[發(fā)明專利]一種設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的推求方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811298503.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109408989B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石朋;馮穎;瞿思敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;范青青

本發(fā)明提供了一種設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的推求方法，該方法包括以下步驟：采用年最大值法選取洪峰與多個(gè)時(shí)段洪量序列；采用Mann?Kendall法對(duì)洪峰與多個(gè)時(shí)段洪量序列進(jìn)行趨勢(shì)分析，并根據(jù)趨勢(shì)分析結(jié)果，采用GAMLSS模型進(jìn)行擬合；計(jì)算洪峰與各時(shí)段洪量的時(shí)變Kendall系數(shù)，采用ARIMA模型對(duì)Kendall系數(shù)序列進(jìn)行擬合，并根據(jù)相關(guān)系數(shù)法將Kendall系數(shù)轉(zhuǎn)變成Copula參數(shù)；計(jì)算基于洪峰單變量重現(xiàn)期的各時(shí)段條件分布；放大典型洪水過(guò)程線。本發(fā)明方法充分考慮了洪水極值序列本身的時(shí)變性以及極值序列間相關(guān)性的時(shí)變性，更符合實(shí)際情況、可靠性更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程水文領(lǐng)域，尤其是涉及一種設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的推求方法。

背景技術(shù)

目前設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的推算方法應(yīng)用的前提是洪水極值序列滿足平穩(wěn)性的假設(shè)。其過(guò)程包括：第一步計(jì)算洪水設(shè)計(jì)值采用一致性條件下的皮爾遜分布函數(shù)擬合；第二步放大洪水過(guò)程線中，采用傳統(tǒng)的同頻率放大法將洪峰與洪量看作兩個(gè)獨(dú)立變量分別放大，不考慮二者間的相關(guān)性。實(shí)質(zhì)上由于人類活動(dòng)與氣候變化，水文序列的非一致性現(xiàn)象日益突出，傳統(tǒng)的皮爾遜分布函數(shù)不能刻畫這一變化，且考慮水文的內(nèi)在規(guī)律，洪峰與洪量序列之間存在一定的相關(guān)性，這樣的相關(guān)性也由于氣候變化而具有時(shí)變性，一般情況下洪峰與洪量并不總是同頻率出現(xiàn)的。因此，若仍采用傳統(tǒng)方法往往容易忽視以上兩種時(shí)變性，其結(jié)果的可靠性必將受到質(zhì)疑，往往造成高估或低估洪水風(fēng)險(xiǎn)。

目前也有學(xué)者考慮到環(huán)境變化對(duì)洪水極值事件的影響，并對(duì)于極值序列分布函數(shù)的非一致性進(jìn)行了研究，但未能考慮到極值序列之間的相關(guān)性也隨著氣候環(huán)境的變化而發(fā)生變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷和不足，提供了一種設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的推求方法，該方法充分考慮了洪水極值序列本身的時(shí)變性以及極值序列間相關(guān)性的時(shí)變性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的推求方法，包括以下步驟：

根據(jù)已有洪水序列，選取洪峰與多個(gè)時(shí)段洪量序列；

對(duì)所選取的洪峰與多個(gè)時(shí)段洪量序列進(jìn)行趨勢(shì)分析，并根據(jù)趨勢(shì)分析結(jié)果，采用GAMLSS模型對(duì)具有趨勢(shì)變化的洪峰與多個(gè)時(shí)段洪量序列進(jìn)行擬合；

計(jì)算洪峰與各個(gè)時(shí)段洪量之間的Kendall相關(guān)系數(shù)，并對(duì)Kendall相關(guān)系數(shù)進(jìn)行擬合；

根據(jù)擬合結(jié)果預(yù)測(cè)某一年洪峰與各時(shí)段洪量之間的Kendall相關(guān)系數(shù)，并根據(jù)相關(guān)系數(shù)法求得兩變量間的Copula函數(shù)及其參數(shù)；

根據(jù)所述GAMLSS模型和Copula函數(shù)及其參數(shù)建立聯(lián)合分布，采用洪峰單變量設(shè)計(jì)值為控制條件，計(jì)算基于洪峰頻率的條件分布下的各時(shí)段洪量的最可能設(shè)計(jì)值；

根據(jù)所得設(shè)計(jì)值放大典型洪水過(guò)程線。

進(jìn)一步，采用GAMLSS模型擬合時(shí)，將每年最大降雨量作為協(xié)變量進(jìn)行擬合，選擇合適的極值分布函數(shù)并估計(jì)模型時(shí)變參數(shù)。

進(jìn)一步，所述GAMLSS模型中的參數(shù)采用極大似然法進(jìn)行擬合，根據(jù)AIC最小準(zhǔn)則擇優(yōu)，并以Worm圖及QQ圖進(jìn)行擬合評(píng)價(jià)。

進(jìn)一步，所述Kendall相關(guān)系數(shù)采用滑動(dòng)窗口法計(jì)算，設(shè)洪峰、某個(gè)控制時(shí)段洪量?jī)蓚€(gè)變量分別為X＝(x₁,x₂…x_N)、Y＝(y₁,y₂…y_N)，其中N表示洪峰或時(shí)段洪量序列總長(zhǎng)度，計(jì)算公式如下：