基于Copula函数的沿海城市雨潮复合灾害风险研究

作     者：许瀚卿 谭金凯 李梦雅 王军 XU Hanqing;TAN Jinkai;LI Mengya;WANG Jun

作者机构：华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室上海200241 华东师范大学地理科学学院上海200241 华东师范大学上海城市公共安全研究中心上海200241 中山大学大气科学学院广东珠海519082 

出 版 物：《自然灾害学报》 (Journal of Natural Disasters)

年 卷 期：2022年第31卷第1期

页      面：40-48页

核心收录：

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家社会科学基金重大项目(18ZDA105) 上海市科委科技攻关项目(19DZ1201505) 华东师范大学优秀博士生学术创新能力提升计划项目(YBNLTS2020-035) 

主　　题：沿海城市 Copula函数 雨潮组合 复合洪涝灾害 雨潮设计值 情景设计 

摘      要：沿海城市极易受到极端降水和风暴增水引发的复合洪涝灾害影响。定量分析极端降水和风暴增水之间的结构依赖,准确评估雨潮复合洪涝灾害风险,对沿海城市防洪除涝及应对措施的制定具有重要指导意义。本研究以上海市为例,利用研究区1979-2014(36a)年日累积降水与吴淞口风暴增水数据,通过K-S、AIC和BIC检验方法优化边缘分布函数,并采用Copula函数定量评估了不同联合重现期下降水和风暴增水组合的复合洪涝风险。研究表明:(1)上海市36a最大日降水量和吴淞口相应风暴增水均适合运用GEV分布进行拟合,Frank Copula函数对雨潮遭遇联合分布特征拟合效果最好;(2)上海市在5、10、20、50和100a雨潮联合重现期下,降水风暴增水遭遇的联合概率是同现概率的4.12、7.51、14.21、34.27、67.72倍;(3)100a联合重现期下的降水与风暴增水分别约为276 mm和3.5m,说明上海市沿海地区要预防百年一遇的强降水或风暴增水,须在考虑天文大潮的基础上,设计构筑至少3.5 m的防汛墙。此研究表明二元Copula函数能够较为准确地计算出不同联合重现期下的设计降水和风暴增水,为优化防汛工程的设计标准、设计科学复合洪涝灾害情景提供了可能。