洪水过程参数功能识别和洪水过程整体异变性解析

Flood variation problem has been proposed for many years, the current problems of mutation of single index have been fully studied. But the flood is a process of comprehensive or collection, description variation of a flood process really meaningful. This project identifies the function of flood process parameters to extract the characteristic parameters， which analysis variation of flood process. Specifically: based on expounding the connotation of the whole flood process, flood process parameters selection principle is proposed, and establish the parameters database, which response to the flood process. Using the parameter function recognition model identify parameter function of flood process function, to extract feature parameters. With the related parameters as input, combined with fuzzy entropy calculation and coordination degree evaluation model of flood process, identify the of flood process. This project use pattern recognition theory to establish intermediate variables, which analysis the spatial variability of the flood process. Through the above research, in order to improve the flood variation study theory, provide a theoretical basis for the formulation of flood resources utilization, and provide the research mentality for many elements of the hydrological variation problem.

洪水异变问题已提出多年，目前单一指标的异变性问题得到了充分研究，但洪水是综合的一个过程或者集合，描述一个洪水过程的异变才真正有意义。本项目通过识别洪水过程参数功能，达到提取特征参数目的，利用特征参数解析洪水过程整体的异变性。具体地：在阐明洪水过程整体内涵的基础上，制定洪水过程参数的选取原则，建立反应洪水过程整体的参数数据库；提出洪水过程参数功能概念，利用贡献率计算模型和本项目建立的敏感型参数识别模型，识别洪水过程参数功能的同时提取特征参数；根据相关的特征参数，结合本项目建立的洪水过程模糊熵值计算模型和洪水过程协同度评价模型，辨识洪水过程整体的异变性；采用模式识别理论构造中间变量，以解析洪水过程整体空间异变性。通过以上研究，以期完善洪水异变研究理论，为洪水资源化利用、防洪决策的制定提供理论基础，也为水文多要素集成异变问题的研究提供研究思路。

[项目的背景]不同于其他水文要素的异变性研究，洪水是综合的一个过程或者集合，描述一个洪水过程的变异才真正有意义。[研究意义]理论上，反应洪水过程的参数提取得越细致越能反应洪水过程整体，然而大量的参数中会包含高度相关性、或存在与异变结果无关的参数，多余的参数不仅会影响洪水过程整体异变识别结果，甚至会导致虚假的异变现象，使得异变结果的准确性和可靠性受到损害。[主要研究内容]因此，本项目通过识别洪水过程参数功能，达到提取特征参数目的，利用特征参数解析洪水过程整体的异变性。[重要结果和关键数据]研究结论显示为：A) 参数功能的识别：主驱动型参数为累积贡献率为50.15%的参数，共有24项，包括洪峰水位、洪水总量、最大48小时洪量和最大24小时洪量。最大24小时洪量和最大72小时洪量是武江流域对洪水强度影响较为敏感的参数。提取出17个时段洪量作为洪水的涨水阶段和消退阶段序参量。B）洪水过程整体异变性：以驱动型和敏感型参数分别为输入，得到发生了较大的异变性的年份为2006年、1994年、2002年、1968年和1961年，主要是因为这5年武江流域存在较大的降水，形成了较大的洪水径流，导致该流域的洪水过程整体出现异变。1968年、1994年、2002年和2006年的大洪水形成过程未发生变异，总体上武江流域各场洪水形成过程的协同性较差，在1963年和1991年洪水形成过程的协同性发生了较为明显的变异。C）洪水的空间异变性：①随着年份延申，4类和1类洪水空间的异变性主要集中在下游区域；2类洪水空间的异变性主要集中在上游和下游区域；② 对于相同的年份而言，整体上北江流域洪水的空间未见有明显异变性，且均表现为干流洪水强度大于支流洪水强度，下游洪水强度高于上游洪水强度。[科学意义]可见，通过以上研究，不仅完善洪水异变研究理论，为洪水资源化利用、防洪决策的制定提供理论基础，也为水文多要素集成异变问题的研究提供研究思路。