[發明專利]一種水庫分期設計洪水的推求方法

無效

• 申請號: 201210007370.9
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102704439A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 戴會超;張娟;蔡治國
• 申請（專利權）人: 戴會超
• 主分類號: E02B3/00
• 分類號: E02B3/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 任立;姚姣陽

技術領域

本發明屬于洪水預報技術領域，涉及一種水庫分期設計洪水的推求方法。

背景技術

設計洪水是指為水庫等水利工程設計而擬定的、符合指定防洪設計標準的、目標區域內可能出現的洪水，即水庫預計設防的最大洪水。選用過大的洪水作為設計依據，雖然安全性較高，但工程成本過大；相反，若選擇的洪水偏小，投資雖然減少，但安全性降低。因此，需權衡安全和經濟兩個方面，為工程的防洪能力設計選擇恰當的依據。

以往的水庫調度設計常采用年設計洪水作為依據，不能反映洪水的季節性變化規律，不利于充分發揮水利工程的優勢。近年來，水工設計開始更多地采用分期設計洪水方法。分期設計洪水針對一年中不同時段擬定設計洪水，可反映洪水的季節性變化。分期設計洪水的推求方法主要基于水文頻率分析，其設計結果受洪水樣本資料選取、頻率曲線線型選用及參數估計方法等因素制約。常規的分期設計洪水推求方法中，每個分期最大洪水均看作是獨立同分布的隨機變量，不同分期的分期最大洪水通常假定成互為獨立；而事實上，不同分期的分期最大洪水之間通常存在一定的弱相關性，并非完全獨立。例如，常見的分期設計洪水推求方法假定各分期頻率均等于防洪標準的倒數，常使得分期設計洪水達不到防洪標準的要求。為保證分期設計洪水結果既滿足防洪標準又能反映洪水的季節性規律，需要準確描述分期設計洪水與水庫防洪標準的關系。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種水庫分期設計洪水的推求方法，能夠準確地得到分期設計洪水與水庫防洪標準的關系，進而緩和防洪與興利的矛盾。

本發明解決以上技術問題的技術方案是：

一種水庫分期設計洪水的推求方法，按以下步驟進行：

(一)運用圓形分步法，將既有隨機性又有規律性的洪水信息轉化為方向數據，通過計算方向數據的向量平均角度、平均半徑以及集中度來確定水庫的分期時段；

(二)基于構建邊緣分布為P-III型分布的三維非對稱型Copula函數，建立三變量聯合分布模型，運用三變量聯合分布模塊分析分期洪水之間的相關性；

(三)運用該三變量聯合分布模型確定水庫分期設計洪水頻率與防洪標準的確定性關系；

(四)最終確定分期設計洪水頻率與設計值。

以往的水庫調度設計常采用年設計洪水作為依據，不能反映洪水的季節性變化規律。隨后出現的分期設計洪水方法采用分期最大洪水選樣，可反映洪水的季節性，但易造成分期設計洪水不滿足防洪標準的新問題。本發明首先采用圓形分步法將洪水信息轉化為方向數據，通過計算向量平均值和集中度以確定水庫分期時段；構建邊緣分布為P-III型分布的三維非對稱型Copula函數，分析分期設計洪水頻率與防洪標準間的關系，進而確定分期設計洪水頻率與防洪標準的關系，最終可確定分期設計洪水頻率與設計值。

本發明進一步限定的技術方案是：

前述的水庫分期設計洪水的推求方法，步驟(一)中，洪水數據轉化為方向數據用下述公式表達：

(X_i，Y_i)＝(Q_i?cosθ_i，Q_i?sinθ_i)

其中Q_i為洪水的量級，為第i次洪水發生時間對應的角度，0≤θ_i≤2π，D_i為第i次洪水發生的時間，T為計算期內的總天數，即汛期內的總天數；

方向數據的平均角度用下述公式表達：