專利名稱：一種水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于洪水預(yù)報(bào)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法。
背景技術(shù)：
設(shè)計(jì)洪水是指為水庫(kù)等水利工程設(shè)計(jì)而擬定的、符合指定防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的、目標(biāo)區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的洪水，即水庫(kù)預(yù)計(jì)設(shè)防的最大洪水。選用過(guò)大的洪水作為設(shè)計(jì)依據(jù)，雖然安全性較高，但工程成本過(guò)大；相反，若選擇的洪水偏小，投資雖然減少，但安全性降低。因 此，需權(quán)衡安全和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面，為工程的防洪能力設(shè)計(jì)選擇恰當(dāng)?shù)囊罁?jù)。以往的水庫(kù)調(diào)度設(shè)計(jì)常采用年設(shè)計(jì)洪水作為依據(jù)，不能反映洪水的季節(jié)性變化規(guī)律，不利于充分發(fā)揮水利工程的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，水工設(shè)計(jì)開(kāi)始更多地采用分期設(shè)計(jì)洪水方法。分期設(shè)計(jì)洪水針對(duì)一年中不同時(shí)段擬定設(shè)計(jì)洪水，可反映洪水的季節(jié)性變化。分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法主要基于水文頻率分析，其設(shè)計(jì)結(jié)果受洪水樣本資料選取、頻率曲線線型選用及參數(shù)估計(jì)方法等因素制約。常規(guī)的分期設(shè)計(jì)洪水推求方法中，每個(gè)分期最大洪水均看作是獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量，不同分期的分期最大洪水通常假定成互為獨(dú)立；而事實(shí)上，不同分期的分期最大洪水之間通常存在一定的弱相關(guān)性，并非完全獨(dú)立。例如，常見(jiàn)的分期設(shè)計(jì)洪水推求方法假定各分期頻率均等于防洪標(biāo)準(zhǔn)的倒數(shù)，常使得分期設(shè)計(jì)洪水達(dá)不到防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求。為保證分期設(shè)計(jì)洪水結(jié)果既滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)又能反映洪水的季節(jié)性規(guī)律，需要準(zhǔn)確描述分期設(shè)計(jì)洪水與水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，能夠準(zhǔn)確地得到分期設(shè)計(jì)洪水與水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，進(jìn)而緩和防洪與興利的矛盾。本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是一種水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，按以下步驟進(jìn)行(一 )運(yùn)用圓形分步法，將既有隨機(jī)性又有規(guī)律性的洪水信息轉(zhuǎn)化為方向數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算方向數(shù)據(jù)的向量平均角度、平均半徑以及集中度來(lái)確定水庫(kù)的分期時(shí)段；( 二)基于構(gòu)建邊緣分布為P-III型分布的三維非對(duì)稱型Copula函數(shù)，建立三變量聯(lián)合分布模型，運(yùn)用三變量聯(lián)合分布模塊分析分期洪水之間的相關(guān)性；(三)運(yùn)用該三變量聯(lián)合分布模型確定水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水頻率與防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定性關(guān)系；(四)最終確定分期設(shè)計(jì)洪水頻率與設(shè)計(jì)值。以往的水庫(kù)調(diào)度設(shè)計(jì)常采用年設(shè)計(jì)洪水作為依據(jù)，不能反映洪水的季節(jié)性變化規(guī)律。隨后出現(xiàn)的分期設(shè)計(jì)洪水方法采用分期最大洪水選樣，可反映洪水的季節(jié)性，但易造成分期設(shè)計(jì)洪水不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)的新問(wèn)題。本發(fā)明首先采用圓形分步法將洪水信息轉(zhuǎn)化為方向數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算向量平均值和集中度以確定水庫(kù)分期時(shí)段；構(gòu)建邊緣分布為P-III型分布的三維非對(duì)稱型Copula函數(shù)，分析分期設(shè)計(jì)洪水頻率與防洪標(biāo)準(zhǔn)間的關(guān)系，進(jìn)而確定分期設(shè)計(jì)洪水頻率與防洪標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，最終可確定分期設(shè)計(jì)洪水頻率與設(shè)計(jì)值。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是前述的水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，步驟(一)中，洪水?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為方向數(shù)據(jù)用下述公式表達(dá)(Xi, Yi) = (Qi cos Θ j, Qi sin Θ )其中Qi為洪水的量級(jí)，為第i次洪水發(fā)生時(shí)間對(duì)應(yīng)的角度，
Θ i < 2 π，Di為第i次洪水發(fā)生的時(shí)間，T為計(jì)算期內(nèi)的總天數(shù)，即汛期內(nèi)的總天數(shù)；方向數(shù)據(jù)的平均角度用下述公式表達(dá)
權(quán)利要求
1.一種水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行 (一)運(yùn)用圓形分步法，將既有隨機(jī)性又有規(guī)律性的洪水信息轉(zhuǎn)化為方向數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算方向數(shù)據(jù)的向量平均角度、平均半徑以及集中度來(lái)確定水庫(kù)的分期時(shí)段； (二)基于構(gòu)建邊緣分布為P-III型分布的三維非對(duì)稱型Copula函數(shù)，建立三變量聯(lián)合分布模型，運(yùn)用三變量聯(lián)合分布模塊分析分期洪水之間的相關(guān)性； (三)運(yùn)用該三變量聯(lián)合分布模型確定水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水頻率與防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定性關(guān)系； (四)最終確定分期設(shè)計(jì)洪水頻率與設(shè)計(jì)值。
2.如權(quán)利要求I所述的水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，其特征在于所述步驟(一)中，洪水?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為方向數(shù)據(jù)用下述公式表達(dá)
3.如權(quán)利要求I所述的水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，其特征在于所述步驟(二)中,邊緣分布為P-III型分布的3-維非對(duì)稱型Copula函數(shù)模型
4.如權(quán)利要求I所述的水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，其特征在于所述步驟(三)中，分期設(shè)計(jì)洪水頻率與防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足的關(guān)系
5.如權(quán)利要求I所述的水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，其特征在于所述步驟(四)中，分期設(shè)計(jì)洪水頻率與設(shè)計(jì)值的確定方法為
全文摘要
本發(fā)明屬于洪水預(yù)報(bào)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水的推求方法，按以下步驟進(jìn)行運(yùn)用圓形分步法，將既有隨機(jī)性又有規(guī)律性的洪水信息轉(zhuǎn)化為方向數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算方向數(shù)據(jù)的向量平均角度、平均半徑以及集中度來(lái)確定水庫(kù)的分期時(shí)段；基于構(gòu)建邊緣分布為P-Ⅲ型分布的三維非對(duì)稱型Copula函數(shù)，建立三變量聯(lián)合分布模型，運(yùn)用三變量聯(lián)合分布模塊分析分期洪水之間的相關(guān)性；運(yùn)用該三變量聯(lián)合分布模型確定水庫(kù)分期設(shè)計(jì)洪水頻率與防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定性關(guān)系；最終確定分期設(shè)計(jì)洪水頻率與設(shè)計(jì)值。本發(fā)明可以克服常規(guī)設(shè)計(jì)洪水推求技術(shù)的不足，使結(jié)果既滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)又能反映洪水的季節(jié)性規(guī)律。
文檔編號(hào)E02B3/00GK102704439SQ201210007370
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者張娟, 戴會(huì)超, 蔡治國(guó) 申請(qǐng)人:戴會(huì)超