环境“非一致性”背景下,采用现有的工程水文分析方法将面临由变化环境带来的设计频率失真的风险[1]。非平稳性水文序列的频率计算是一项新兴的研究课题,相关研究成果相当少[2]。国内较常用的方法是基于还原和还现途径,主要包括变异点前后序列与某一因子相关法、时间系列的分解与合成法以及水文模型法3种[3]。但上述方法均存在不足,如时间系列的分解与合成法在预测期较长情况下,现有的确定性成分预测方法很难令人信服且存在较大的外延风险[3];通过建立水文模型从成因途径分离水文序列的确定性成分,模型很多参数的率定均局限于历史某一时期的流域物理条件[4]。近年来非平稳性条件下的洪水频率研究受到格外关注[5-6]。概括起来,非平稳性洪水频率分析常用方法主要有时变矩(TVM)、超定量(POT)、区域汇集洪水频率分析、局部似然、分位数回归和混合分布等方法。详细方法见文献[2,7]。
由于非平稳性洪水序列的统计参数(如平均值和标准差)和分布线型自身时刻发生改变,相应设计流量的不确定性也将发生变化。对此,Strupczewski等[5]提出了处理非平稳性极值序列的时变矩模型,该模型考虑统计参数均值和方差的趋势性,可得到设计值随时间的变化关系。此后,TVM法被学者成功应用于其他地区,也得到一定标准P下,洪水设计值xP随时间存在显著变化关系[8-9]。传统极值流量分析的“极值理论”需要进行修正以适应序列非平稳性。在气候条件相似的珠江子流域北江支流武江和东江,受不同变化环境影响下,其年最大日流量序列已显示出不同的非平稳性变化趋势。根据下垫面变化背景差异,本章选取主要受气候与植被破坏影响的武江流域坪石站、浈江流域长坝站和主要受气候与水利工程影响的东江流域龙川、河源站,应用TVM法探讨不同变化环境背景下洪水设计值xP随时间的变化关系,以期选出流域最优TVM模型,揭示不同变化环境背景下洪水频率分布线型和洪水设计值响应规律。(www.xing528.com)
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