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基于mk趋势检验和广义可加模型gamlss研究 摘要：针对水文气象时间序列广泛存在的非平稳性问题，通过MK趋势检验、Pettitt突变检验和广义可加模型GAMLSS研究雅砻江流域年最大洪峰流量时间序列的非平稳性特征。研究发现，流域局部地区极端降水显著增大导致年最大洪峰流量相应地不显著增加，河道上游调蓄性水库可缓解极端降水增大导致汛期洪峰流量不显著增加的潜在洪灾影响。流域支流或小流域水文站易受局地气候影响，洪峰流量序列呈现非平稳性。对于部分站点洪峰流量频率设计值随时间增大的工况，建议复核当前相关工程防洪安全。随着集水面积增大、支流汇入，局部极端气候影响减小，洪峰流量时间序列恢复平稳。目前，雅砻江中游干流洪峰流量时间序列基本仍维持平稳状态。该研究成果对变化环境下工程设计具有参考价值。 0引言由于气候变化和人类活动影响，降雨、蒸散发和河川径流的均值和极值发生变化基于上述模型和方法，李彬彬等GAMLSS模型通过优选出统计参数具有时变特征的最优分布，可以反映时间序列的平稳性，并计算出非平稳序列不同时期的频率设计值，在水文气象领域得到广泛应用。基于GAMLSS模型对珠江支流1 数据及方法1.1 渐变分析Mann-Kendall检验（以下简称“MK检验”）在水文气象领域得到广泛应用1.2 突变分析Pettitt检验1.3 平稳性分析广义可加模型GAMLSS模型(1）选择概率分布模型。基于水文气象极值序列常用分布，本研究选择两参数的Gamma、Lognormal、Gumbel和Weibull分布函数作为模型优选的基础（如表1所示）。针对两参数模型，位置参数和尺度参数可采用样本均值（μ）和均方差（σ）进行表征。(2）按照一次线性变化、二次抛物线型变化、不随时间变化三种函数关系，拟订位置参数和尺度参数随时间的变化模式。(3）计算评价指标。根据4种概率分布函数和统计参数随时间变化的3种模式进行方案组合，按照赤池信息准则，选择AIC值最小者为最优模型。式中ML——参数估计的似然函数最大值；k——模型参数个数。(4）进行残差判别。根据残差散点图、worm plot图、Filliben相关系数，判断标准化残差是否符合标准正态分布，验证模型的拟合效果2 研究区域雅砻江流域（96°52′～102°48′，26°32′～33°58′）是长江上游金沙江最大的一级支流，地处青藏高原东南部，发源于青海省玉树藏族自治州称多县境内的巴颜喀拉山南麓，位于金沙江和大渡河之间的狭长地带。流域面积约13万km根据河流水电规划，雅砻江流域水能资源丰富，是我国规划建设的十四大水电基地之一。水电技术可开发量约2900万k W，主要集中在流域的中下游河段，按照“一库十二级”开发。截至2018年底，下游河段的锦屏一级、锦屏二级、官地、二滩和桐子林水电站均已建成发电。其中，泸宁水文站以上流域内分布的大型水电站锦屏一级和锦屏二级所有电站机组已于2013～2015年陆续投产运营。通过国家气象信息中心地面资料数据和产品，下载中国地面气候资料日值数据集，提取经质量控制的18个国家基准和基本气象台站自建站至2016年日降水量，收集流域内甘孜、雅江、泸宁、道孚、濯桑、庄房（二）、孙水关等7个水文站历年瞬时最大洪峰流量系列，站点测流满足规范要求并经水文部门精度控制。采用ETCCDI(Expert Team on Climate Change Detection and Indices）推荐的7种极端降水（见表2）指标3 结果讨论3.1 流域极端降雨、洪水趋势检验流域内各水文站洪水系列无显著的渐变趋势，局部存在突变，部分区域极端降水指标显著增大，如图1所示。对比分析水文站洪峰流量系列变化趋势及其控制流域内气象站极端降水变化情况，如表3所示，研究发现:(1)极端降水显著增大的部分区域，年最大洪峰流量相应地呈现不显著增大趋势，洪水对暴雨呈现弱响应。(2)泸宁站有别于其他站点，虽然流域内多种极端降水指标显著增大，但是年最大洪峰流量呈现相反的不显著减小趋势。该站邻近流域内控制性水库锦屏一级在河道上游成库库容超过70亿m3.2 流量成果GAMLSS建模经GAMLSS建模分析，泸宁和庄房（二）站年最大洪峰流量最优分布为GAMMA分布，濯桑站为Weibull分布，其他各站点均适用对数正态分布。雅江、泸宁、道孚、庄房（二）水文站年最大洪峰流量时间序列平稳。甘孜站年最大洪峰流量呈现位置参数线性减小，尺度参数不变的非平稳过程，表征为随着时间推移，频率设计值减小。濯桑站年最大洪峰流量的位置参数不变，但是尺度参数随时间变化，不同频率设计值呈逐步收敛状态，表征为2年一遇频率洪水设计值随着时间增加，但是10年一遇以上洪水均随