[发明专利]一种基于水文失事机理的设计洪水地区组成计算方法

说明书

本发明公开了一种基于水文失事机理的设计洪水地区组成计算方法，通过收集整理上游水库断面和区间洪水资料，确定上游水库断面和区间洪量的边缘概率分布函数，构建上游水库断面和区间洪量的联合概率分布函数，推求受上游水库调蓄影响的设计断面洪峰流量概率分布函数，进而计算基于水文失事机理的设计洪水地区组成。本发明考虑了上游水库断面和区间洪量与水库调洪、河道洪水演进过程的交互作用，以受上游水库调蓄影响的设计断面洪峰流量超过某一指定流量的频率来定义防洪安全标准，能够表征水文失事机理，为设计洪水地区组成计算提供了更加科学稳健的方法。

技术领域

本发明属于水利工程防洪安全设计领域，特别涉及一种基于水文失事机理的 设计洪水地区组成计算方法。

背景技术

推求设计断面受上游水库调蓄影响的设计洪水，是流域梯级水库群和防洪系 统工程设计洪水计算的重要内容。通常采用设计洪水地区组成法，即将设计断面 洪量分配给上游水库断面和区间以研究上游水库的调洪影响。学者们先后提出了 典型年法、同频率法、JC法和Copula函数法等洪量分配规则。然而，这类方法 对于同一频率的设计洪量分配方案有无数种，而且这些分配方案推求的设计断面 受上游水库调蓄影响的洪峰设计值是不同的，使得水库调蓄后设计断面洪水的频 率意义变得模糊不清，合理性遭到质疑。

事实上，就设计洪水地区组成分析计算而言，最重要的因素是受上游水库调 蓄影响的设计断面洪峰流量。工程实际中关心的危险事件和防洪风险应是设计断 面洪峰流量超过某一指定流量。因此，应该更加注重水文荷载(上游水库断面和 区间洪量)与水库调洪、河道洪水演进的交互作用，并以受上游水库调蓄影响的 设计断面洪峰流量超过某一指定流量的频率来定义防洪安全标准，更加符合水文 失事机理，以解决水库调蓄后设计断面洪水的频率意义模糊不清的问题。目前， 没有文献研究了这种基于水文失事机理的设计洪水地区组成计算方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于水文失事机理的设计洪水 地区组成计算方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于水文失事机理的设计洪水地区组成计算方法，包括步骤：

步骤1，收集整理上游水库断面和区间洪水资料；

步骤2，根据步骤1中的上游水库断面和区间洪量系列资料，选取适当的边 缘概率分布函数线型，并估计其参数；

步骤3，根据步骤1中的上游水库断面和区间洪量系列资料，选取适当的 Copula函数构造上游水库断面和区间洪量的联合概率分布函数，并估计其参数；

步骤4，根据步骤2推求的边缘概率分布函数和步骤3构造的联合概率分布 函数求解给定上游水库断面洪量时区间洪量的条件概率分布函数，采用随机模拟 法推求受上游水库调蓄影响的设计断面洪峰流量概率分布函数；

步骤5，根据步骤4中的设计断面洪峰流量的概率分布函数，推求指定设计 频率的设计断面洪峰流量，并计算基于水文失事机理的设计洪水地区组成。

所述步骤2中，采用P-III型分布作为上游水库断面和区间洪量的边缘概率 分布函数线型，采用线性矩法估计上游水库断面和区间洪量边缘概率分布函数线 型的参数。

所述步骤3中，采用Gumbel-Hougaard Copula函数构造上游水库断面和区 间洪量的联合概率分布函数，采用Kendall秩相关性系数法估计Gumbel-Hougaard Copula函数的参数。

本发明通过收集整理上游水库断面和区间洪水资料，确定上游水库断面和区 间洪量的边缘概率分布函数，构建上游水库断面和区间洪量的联合概率分布函 数，推求受上游水库调蓄影响的设计断面洪峰流量概率分布函数，进而计算基于 水文失事机理的设计洪水地区组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：