摘要：较大流域下游的洪水往往是由上游干支流洪水叠加形成,而上游洪水变量一般会存在一定的空间相关性。为揭示流域不同来源洪水相关性对下游洪水频率分布特征的影响,本文选取江西省抚河流域作为研究实例,通过广义回归模型构建下游洪水变量对上游干支流洪水变量的条件分布,以此刻画上下游洪水变量之间的关系,然后基于二维Copula函数建立上游干支流洪水变量的联合概率分布,最后由全概率公式推导出下游洪水频率分布,在此基础上,进一步探讨上游洪水变量相关性对下游洪水频率分布特征的影响。结果表明,本文提出的洪水频率分布推导法对抚河李家渡站的洪水频率分布具有较好的拟合效果;上游洪水变量相关性是影响下游洪水频率分布的重要因素,具体来说,相关性的强度与尾部相关性对下游洪水频率分布的均值没有影响,但均对偏态系数C_(v)与峰度系数C_(s)等高阶统计特征有较为明显的影响,下游洪水频率分布的C_(v)值会随上游洪水变量相关性的增强呈现增加趋势,上尾相关性越强,C_(v)和C_(s)越大;流域上游洪水变量相关性强度及上尾相关性的增强都会导致下游极端洪水风险升高,此外,重现期较长的极端水文设计值对上游洪水变量相关性的变化更加敏感。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：对于传统的多变量分析方法,给定某一联合重现期,满足防洪标准的峰量组合形式有无数多种,但不同联合设计值得到的洪水过程线及水库最高调洪水位均存在较大的差异,如何在联合重现期水平下选取合理的设计值尤为关键。本文利用Copula函数建立洪峰与不同时段洪量的多变量联合分布,采用OR重现期作为防洪标准,联合概率密度函数值作为洪水发生相对可能性的度量指标;以满足防洪标准为约束条件,构建峰量最可能组合的通用模型,并通过拉格朗日乘数法进行求解。采用最可能组合方法分别计算了汉江流域丹江口水库的3维和4维最可能联合设计值,并与单变量同频率法、多变量同频率法设计值对比。结果表明:单变量同频率设计值达不到防洪标准,其假设洪峰与洪量完全相关,各个洪水特征量均采用单变量概率分布来描述,未能充分考虑各个特征量的内在相关性,并不符合汛期洪水发生的内在规律;最可能组合法与多变量同频率法相比,洪峰偏小,长历时洪量偏大,丹江口水库具有多年调节能力,洪量起主要作用,所以最可能组合法推求的设计洪水结果偏安全。峰量最可能设计值更符合丹江口水库的应用要求,因此,本文所提方法具有较强的统计基础,更加符合水文现象的内在规律,可用于水库设计洪水计算。

摘要：将丹江口水库坝址洪水系列延长至2014年,对丹江口水库的最大历史洪水进行了重新考证,分别采用P3/CF和P3/LM模型对设计洪水成果进行复核,并基于复核后P3/CF模型的成果推求设计洪水过程线,再通过调洪演算推求汛限水位。利用世界各国大洪水记录外包线计算了可能最大洪水,研究汉江流域发生的古洪水,并进行对比分析。结果显示:把历史洪水的最大历史考证期延长至625年,两个模型的平均设计值与初期设计成果相比,千年一遇洪峰和7日洪量设计值分别偏小了10.37%和13.30%。建议丹江口水库设计和校核洪水分别取58000m3/s和80500 m3/s,汛限水位抬升2.0 m,在确保防洪安全的前提下,可显著地提高水库的综合利用效益。

摘要：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。

摘要：我国《规范》推荐的梯级水库下游设计洪水计算方法,在实际工作中采用经验和概化处理,既影响成果的科学合理性,亦影响成果精度。本文以Copula函数理论为基础,构造了水库断面洪量与区间洪量的联合分布,推求了条件概率函数的显式表达式,提出了基于Copula函数的改进离散求和法,通过直接对条件概率曲线进行离散,克服了《规范》中离散求和法需要进行变量独立性转换的问题。以清江流域梯级水库下游设计洪水为例,分析比较地区组成法、离散求和法和基于Copula函数的改进离散求和法所得设计成果。结果表明,几种方法所推求的设计值差别不大,但改进的离散求和法所得结果稍微偏大,这是由于该法考虑了各分区变量之间的内在联系,结果比较合理和偏安全;受上游梯级水库调蓄的影响,高坝洲断面千年一遇设计洪水的削峰率高达40%以上。

摘要：贝叶斯概率预报系统(BFS)为开发各种概率水文预报模型提供了方法性的框架,选择合理的先验密度和似然函数是其关键问题。利用Copula函数推导了流量先验分布及似然函数的解析表达式,通过数值方法求解后验分布,构建了Copula-BFS模型。以三峡水库汛期入库流量概率预报为例,对所提Copula-BFS模型进行检验,并与水文不确定性处理器(HUP)和基于BP神经网络的贝叶斯洪水概率预报模型(BP-BFS)进行比较。结果表明:Copula-BFS模型后验均值预报可以提高预报精度且略优于现有的模型,具有性质更加优良的预报置信区间。本文所提Copula-BFS模型不需要进行线性-正态假设,适用范围更广,应用更加灵活,为洪水概率预报研究提供一条新途径。

摘要：洪水事件一般由洪峰与时段洪量等多个要素组成,各要素间通常存在较强的正相关性,应进行多变量联合分析。在进行多变量洪水频率分析时,对于给定的联合重现期水平,存在满足防洪标准的无穷多种峰、量组合,但并非所有的组合都符合水文事件的内在规律,只有在一定的范围内取值才是合理的。本文基于Copula函数构造洪水峰、量之间的二维联合分布,提出了一种确定两变量取值边界的方法,推导了两种具有统计意义的两变量联合设计值组合,即两变量同频率组合和条件期望组合。以清江流域隔河岩水库为应用实例,结果表明,两变量设计值组合对应的水库调洪最高水位高于单变量设计值,但差别不大,从防洪安全的角度考虑,推荐采用两变量同频率组合作为水库防洪设计值。所提方法拓展了多变量洪水频率分析技术在水利工程实际中的应用范围。

摘要：目前常用的两变量洪水重现期所判定的危险事件和表征的水库大坝水文失事情景都存在不符合实际的情况。本文以超过坝前最高水位的频率来度量防洪安全设计标准,开展两变量洪水结构荷载重现期与最可能联合设计值计算方法研究。以清江流域隔河岩水库为例,进行应用和比较研究。实例结果表明:与结构荷载重现期相比,"OR"和"AND"重现期最可能联合设计值的设计标准分别系统偏高和偏低,Kendall和生存Kendall重现期也存在不同程度的偏低或偏高。结构荷载重现期考虑了洪峰、洪量与水库调洪规则的交互作用,符合设计洪水的实质内涵,能够达到指定的防洪标准,可为水库防洪安全设计和风险分析提供更加科学合理的依据。