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设计洪水地区组成的区间估计方法研究

水利学报 2015年第5期46卷 543-550页

作者：刘章君郭生练李天元胡瑶李立平武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室、水资源安全保障湖北省协同创新中心湖北武汉430072 长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

目前设计洪水地区组成计算方法都是以特定的地区组成情况来概括所有可能出现各种洪水组合,缺乏理论基础,计算结果差异较大,误差很难评估。本文采用各分区洪水的联合概率密度函数值度量地区组成发生的相对可能性,基于Copula函数推导得到... 详细信息

目前设计洪水地区组成计算方法都是以特定的地区组成情况来概括所有可能出现各种洪水组合,缺乏理论基础,计算结果差异较大,误差很难评估。本文采用各分区洪水的联合概率密度函数值度量地区组成发生的相对可能性,基于Copula函数推导得到分区洪水归一化的概率密度函数,提出了设计洪水地区组成的区间估计方法。清江流域隔河岩水库的应用实例表明:典型年法的计算结果不在95%置信区间内;同频率地区组成法位于该置信区间内,具有一定的合理性。所提方法具有较强的统计理论基础,不仅可以计算地区组成的各种点估计值,而且能够对估计的不确定性进行定量评价。

关键词：设计洪水地区组成区间估计 Copula函数联合概率密度清江流域

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设计洪水计算方法研究进展与评价

水利学报 2016年第3期47卷 302-314页

作者：郭生练刘章君熊立华武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

设计洪水是确定水利工程建设规模及制定运行管理策略的重要依据,国内外已经开展了大量深入的研究。本文系统总结了国内外洪水频率分析方法,包括抽样方法、分布线型、经验频率公式、参数估计方法、设计洪水过程线、历史洪水、区域洪水频... 详细信息

设计洪水是确定水利工程建设规模及制定运行管理策略的重要依据,国内外已经开展了大量深入的研究。本文系统总结了国内外洪水频率分析方法,包括抽样方法、分布线型、经验频率公式、参数估计方法、设计洪水过程线、历史洪水、区域洪水频率、PMP/PMF、分期和梯级水库设计洪水等方面的研究进展,重点阐述了中国近30年来的主要研究成果,并讨论了存在的主要问题和不足。从四个方面归纳了当前设计洪水研究的前沿与热点问题:即多变量设计洪水计算、非一致性洪水频率分析、基于水文物理机制的洪水频率分析和设计洪水不确定性研究,并展望了中国设计洪水计算未来的研究重点和方向。

关键词：设计洪水洪水频率分析 PMP/PMF 历史洪水多变量概率分布非一致性不确定性

基于风险的非一致性设计洪水及其不确定性研究

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水利学报 2018年第2期49卷 241-253页

作者：杜涛熊立华李帅邵骏许崇育闫磊长江水利委员会水文局湖北武汉430010 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国长江三峡集团有限公司湖北宜昌443133 奥斯陆大学地学系

研究非一致性条件下的设计洪水对水利工程规划设计、防洪决策等具有重要意义,当今国内外研究方法主要集中于时变矩法,然而,该方法对于某一设计频率推求出的每年一个设计值很难用于实际。水利工程设计需要量化两方面的基础信息,工程设计... 详细信息

研究非一致性条件下的设计洪水对水利工程规划设计、防洪决策等具有重要意义,当今国内外研究方法主要集中于时变矩法,然而,该方法对于某一设计频率推求出的每年一个设计值很难用于实际。水利工程设计需要量化两方面的基础信息,工程设计使用年限及设计使用年限内水文风险。本文尝试将水文风险的概念引入到非一致性条件下设计洪水研究当中,其中选取更具物理意义的气象因子作为洪水频率分析的协变量,进一步结合大气环流模型(General Circulation Model,GCM)输出数据的统计降尺度结果推求特定设计使用年限内某一水文风险下的设计洪水,并与传统以时间为协变量的情况进行比较。选取渭河流域洪水序列作为实例研究。结果表明:两种协变量情况下非一致性设计洪水及其95%置信区间相比于一致性假设情况存在明显差别,并且以气象因子为协变量的非一致性设计结果相比于时间为协变量更为合理。本文方法所得设计结果可为水利工程规划设计及防洪决策提供一定参考依据。

关键词：非一致性设计洪水时变矩法水文风险不确定性

基于Copula函数的设计洪水地区组成研究

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水力发电学报 2010年第6期29卷 60-65页

作者：闫宝伟郭生练郭靖陈璐刘攀陈华武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

洪水地区组成具有较强的随机性,最科学的分析方法是给出各地区洪水的联合分布,本文应用Copula函数构造了上游断面与区间洪水的联合分布,提出和推导了两种有代表性的设计洪水地区组成:条件期望组成和最可能组成。由条件期望地区组成分析... 详细信息

洪水地区组成具有较强的随机性,最科学的分析方法是给出各地区洪水的联合分布,本文应用Copula函数构造了上游断面与区间洪水的联合分布,提出和推导了两种有代表性的设计洪水地区组成:条件期望组成和最可能组成。由条件期望地区组成分析了同频率组成所处的水平,应用实例表明,同频率组成保证率偏低,低于期望水平。本文所推导的条件期望组成还包含了置信区间等信息,为决策人员明晰决策风险提供了依据;推求的最可能组成考虑了地区间洪水的空间相关性,更加符合客观实际,为设计洪水地区组成分析计算提供了一条新的途径。

关键词：设计洪水地区组成 Copula函数条件期望组合最可能组合

考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水估算

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水利学报 2024年第6期55卷 643-653页

作者：谢雨祚郭生练熊立华王俊钟斯睿杨媛婷武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

水利水电工程规划设计采用单站的天然年最大洪水系列资料和P-Ⅲ型适线法推求设计洪水,确定水库特征水位。然而上游水库的建成运行,破坏了下游洪水资料系列的一致性假定。本文通过构建非一致性洪水频率分析时变矩模型,计算了长江上游重... 详细信息

水利水电工程规划设计采用单站的天然年最大洪水系列资料和P-Ⅲ型适线法推求设计洪水,确定水库特征水位。然而上游水库的建成运行,破坏了下游洪水资料系列的一致性假定。本文通过构建非一致性洪水频率分析时变矩模型,计算了长江上游重点水库群的水库系数;并根据连续型随机变量分布函数单调递增的特性,提出了基于Q-Q图的时变P-Ⅲ型适线法;推求出考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水,并与极大似然法的估算成果进行比较。结果表明:①水库系数作为时变P-Ⅲ型分布的协变量,可以反映洪水系列的非一致性变化规律;②时变P-Ⅲ型适线法侧重考虑历史洪水点据的拟合,拟合效果优于极大似然法;③相较原设计成果,三峡水库运行期1000年一遇设计洪峰Q m、洪量W 3d和W 7d削减18%左右,洪量W 15d和W 30d削减14%左右,长江上游水库群的调蓄作用直接影响三峡水库运行期的防洪库容和特征水位。

关键词：设计洪水非一致性不连序系列时变矩法水库系数 P-Ⅲ型适线法极大似然法三峡水库

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梯级水库运行期设计洪水理论和方法

水科学进展 2020年第5期31卷 734-745页

作者：郭生练熊立华熊丰尹家波武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

人类活动和气候变化显著地改变了河川径流及洪水的时空分配过程,直接影响下游断面的设计洪水。本文综述水库对下游水文情势的影响,提出梯级水库运行期设计洪水理论方法和研究内容;重点探讨非一致性洪水频率分析和基于Copula函数的最可... 详细信息

人类活动和气候变化显著地改变了河川径流及洪水的时空分配过程,直接影响下游断面的设计洪水。本文综述水库对下游水文情势的影响,提出梯级水库运行期设计洪水理论方法和研究内容;重点探讨非一致性洪水频率分析和基于Copula函数的最可能地区洪水组成法,比较各种方法的实用性;推荐采用运行期设计洪水及汛控水位指导水库调度运行,建议进一步加强水库运行期设计洪水计算理论和方法研究。

关键词：梯级水库运行调度设计洪水地区组成 Copula函数

两变量设计洪水估计的不确定性及其对水库防洪安全的影响

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水利学报 2018年第6期49卷 715-724页

作者：尹家波郭生练吴旭树刘章君熊丰武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

在两变量水文频率分析中,样本系列容量一般较小,使得水文设计值估计具有不确定性。本文基于Copula函数和Parametric Bootstrap方法,并考虑联合设计值的最可能组合模式,建立可描述两变量设计洪水估计不确定性的C-PBU(Copula-based Parame... 详细信息

在两变量水文频率分析中,样本系列容量一般较小,使得水文设计值估计具有不确定性。本文基于Copula函数和Parametric Bootstrap方法,并考虑联合设计值的最可能组合模式,建立可描述两变量设计洪水估计不确定性的C-PBU(Copula-based Parametric Bootstrap Uncertainty)模型,同时提出了定量评价两变量不确定性的度量指标,分析了联合设计值估计不确定性对水库最高调洪水位的影响,并对比了不同典型洪水选取模式下的水位不确定性。以隔河岩水库为例,推求了两变量设计值估计的95%置信区域;比较了不同样本容量对不确定性的影响。结果表明:设计洪水估计和典型洪水选择具有较大的不确定性,可采用C-PBU模型推求置信区间,来考虑设计洪水估计不确定性对水库防洪安全的影响。

关键词：设计洪水防洪调度不确定性 Copula函数 Bootstrap方法 C-PBU模型

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三峡水库运行期设计洪水及汛控水位初探

水利学报 2019年第11期50卷 1311-1317,1325页

作者：郭生练熊丰王俊钟逸轩田晶尹家波武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控... 详细信息

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控制水位(汛控水位)。结果表明:长江上游干支流梯级水库的调蓄作用对三峡水库设计洪水影响显著;三峡运行期千年一遇设计洪峰流量为81 136 m3/s,3、7、15和30 d洪量分别为188.2、386.3、727.4和1320.9亿m3,相比建设期设计值分别削减了18.2%、23.8%、20.6%、20.2%和16.9%;在不降低防洪标准的前提下,三峡水库运行期汛控水位(155 m)比建设期汛限水位(145 m)抬高了10 m,这不仅有利于库区航运、维护库岸稳定、保护消落区生态环境,还可增发电量、减少蓄水期对洞庭湖和鄱阳湖的影响,经济社会和生态环境效益巨大。

关键词：三峡水库运行期设计洪水洪水地区组成汛限水位汛控水位

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梯级水库设计洪水最可能地区组成法计算通式

水科学进展 2014年第4期25卷 575-584页

作者：刘章君郭生练李天元徐长江武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室水资源安全保障湖北省协同创新中心湖北武汉430072

利用Copula函数建立各分区洪水的联合分布,基于联合概率密度最大原则,推导得到最可能地区组成法的计算通式,并用来推求梯级水库下游断面的设计洪水。选择清江流域水布垭—隔河岩—高坝洲梯级水库为例,开展了验证和方法比较研究。结果表... 详细信息

利用Copula函数建立各分区洪水的联合分布,基于联合概率密度最大原则,推导得到最可能地区组成法的计算通式,并用来推求梯级水库下游断面的设计洪水。选择清江流域水布垭—隔河岩—高坝洲梯级水库为例,开展了验证和方法比较研究。结果表明:最可能地区组成法计算得到的设计洪水值位于同频率地区组成法多方案计算结果的区间之内;受清江梯级水库调洪的影响,宜都断面设计洪水的削峰率十分显著,最可能地区组成法推求100年一遇设计洪水的削峰率达到30.2%。该法具有较强的统计基础,组成方案唯一,结果合理可行,为复杂梯级水库设计洪水的计算提供了一种新途径。

关键词：设计洪水梯级水库最可能地区组成法计算通式 Copula函数清江流域