[發明專利]一種設計洪水過程線的推求方法

有效

• 申請號: 201811298503.6
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109408989B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 石朋;馮穎;瞿思敏
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;范青青

1.一種設計洪水過程線的推求方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據已有洪水序列，選取洪峰與多個時段洪量序列；

對所選取的洪峰與多個時段洪量序列進行趨勢分析，并根據趨勢分析結果，采用GAMLSS模型對具有趨勢變化的洪峰與多個時段洪量序列進行擬合；

計算洪峰與各個時段洪量之間的Kendall相關系數，并對Kendall相關系數進行擬合；

根據擬合結果預測某一年洪峰與各時段洪量之間的Kendall相關系數，并根據相關系數法求得兩變量間的Copula函數及其參數；

根據所述GAMLSS模型和Copula函數及其參數建立聯合分布，采用洪峰單變量設計值為控制條件，計算基于洪峰頻率的條件分布下的各時段洪量的最可能設計值；

根據所得設計值放大典型洪水過程線；

其中，所述GAMLSS模型為：

g_k(θ_k)＝X_kβ_k

其中，θ_k表示k個分布統計參數，考慮均值θ₁與方差θ₂兩個參數，θ_k＝(θ₁,θ₂)；β_k是長度為J_k回歸系數向量；J_k的取值與協變量函數中加性項個數相等；X_k是n×J_k的解釋變量矩陣；n為樣本長度；

選取解釋變量為最大降雨量，采用線性方程作為參數函數形式，所述解釋變量矩陣與回歸系數向量分別表示為：

其中，P表示最大降雨量。

2.根據權利要求1所述的設計洪水過程線的推求方法，其特征在于，采用GAMLSS模型擬合時，將每年最大降雨量作為協變量進行擬合，選擇極值分布函數并估計模型時變參數。

3.根據權利要求2所述的設計洪水過程線的推求方法，其特征在于，所述GAMLSS模型中的參數采用極大似然法進行擬合，根據AIC最小準則擇優，并以Worm圖及QQ圖進行擬合評價。

4.根據權利要求1所述的設計洪水過程線的推求方法，其特征在于，所述Kendall相關系數采用滑動窗口法計算，設洪峰、某個控制時段洪量兩個變量分別為X＝(x₁，x₂…x_N)、Y＝(y₁，y₂…y_N)，其中N表示洪峰或時段洪量的序列總長度，計算公式如下：

式中，τ_t為第t個Kendall相關系數，1≤t≤N-n，n為滑動窗口長度，x_i、y_i分別表示兩個隨機變量取的第i個值，t≤i≤t+n-1，x_j、y_j分別表示兩個隨機變量取的第j個值，t+1≤j≤t+n；sgn為指示函數：

將Kendall相關系數認為是時間序列。

5.根據權利要求1所述的設計洪水過程線的推求方法，其特征在于，采用ARIMA(p,d,q)自回歸模型對Kendall相關系數進行擬合，其中，p為自回歸項，q為移動平均項數，d為時間序列成為平穩時所做的差分次數，包括以下步驟：

步驟①：對Kendall相關系數序列進行平穩性檢驗，如果通過，進入下一步；如果不通過，對序列持續差分直到差分后的序列滿足平穩性檢驗，并用單位根ADF檢驗；

步驟②：通過步驟①得到模型的差分次數d；以AIC信息準則為準，結合ACF與PACF圖限定自回歸項p和移動平均項數q的范圍，遍歷(p,q)組合，找出具有最小AIC值的(p,q)組合模型。