水文事件重现期与设计值计算方法研究

Return period is one of the design criteria for detrmining water resouces project size and management, it is important to ecnomical and safety operation of these projects. In this proposal, based on the new research findings related to return period of hydrological events, and recurrence events and renewal process and probability and statistitics methods, a comprehensive research method combined investigation, mathematical modelling and computer simulation is used to develop the return period and design values of some common stationary and nonstationary hydroloical events(floods, rainstorms and steamflows et al) following Pearson type III and Generalized extreme distribution in Wehe watershed. The research content includes (1) Return period and design values of duration sereis for common hydrological samplings; (2) Return period and design values of single and run events for staionary independence, staionary dependence and nonstaionary independence trials. We expect to reveal the realtionship of return period between staionary and nonstaionary, and present a tranformation expression of return period among common hydrological samplings; (3)Condidering single nonsationay variate, multivate return period expression is derivated. The results and finding in this research may be expected to promote crossing and penetration of among hydrology, mathematic statistics and compter calculation. They also can provied some theroies and technical support for water resouces engineering planning and designing and management, ecological enviroment protection and disaster prevention.

重现期是确定水利水电工程设计规模和管理的设计标准，事关工程建设经济合理和安全可靠运行。本项目拟采用调查分析、数学建模和计算机仿真相结合的综合研究方法，以渭河流域洪水、暴雨和径流等序列为研究对象，在吸收国内外相关最新研究成果的基础上，采用循环事件、更新过程等原理，选用皮尔逊-III型和广义极值分布，研究不同选样下独立同分布部分历时序列重现期和设计值计算方法，揭示常见水文资料选样下重现期间的关系，提出相应重现期的转换方法；研究平稳独立、平稳非独立和非平稳独立单事件与游程事件重现期和设计值计算方法，揭示平稳与非平稳事件重现期特性的有机关系。在此基础上，嵌入非平稳变量，研究多变量重现期和设计值计算方法。本研究将促进水文学与数理统计学、计算数学等学科的交叉渗透，研究成果可为流域水利工程规划设计与管理、水资源规划利用、生态环境建设以及抗旱减灾提供重要的理论依据和技术支撑。

重现期是确定水利水电工程设计规模和管理的设计标准，事关工程建设经济合理和安全可靠运行。目前，平稳独立单变量分布重现期计算已有成熟的计算方法，但是，平稳独立和相依游程事件、非平稳游程事件重现期和多变量水文事件缺乏公认的计算方法。本项目在吸收国外平稳、非平稳水文事件重现期的最新研究成果基础上，以渭河流域和我国一些典型流域(区域)等为研究区，系统地开展了平稳独立部分历时水文序列重现期与设计值计算方法、平稳独立游程水文事件重现期与设计值计算方法、平稳Markov相依游程水文事件重现期与设计值计算方法、非平稳独立分布水文事件重现期与设计值计算方法、多变量水文事件重现期与设计值计算方法等研究。形成了一套系统的平稳、非平稳水文事件重现期计算方法，完成了项目有关的研究目标，取得了预期的研究成果。在完成本项目任务的基础上，项目组提出了基于运动扩散模型的含零值降水序列频率计算方法、指数gamma分布估计参数的概率权重法和最大熵值方法、基于Copula函数的短降水长度序列频率计算方法。其中，平稳相依游程事件和非平稳游程事件重现期计算法、基于Copula函数的分期设计洪水重现期计算方法、基于Copula函数的短降水长度序列频率计算方法、基于Copula函数的水文变量和分布概率计算方法在中文文献首次报道。.上述研究旨在统一平稳与非平稳水文事件重现期的计算公式，可为变化环境下的干旱定量评估、水文设计值计算等提供理论和计算方法。