渭河流域主要河流水文干旱特性研究.pdf

1、本文研究了渭河流域主要河流徑流序列的變化特性和豐枯變化及遭遇情況。結(jié)合國(guó)內(nèi)外水文干旱要素概率分布的研究成果，利用游程理論、極值理論及隨機(jī)理論，探討了不同分布水文序列的極限水文干旱要素概率分布和特征值；并應(yīng)用解析法和模擬法進(jìn)行了對(duì)比分析；借助Copula函數(shù)，建立了水文干旱雙變量概率模型，并用涇河和北洛河的月徑流資料對(duì)其做了檢驗(yàn)。本研究取得如下主要結(jié)論： (1)分析了渭河流域主要河流徑流變化特性。渭河流域主要河流的徑流長(zhǎng)期變化趨勢(shì)

2、呈下降趨勢(shì)；年徑流序列有較強(qiáng)的自相依性和持續(xù)性；豐枯變化具有較高的同步性；徑流序列年內(nèi)分配不均勻，多集中在7、8月份。 (2)研究了渭河流域主要河流豐枯變化規(guī)律。渭河流域主要河流年徑流序列有轉(zhuǎn)枯的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)枯概率大于轉(zhuǎn)豐概率，對(duì)用水十分不利；連多連少概率分析表明，單獨(dú)出現(xiàn)多水與單獨(dú)出現(xiàn)少水相比，多水年平均為5.82次，少水年平均為5.27次，比多水年略少。但連續(xù)2年以上的少水年為5.81次，比連續(xù)2年以上的多水年4.91次高。相應(yīng)

3、游程概率連續(xù)2年多水略高于少水，分別為24％、22％，而3年連續(xù)多水概率為13％低于3年連續(xù)少水概率14％，連續(xù)4年，5年以及5年以上的概率也是少水大于多水，反映易出現(xiàn)少水事件；從游程平均連續(xù)年數(shù)看，多水集團(tuán)游程連續(xù)年數(shù)為1.57～2.60，平均為2.16；少水集團(tuán)游程連續(xù)年數(shù)為0.96～3.86，平均為2.83。游程平均強(qiáng)度多水集團(tuán)為0.26～6.62，平均為2.40；少水集團(tuán)為0.15～5.42，平均為1.88。渭河流域單獨(dú)多(少)

4、水年出現(xiàn)的概率比連續(xù)多(少)水年出現(xiàn)的概率大，單獨(dú)多水年比單獨(dú)少水年出現(xiàn)的概率高，而連續(xù)多(少)水年出現(xiàn)概率情況正好相反，連續(xù)多水年比連續(xù)少水年出現(xiàn)的概率低；表明該流域容易受到干旱的威脅，不足兩年就可能有一年不利的狀態(tài)出現(xiàn)。 (3)揭示了渭河流域主要河流豐枯遭遇規(guī)律。由豐枯遭遇分析可知，豐枯同步頻率中，所研究的三種遭遇測(cè)站(林家村-千陽(yáng)、黑峪口-鸚鴿、狀頭-張家山)較易發(fā)生同枯現(xiàn)象，在豐枯異步頻率中，發(fā)生枯豐組合的頻率較小。條件

5、概率分析表明，枯水條件概率均大于豐水概率，即在前一個(gè)測(cè)站徑流狀況已知的情況下，后一測(cè)站的發(fā)生枯水的概率較大。 (4)研究了水文干旱變量概率分布特性，指出了其影響要素和隨之變化規(guī)律。干旱歷時(shí)和干旱烈度概率分布特性研究表明，負(fù)交互點(diǎn)數(shù)和長(zhǎng)期干旱歷時(shí)概率分布的計(jì)算公式具有較好的精度，只是由于資料長(zhǎng)度的限制，在個(gè)別站出現(xiàn)了較大的偏差；解析法和模擬法得出的結(jié)果是一致的。干旱烈度的概率分布是徑流序列均值、截取水平及偏差系數(shù)的函數(shù)；不同分布的

6、水文序列，對(duì)數(shù)正態(tài)分布的極限干旱歷時(shí)和干旱烈度的期望值均大于gamma分布和正態(tài)分布的期望值，利用這一特點(diǎn)可以在水文序列分布未知時(shí)，對(duì)其在一定時(shí)期內(nèi)的極限干旱變量做出區(qū)間估計(jì)。一定時(shí)期內(nèi)極限干旱變量期望值與序列一階自相關(guān)系數(shù)，偏態(tài)系數(shù)(偏差系數(shù))存在正相關(guān)系。應(yīng)用于渭河流域不同時(shí)期內(nèi)極限水文干旱分析表明，50年內(nèi)，渭河流域出現(xiàn)極限干旱歷時(shí)的期望值為5～9年，100年內(nèi)渭河流域發(fā)生極限干旱歷時(shí)期望值在6～12年之間變化。 (5)利

7、用Copula函數(shù)建立了水文干旱雙變量概率分布，并借助其尾部相關(guān)性分析，量化了風(fēng)險(xiǎn)。干旱歷時(shí)與干旱烈度具有很高的相關(guān)性，兩者邊際分布很難全面反映真實(shí)干旱特性，而利用Copula函數(shù)建立干旱歷時(shí)與干旱烈度雙變量分布可以彌補(bǔ)邊際分布這一不足，全面考慮了干旱歷時(shí)與干旱烈度的相互組合及條件組合情況；通過(guò)對(duì)Copula函數(shù)的尾部相關(guān)性分析，管理者就可以根據(jù)尾部相關(guān)性，預(yù)測(cè)當(dāng)干旱歷時(shí)發(fā)生大幅度變化時(shí)干旱烈度發(fā)生大幅度變化的概率，這在風(fēng)險(xiǎn)管理中是很重