气候变化下天山北坡山区水库防洪风险不确定性研究

论文摘要

气候的变化改变了玛纳斯河产汇流过程,使得水文序列发生了变异,不再满足一致性假设。本文根据玛纳斯河肯斯瓦特控制段1956-2014a水文气象资料展开统计特征分析,并结合水文物理机制进行年最大洪量序列的变异诊断,使用“分解-合成”理论对非一致性的年最大洪量序列进行一致性修正,将现状条件下的年最大洪量序列使用基于贝叶斯理论的马尔科夫蒙特卡洛方法（MCMC）与传统P-Ⅲ分布进行拟合,并进行参数的不确定性分析,得到不同重现期下洪量的设计值,根据水库调洪规则进行调洪并进行风险分析。具体内容与成果如下:（1）水文序列的一致性检验。通过可变模糊集检验法与Pettitt非参数检验法发现玛纳斯河年最大洪量序列存在跳跃变异,其中年最大1日洪量序列在1993年发生变异,年最大3日、7日和15日洪量序列在1995年发生变异,结合Mann-Kendall检验分析认为年最大洪量序列变异点前后时段子序列变化趋势不显著,结合水文物理机制可知,气候变化为导致年最大洪量序列变异的主要原因。（2）P-Ⅲ分布参数不确定性分析。使用“分解-合成”理论对非一致性的年最大洪量序列进行一致性修正,得到现状条件下年最大洪量序列,并使用基于贝叶斯理论的马尔科夫蒙特卡洛方法定量估计与P-Ⅲ曲线分布拟合中的参数不确定性,其中选用Gibbs-MCMC与AM-MCMC方法进行抽样,采用空间遍历性、收敛性和抽样速度三个指标对比两种抽样方法的性能,给出后验期望值和95%置信估计区间量化参数的不确定性。（3）肯斯瓦特水库极限防洪风险分析。选择1996年的一场大洪水作为典型洪水过程,通过同频率放大法得到不同频率下的设计洪水,将其作为水库入库洪水过程,根据水库防洪调度规则进行调洪演算,使用传统频率分析法对现状条件下水库极限防洪风险率进行分析,得到现状条件下的极限防洪风险率为0.1237%,同时采用三角模糊数风险分析法给出极限防洪风险的模糊区间,结果可为肯斯瓦特水库汛期防洪调度提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究的背景及意义
•   1.2 国内外研究概况
•     1.2.1 非一致性水文频率分析
•     1.2.2 水文模型参数估计不确定性分析
•     1.2.3 水库防洪风险分析
•   1.3 本文研究主要内容及技术路线
•     1.3.1 主要内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 研究区概况
•   2.1 流域概况
•   2.2 气候条件
•   2.3 肯斯瓦特水库概况
•     2.3.1 水库防洪调度规则
•     2.3.2 水库库容曲线
•   2.4 洪水情况
• 第三章 非一致性水文序列频率计算
•   3.1 水文序列分析方法
•     3.1.1 Pettitt非参数检验法
•     3.1.2 可变模糊集检验法
•     3.1.3 Mann-Kendall检验法
•   3.2 水文序列分析
•     3.2.1 水文气象要素序列变异分析
•     3.2.2 年最大洪量序列变异分析
•     3.2.3 非一致性物理成因分析
•   3.3 非一致性年最大洪量序列频率计算
•     3.3.1 非一致性年最大洪量序列的分解
•     3.3.2 非一致性年最大洪量序列的合成
•   3.4 本章小结
• 第四章 基于非一致性序列的参数不确定性分析
•   4.1 水文序列常用参数估计方法
•     4.1.1 矩法
•     4.1.2 概率权重矩法
•     4.1.3 优化适线法
•   4.2 基于贝叶斯理论的水文序列参数不确定分析方法
•     4.2.1 贝叶斯理论
•     4.2.2 MCMC算法
•   4.3 参数不确定性分析
•     4.3.1 抽样过程
•     4.3.2 抽样方法性能比较
•     4.3.3 置信区间估计
•   4.4 本章小结
• 第五章 肯斯瓦特水库防洪风险分析
•   5.1 极限防洪风险分析
•     5.1.1 防洪风险率
•     5.1.2 计算方法
•   5.2 极限防洪风险率计算
•     5.2.1 调洪演算原理
•     5.2.2 设计洪水过程线计算
•     5.2.3 调洪演算成果
•     5.2.4 防洪风险率计算
•   5.3 极限防洪模糊风险区间分析
•     5.3.1 随机模拟
•     5.3.2 模糊风险分析计算
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张鑫厚

导师: 陈伏龙

关键词: 气候变化,非一致性,参数不确定性,防洪风险率,玛纳斯河

来源: 石河子大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,水利水电工程

单位: 石河子大学

分类号: P467;TV697.13

DOI: 10.27332/d.cnki.gshzu.2019.000021

总页数: 56

文件大小: 2392K

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