

5、用水量和 ET0存在多種遭遇組合,其二維聯合分布概率中，同一聯合分布概率可以對應不同的量級組合事件。②降雨量和ET0、灌溉用水量和 ET0的豐枯遭遇頻率中，豐枯異步頻率大于同步頻率。③自然降雨條件下，在降雨量處于枯態(tài)或ET0處于豐態(tài)時，相應的條件概率高于其他條件下的概率，條件重現期則小于其他條件下的重現期。④人工灌溉條件下，在灌溉用水量處于豐態(tài)或ET0處于枯態(tài)時，相應的條件概率高于其他條件下的概率，條件重現期則小于其他條件下的重現期。<

6、br>　?。?）運用降雨量-ET0-灌溉用水量的聯合分布模型，對降雨量、灌溉用水量和ET0遭遇組合的三維聯合分布概率、自然降雨和灌溉用水量組合來水條件下灌區(qū)供水（降雨量和灌溉用水量）和需水（ET0）的遭遇頻率以及三種二維條件概率、十種一維條件概率和其相應的條件重現期進行計算和分析。結果表明：①不同量級的降雨量、灌溉用水量和ET0存在多種遭遇組合，其三維聯合分布概率中，同一聯合分布概率可以對應不同的量級組合事件。②降雨量、ET0和灌溉用水