不同条件下水文要素重现期的计算方法.pdfVIP

第34卷第5期 水文 V01．34No．5 2014年10月 0FCHINAHYDROLOGY 0ct．．2014 JOURNAL 不同条件下水文要素重现期的计算方法 刘德地1一．杜佩玲2 (1．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098； 2．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072) 摘 要：重现期在工程规划、设计、运行和管理中已经得到了广泛应用，然而，由于气候变化和人类活动 破坏了水文频率分析中的一致性基础，致使基于一致性的重现期计算方法面临挑战，迫切需要研究新 的重现期计算方法。以重现期两种不同的定义入手，给出了在水文系列满足独立性假定后重现期在一 致性与非一致性条件下各自计算公式，并以广东省东江流域龙川站1956～2009年的年最大洪峰资料系 列为例．分析了不同条件下重现期及其变化的特点与原因。 关键词：重现期；一致性；非一致性；时变矩；水文频率 中图分类号：P333．9 文献标识码：A 文章编号：1000—0852f2014)05—0001—05 重现期已经被广泛应用于工程规划、设计、运行和 个临界值或设计值)之前平均随机试验次数[4]；例如， 管理中，而在目前的水文频率分析计算中，重现期的计 若D0为某一设计洪峰值，若在某工程运行之前已发生 算一直以一致性为基础[1]。近百年来，气候变化和人类 过大于D0洪水事件，且距运行时刻为有限的丁(丁=0，1， 活动已经引起全球环境发生了十分剧烈的变化，而这 …)个时段，那么工程开始运行后，第一次将会遇到大 种剧烈变化导致的水文情势演变颠覆了目前工程水文 于这一设计洪峰所需要的平均时段数』7、_(即为重现 频率分析计算的一致性前提。Milly等[2]也在《science》期)。第二种定义为：某一关注事件(D≥D0)相继发生 杂志上指出，在气候变化和人类活动的影响下，基于一 之间的平均时段数形[5_佣。以上两种定义可用图1进一 致性假设的水文概率分布估计理论和方法已经无法帮 步说明。第二种定义中关注的是随机事件(D≥D0)的 助人们正确揭示变化环境下水资源和洪水演变的长期 平均重现间隔时间，即该事件平均间隔多少时间出现 规律，若继续采用现有的工程水文分析方法制定流域 一次，也是通常所说的多少时间遇到一次[8]，而第一种 开发利用工程方案、防洪和抗旱工程的运行调度方案 定义中强调工程第一次遭遇该随机事件(D≥Dn)需要 等，将面临由变化环境带来的风险同。因此，如何建立 的时段数。若在工程刚开始运行时刻发生了随机事件 变化环境引起的非一致性条件下重现期的计算方法对 评估风险和工程风险管理具有十分重要的理论与实际 形取值相同，则第一种定义与第二种定义所表达的重 意义。本文将从重现期的定义出发，在总结一致性条件 现期大小相同。由于水文频率分析计算中，采样方法通 下重现期计算方法的基础上，推导出非一致性条件下 常采用某一个时段内最大值，样本独立眭较容易满足． 的重现期计算公式，并指出非一致性条件下重现期计 故本文主要研究在一致性与非一致性条件下的重现期 算目前面临的主要问题。 计算问题。 1 重现期的定义 2一致性条件下重现期的计算方法 重现期通常有两种定义。第一种定义为：随机试验 根据重现期的第一种定义，其重现期的计算可采 中，发生在第一次遇到某一关注事件(D≥D0，D。为一用以下公式： 收稿日期：2013一06—25 基金项目：国家自然科学基金51379148)；水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放研究基金(2012490611