变化环境下非一致性洪水频率分析及重现期研究

摘要

近些年来由于气候变化和人类活动的影响，洪水和干旱等极端事件发生的越来越频繁，环境中的不确定性越来越显著，建立在一致性假设下的水文统计分析理论，可靠性受到质疑，而非一致性理论在水文事件中的作用越来越受到人们的关注和重视。本文选取王快水库作为研究对象，通过对王快水库的历史洪水资料进行非一致性分析，对水库的设计洪水进行修正。主要研究内容及结果如下：
　　（1）王快水库洪水序列的非一致性识别。在显著性水平为5％下，通过利用Mann-Kendall秩次相关检验对水文序列的趋势进行分析，利用Pettitt检验对水文序列的变异点进行识别，快水库的年洪水序列存在显著下降趋势，并且变异点均发生在1979年。
　　（2）基于GAMLSS模型，对王快水库实测连续1955~2007年的洪水资料，建立以时间为变量的单变量非一致性时变矩模型。经对洪峰序列的非一致性分析中得到，1955-2007年的洪峰流量具有下降的趋势，并且在1979年存在变异点。通过GAMLSS模型建立洪水序列和时间之间的相关关系，以趋势变化为例分析洪水序列的非一致性情况；选取拟合较好的 Log-Normal分布，对洪水序列进行频率分析。结合非一致性频率分析和重现期定义的两种定义：期望等待时间（EWT）和期望发生次数（ENE），以EWT定义为例计算出非一致性条件下的期望等待时间对应的重现期，结果显示相同重现期下的设计洪水值小于一致性条件下的设计洪水值。
　　（3）分析王快水库在历史考证期内发生的两场特大洪水，对非一致性条件下洪水重现期的影响。通过随机模拟技术对历史特大洪水和实测洪峰序列之间的缺失值进行模拟插值，增加序列的长度以提高其代表性。采用非线性的ARX模型对缺失的洪峰值进行模拟，外生变量选择与洪峰序列相关的PDO指数，模拟出的洪峰值效果较好。然后，对模拟的序列和实测序列组成的新的洪峰长序列进行非一致性分析，并计算出不同洪水重现期水平对应的设计洪水值，分析合理性。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究区域概况

1.4 研究内容及技术路线

第二章 水文序列非一致性诊断

2.1 非一致性检验方法

2.2 实测洪峰序列的非一致性检验

2.3 本章小结

第三章 基于时变矩模型的非一致性条件下设计洪水计算

3.1 GAMLSS模型

3.2 非一致性条件下的重现期定义

3.3 非一致性条件下的洪水重现期分析

3.4 本章小结

第四章 考虑特大洪水影响的非一致性设计洪水计算

4.1基于自回归ARX模型的洪水序列随机模拟

4.2 随机模拟序列的非一致性分析

4.3 不同条件下的重现期比较分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1结 论

5.2展 望

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢