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基于Copula函数的组合变量联合概率分布研究及应用 总被引：1，自引：0，他引：1
基于Copula函数原理,利用武江流域实测水文资料,以广义GDP为洪峰洪量边缘分布,构建了流域组合变量Copula概率分布模型,分析了洪峰与洪量、洪量与洪水历时、洪峰与洪水历时的联合概率分布,绘制各种变量组合下的联合分布图及重现期等值线图,并比较了同重现期条件下,洪水单变量设计值与多维联合设计值的区别。结果表明:广义GDP分布能很好的描述洪峰、洪量边缘分布,而基于广义GDP分布和指数分布构建的两变量Copula联合概率分布模型不限定变量的边缘分布,对各种类型的水文变量联合分布拟合效果较好;能全面反映洪水各特征属性不同等级下的联合发生频率,对同一频率下联合分布推求的洪水设计值比单变量设计值偏于安全。基于Copula函数的组合变量概率分布模型描述洪峰流量、洪量、洪水历时等特征的联合分布,较为全面地反映组合特征的洪水发生的概率和重现期,进一步反映洪水风险。 相似文献
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为了扩大洪水信息,提高洪水模拟精度,研究超定量洪水频率分析模型。介绍了洪水超定量模型的基本理论,假设超定量洪水年发生次数服从Poisson分布,超定量洪水系列服从广义Pareto(GP)分布,给出年最大超定量洪水分布和超定量洪水重现期的计算方法,提出通过模型拟合优度检验来综合确定超定量系列阈值的方法。将超定量模型应用在海河流域小觉站洪峰频率分析中,结果表明:通过模型拟合优度检验确定超定量系列阈值的方法有效且可靠,洪水超定量系列年平均发生次数服从Poisson分布,GP分布洪峰设计值略大于P-Ⅲ分布洪峰设计值,应用在水利工程设计及风险分析中是偏安全的。 相似文献
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采用金沙江屏山站和岷江高场站的日径流资料,分别构造了两江洪峰流量以及金沙江峰、量之间的联合分布,比较了单参数与双参数Archimedean Copula函数的拟合效果,估计了两江洪峰遭遇风险的条件概率,探讨了双参数Archimedean Copula函数在洪水联合分布中的应用。结果表明:双参数Copula函数拟合效果明显优于单参数Copula函数,且同时具有上尾相关性和下尾相关性,在水文极值分析中是有广阔的应用前景;当金沙江发生千年一遇洪水时,岷江发生千年一遇洪水的概率为3.458%。 相似文献
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由于环流形势、天气影响系统和水汽输送等共同之处,金沙江和雅砻江所出现的大暴雨过程多具有同期性,加上产汇流在时间和空间上的组合,易形成干支流同期同步的大洪水。采用攀枝花站、桐子林站1965~2014年实测水文资料,分析金沙江与雅砻江的洪水组成及遭遇情况。研究结果表明,金沙江上中游和雅砻江洪水一般发生在6~10月,尤以7~9月最为集中,金沙江中游和雅砻江年最大洪峰流量在此期间出现的频率达95%以上。金沙江中游和雅砻江下游洪水均有涨落平缓、历时长、洪量大的特点,洪水持续时间约15d左右,攀枝花和雅砻江年最大洪峰遭遇概率达50%左右。从金沙江与雅砻江洪水过程遭遇次数和概率上来看,年最大3d、7d、15d洪水过程遭遇的概率分别为30%、36%、52%,金沙江与雅砻江3d以上洪水过程遭遇概率较高。基于二维Copula函数建立的金沙江攀枝花站与雅砻江桐子林站年最大洪峰流量联合分布计算结果可知,虽然金沙江与雅砻江常遇洪水易发生洪水遭遇,但两江同时发生稀遇大洪水的概率并不高,但是当金沙江发生大洪水时,雅砻江出现较大洪水的概率较高。 相似文献
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水文频率分析需要进行一系列的假设,包括一致性、同分布性和独立性。由于水文事件通常都包含多个水文变量,例如洪水过程包含洪峰和洪量,低径流过程包括年最小月径流和年最小3个月径流等,因此近年来多变量水文分析与计算方法在水文领域中得到广泛应用。然而,多变量频率分析并未对上述假设进行检验,而是直接对频率分布进行函数拟合,不能保证得到的频率分布函数符合实际情况。引入水质研究领域内广泛使用的多变量MK检验方法,分别对长江上游干支流主要控制站点的年最大洪峰、年最大7d洪量和年最低月径流、年最低3个月径流的单变量和联合变量进行变化趋势分析。结果表明,单变量趋势分析仅仅能够检验出单个变量的变化趋势,而多变量趋势分析则能够综合检验出联合变量是否存在变化趋势。因此,为保证水文频率分析结果的准确,有必要在进行多变量水文频率分析前对单变量和联合变量进行趋势分析。 相似文献
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分析洪峰、洪量和历时三变量联合分布与风险概率及其设计分位数,为水利工程规划设计和风险评估提供参考依据。以珠江流域西江高要站52年洪水数据为例,采用非对称阿基米德M6 Copula函数与Kendall分布函数计算三变量洪水联合分布的“或”重现期、“且”重现期和二次重现期及其最可能的设计分位数。结果表明:“或”重现期的风险率偏高,“且”重现期的风险率偏低,二次重现期更准确地反映了特定设计频率情况下三变量洪水要素遭遇的风险率;按三变量“或”重现期或三变量同频率设计值推算的洪水设计值偏高,以最大可能概率推算的三变量洪水要素的二次重现期设计值可为防洪工程安全与风险管理提供新的选择。 相似文献
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Copula函数在分期设计洪水中的应用研究 总被引：6，自引：1，他引：5
分期设计洪水既要满足防洪标准,又能反映洪水的季节性变化特征.现行分期设计洪水模式假定各分期频率均等于防洪标准T的倒数,使得分期设计洪水值不能满足防洪标准的要求.本文选择合适的Copula函数构建汛期分期为三分期、边缘分布为PIII分布的分期设计洪水的联合分布.在假定分期设计洪水的联合重现期等于防洪标准T的前提下,推导基于Copula函数的分期设计洪水频率和防洪标准的关系,进而推求分期洪水设计值,并与现行分期设计洪水模式的计算成果相比较,分析论证了基于Copula函数分期设计洪水的合理性,从理论和方法上回答和解决现行分期设计洪水中存在的问题,为分期设计洪水研究提供了一种新的途径. 相似文献
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一种设计洪水过程线放大方法的探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
设计洪水过程线,一般均要采用洪峰流量和各种时段洪量同频率控制放大。放大时,有的峰、量放大倍比不同,而在放大后要徒手修匀,这样往往容易引起较大误差。本文介绍一种洪水过程线放大方法,可以避免上述问题。其思路是以洪峰倍比放大后的洪量与某频率洪量的差值乘以一组比例系数,然后将一组数值依次加到典型洪水洪峰倍比放大后的流量过程线上,以期达到设计洪水峰、量同频率控制放大和不必徒手修匀的目的。本法计算简便,设计洪水过程线一般也不会变形,成果较为合理。 相似文献
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依据乌鲁木齐河实测洪水资料分析可知,当发生相同频率的洪水时,其时段洪量出现的几率并不与洪峰流量频率同步,将洪峰流量与时段洪量排序后,发现时段洪量的序号同洪峰序号有较大差异。但时段洪量频率分布应与洪峰流量频率分布有一定的相关性,在规划、设计、防洪调度等工作中,注重同频率设计洪水相关性和差异,并在宏观上开展对洪水的研究。 相似文献
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Farshad Ahmadi Feridon Radmaneh Gholam Ali Parham Rasoul Mirabbasi 《Natural Hazards》2017,87(3):1313-1331
Determination of the return period of design flood depends on the nature of the project and the consequences of the flood and is based on economic criteria, human casualties, and hydrological factors. Underestimation of flood might result in casualties and economic damages, while the overestimation leads to capital waste. Therefore, in this research, the flood frequency analysis of Dez Basin, Iran was conducted within the period of 1956–2012 using power law approach together with ordinary distributions, including normal, log normal, Pearson type III, exponential, gamma, generalized extreme value, Nakagami, Rayleigh, logistic, generalized logistic, generalized Pareto, and Weibull distributions. The power law comes from the fractal nature of earth science phenomena such as precipitation and runoff. Accordingly, in this research the partial duration flood series of five hydrometric stations in Dez Basin were extracted using power law with the intervals of 7, 14, 30, and 60 days and then compared with the annual maxima. The results indicated that the annual maxima were not suitable for frequency analysis of the flood in Dez Basin, and the 30-day partial duration series obtained from the power law has a better correspondence with the flow and properties of the Dez Basin. The independence and stationarity of the 30-day partial duration series were examined by Wald–Wolfowitz test, confirming the independence of the considered series. Next, the power distribution and the typical statistical distributions were fitted onto the data of the flood in Dez Basin, with the performance of each distribution being investigated using normalized root-mean-square error and Nash–Sutcliffe criteria. The results revealed that in the SDZ and TPB stations, power distribution had a better performance than other considered distributions. Moreover, in the SDS, TPS, and TZ stations the power distribution stood in the second rank in terms of the best distribution. As the performance of power distribution in the estimation of the flood in Dez Basin has been very satisfactory and calculation of its parameters and its application is easier than ordinary probability distributions, thus it can be suggested as the superior distribution for flood frequency analysis in Dez Basin. 相似文献
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浙江省衢州庙源溪为典型的山区河流,庙源溪雨量丰富,河流比降大,源短流急,洪水陡涨陡落,汇流速度快,洪峰流量大。基于GIS的不规则三角网和空间分析功能,实现水文特征值等值线的内插。根据GIS获取的水文特征值,计算不同历时平均点雨量,考虑点面折算系数,得到平均面雨量。通过频率分析,获得不同频率下的设计雨量。采用瞬时单位线法,进行汇流计算,推求设计洪水过程线及洪峰流量,为制作山洪风险图,建立小流域防洪避洪保障体系提供依据。 相似文献
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为在宏观上对黄河中游水沙运动的变化规律从随机过程的角度予以揭示,以黄河中游潼关水文站1952-1998年期间流量超过6 000m3/s的次洪过程中的洪峰流量和相应的沙峰含沙量系列为基础,运用Copula函数方法构建了黄河中游汛期水沙联合分布模型并对其应用进行了探讨.结果表明:在水沙丰枯同步频率中,同丰的频率略大于同枯的... 相似文献
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采用频率分析法计算入库设计洪水时,需要通过相关分析将坝址洪水系列插补得到对应的入库洪水系列。常用的线性回归法假设两者满足线性关系且入库洪水系列服从正态分布,可能与实际情况并不相符。引入Copula函数构建坝址洪水与入库洪水的联合概率分布和条件概率分布,计算给定坝址洪水时入库洪水的条件最可能值和置信区间,提出了一种基于Copula函数的入库洪水插补新方法。三峡水库的应用实例表明:线性回归法得到的入库洪水值在坝址洪水量级较大时明显偏小,甚至稀遇洪水时不在90%置信区间内。所提方法能较好地反映坝址洪水与入库洪水的内在关系,不仅可以计算入库洪水的各种点估计值,而且能够定量评价估计的不确定性。 相似文献
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Natural Hazards - In hydrological research, flood events can be analyzed by flood hydrograph coincidence. The duration of the flood hydrograph is a key variable to calculate the flood hydrograph... 相似文献
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现行分期设计洪水模式估算的分期设计洪水值均小于或等于年最大设计值,达不到规定的防洪标准。采用Gumbel-Hougaard Copula函数描述两个分期的分期最大洪水之间的相关性结构,并构造边缘分布为P-Ⅲ分布的分期最大洪水联合分布,建立分期最大洪水与年最大洪水的关系式,讨论分期设计洪水频率与防洪标准应满足的关系,探讨能够满足防洪标准的新的分期设计洪水模式。应用示例表明,新模式主汛期设计值相对年最大设计值小幅度增加,而非主汛期设计值则小于年最大设计值,既满足不降低防洪标准的要求又能够起到优化设计洪水的作用,为分期设计洪水研究提供了一条新的思路。 相似文献
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Flood frequency analysis based on simulated peak discharges 总被引：2，自引：0，他引：2
Flood frequency approaches vary from statistical methods, directly applied on the observed annual maximum flood series, to adopting rainfall–runoff simulation models that transform design rainfalls to flood discharges. Reliance on statistical flood frequency analysis depends on several factors such as the selected probability distribution function, estimation of the function parameters, possible outliers, and length of the observed flood series. Through adopting the simulation approach in this paper, watershed-average rainfalls of various occurrence probabilities were transformed into the corresponding peak discharges using a calibrated hydrological model. A Monte Carlo scheme was employed to consider the uncertainties involved in rainfall spatial patterns and antecedent soil moisture condition (AMC). For any given rainfall depth, realizations of rainfall spatial distribution and AMC conditions were entered as inputs to the model. Then, floods of different return periods were simulated by transforming rainfall to runoff. The approach was applied to Tangrah watershed in northeastern Iran. It was deduced that the spatial rainfall distribution and the AMCs exerted a varying influence on the peak discharge of different return periods. Comparing the results of the simulation approach with those of the statistical frequency analysis revealed that, for a given return period, flood quantiles based on the observed series were greater than the corresponding simulated discharges. It is also worthy to note that existence of outliers and the selection of the statistical distribution function has a major effect in increasing the differences between the results of the two approaches. 相似文献