基于極值理論與Copula函數(shù)的水文極值分析.pdf

1、隨著部分全球氣候變化，通過(guò)理論基礎(chǔ)和氣候系統(tǒng)的數(shù)值模型可以預(yù)測(cè)到加速的水文循環(huán)(包括極端降水的增加)，并且也能通過(guò)觀測(cè)到的降水、徑流和蒸發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)加速的水文循環(huán)。水文極值事件近年來(lái)頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，因此水文極值分析就具有了重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。水文變量的統(tǒng)計(jì)分布通常呈現(xiàn)“厚尾”特征，處于尾部的極端值往往被低估，引入極值理論后這一問(wèn)題得到較好解決。許多涉及到極值事件的水文現(xiàn)象通常是多元的，傳統(tǒng)的多元極值理

2、論對(duì)邊緣分布要求嚴(yán)格，而Copula函數(shù)可以“連接”不同邊緣分布，拓寬了水文極值分析的范圍。
　　本文主要從一元極值理論、非平穩(wěn)時(shí)間序列極值分析、基于Copula函數(shù)的水文極值分析和干旱頻率分析四個(gè)部分討論：
　　(1)利用BMM(Block maximum model，區(qū)組最大值)、POT(Peak over threshold，閾值)模型以及改進(jìn)的模型對(duì)鄭州市降水分別進(jìn)行極值統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)利用改進(jìn)的模型的擬合結(jié)果最接近實(shí)

3、際值，POT模型次之，BMM模型擬合效果不太理想。
　　(2)在傳統(tǒng)的平穩(wěn)時(shí)間序列極值模型的參數(shù)中加入時(shí)間協(xié)變量，結(jié)合花園口水文站徑流量極值進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：線性趨勢(shì)GEV模型擬合效果很好，第t年(1949年記為第1年)的年最大日徑流量服從GEV(6823.63-69.26t，1655.85，0.122)分布，年最大日徑流量每年約減少近70立方米/秒的流量，2012年花園口水文站的百年一遇最大日徑流量為12608.49立方米/秒

4、。
　　(3)通過(guò)Copula函數(shù)“連接”邊緣極值分布，對(duì)花園口和三門峽兩站的年最大一、三、五、七日降水進(jìn)行分析，結(jié)果表明：兩站年最大一、五日降水量聯(lián)合概率分布最適合Gumbel Copula，年最大三、七日降水量聯(lián)合概率分布均最適合Frank Copula。
　　(4)定義了不同時(shí)間間隔的水文變量邊緣分布，利用Copula函數(shù)“連接”并將干旱程度的概率特征值作為新的干旱指數(shù)。選取鄭州市的月降雨量計(jì)算干旱聯(lián)合虧缺指數(shù)值，通過(guò)