地区线性矩频率分析中水文气象分区方法探讨

发布时间：2019-05-12 11:25

【摘要】：我国的防洪设计标准估算的一个重要依据是洪水频率计算,其理论基础是假定这些水文极值事件是独立抽自同一总体的随机事件,然后对足够长的水文事件(洪水或降雨)序列进行水文频率计算。研究表明,中国大部分地区的洪水由暴雨所致,根据暴雨频率分析计算间接推求设计洪水是最为常用和有效的方法。地区线性矩法(Regional L-moments Analysis,RLMA)是目前最先进的频率估算方法,但是由于上下游测站流量相关关系太高,加之流量资料受下垫面和人类活动影响显著,流量资料的一致性难于得到满足,限制了应用地区线性矩法于洪水流量频率分析的前景。由于暴雨资料分布面广、受人类活动影响小,加之降雨一径流模型已经研究的相当成熟,因此应用地区线性矩法于暴雨频率计算的前景就逐渐受到推崇。自上世纪90年代起被广泛应用于美国以及一些国家的防洪设计标准的分析计算中；我国近年也在太湖流域暴雨频率分析中成功地采用推广了这一水文气象途径的频率计算方法,积累了实际经验。美国和我国研究结果表明,区域途径的暴雨频率分析方法求得的频率估计值比单站暴雨频率分析方法的结果更准确、可靠。但是,如何把研究区划分成几个或数十个水文气象一致区却不是很容易的事,因此,确定“同一水文气象分区”成为区域频率分析计算所要解决的第一大课题。本文以太湖流域96个站点的年最大日雨量序列为研究资料,对不同分区方法进行探讨,采用水文气象途径分区法和传统的聚类分析法分别对其进行一致区的划分研究。研究结果表明,无论是在分区后的一致性和不和谐检验结果的合理性比较,还是在采用地区线性矩法估算的百年一遇的频率估计值的准确度的比较,都证明水文气象途径的分区结果优于传统的聚类分析法；区别在于,水文气象途径的分区法着重考虑各站水文频率曲线的“同分布”的条件,而聚类分析法重点考虑数理统计上的相似性、相近性,与实际的水文特性不符。另外,本文以水文气象途径分区的结果为例,采用地区线性矩法推求了一致区内精确度和可靠性较高的不同重现期下的频率估计值。然而,研究发现,由于站点分布疏密不均、资料序列长短不一、统计特性各异和局部地形等等影响因素,地区分析法的分区边界地带总是存在严重程度不一的频率估计值“梯度”问题,即频率估计值在各个分区交界处出现空间不连续的现象,这也是美国NOAA的水文气象设计研究中心(HDSC)在美国暴雨频率图集更新(Updates)中尚未解决的课题。因此,本文又针对地区线性矩法产生的频率估计值的空间分布不连续问题进行探讨研究,提出一种往返两次空间插值的方法对频率估计值进行空间平滑校正。实例研究结果表明,经过这种平差法校正的研究区内各个站点的频率估计值的经验频率与理论概率更加接近,频率估计值的空间分布也更加合理。
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【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P333.2

【参考文献】