A new seasonal design flood method based on bivariate joint distribution of flood magnitude and date of occurrence

摘要

Les crues de projet saisonnières qui tiennent compte d'informations sur la variabilité saisonnière sont très importantes pour l'opération et la gestion des barrages. La méthode d'évaluation de crue de projet saisonnière actuellement utilisée en Chine est basée sur des échantillons de maximum saisonnier et suppose que la fréquence de projet saisonnière est égale à la fréquence de projet annuelle. La période de retour associée aux pics de crue annuels étant le standard en Chine, la crue de projet saisonnière actuelle ne permet pas de satisfaire les objectifs de prévention de crue. Une nouvelle méthode d'évaluation des crues de projet saisonnières, qui considère les dates d'occurrence des crues ainsi que les magnitudes des pics de ruissellement, est proposée et établie sur la base de copules. La distribution mixte de von Mises est choisie pour la distribution marginale de la date d'occurrence de la crue. Les distributions Pearson III et exponentielle sont choisies pour les distributions de la magnitude respectivement de la série du maximum annuel et des échantillons seuillés. La méthode proposée est appliquée au Barrage Geheyan, Chine, puis comparée avec les méthodes d'évaluation de crue de projet saisonnière actuellement utilisées. Les résultats de l'étude de cas montrent que la méthode proposée peut satisfaire les standards de prévention de crue et fournir plus d'information sur les probabilités d'occurrence de crue au sein de chaque sous-saison. Les résultats de l'analyse économique montrent que la méthode proposée d'évaluation de crue de projet permet d'amplifier le taux d'utilisation des eaux de crues et amener à des bénéfices économiques sans diminuer la protection contre la crue annuelle.%Seasonal design floods which consider information on seasonal variation are very important for reservoir operation and management. The seasonal design flood method currently used in China is based on seasonal maximum (SM) samples and assumes that the seasonal design frequency is equal to the annual design frequency. Since the return period associated with annual maximum floods is taken as the standard in China, the current seasonal design flood cannot satisfy flood prevention standards. A new seasonal design flood method, which considers dates of flood occurrence and magnitudes of the peaks (runoff), was proposed and established based on copula function. The mixed von Mises distribution was selected as marginal distribution of flood occurrence dates. The Pearson Type III and exponential distributions were selected as the marginal distribution of flood magnitude for annual maximum flood series and peak-over-threshold samples, respectively. The proposed method was applied at the Geheyan Reservoir, China, and then compared with the currently used seasonal design flood methods. The case study results show that the proposed method can satisfy the flood prevention standard, and provide more information about the flood occurrence probabilities in each sub-season. The results of economic analysis show that the proposed design flood method can enhance the floodwater utilization rate and give economic benefits without lowering the annual flood protection standard.