非一致性水文頻率分析的研究進(jìn)展探討

【摘 要】在水文樣本服從統(tǒng)一分布的前提下，水文頻率分析才可以有效地進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，水文樣本無(wú)論是過(guò)去還是現(xiàn)在，或是在將來(lái)，都必須具有強(qiáng)烈的同步性和一致性，才能滿足水文頻率分析的隨機(jī)同步假設(shè)的要求。此時(shí)，非一致性水文頻率分析的方法就顯得尤為重要。本文就非一致性水文頻率分析的方法做出了研究，以期為水文頻率分析的研究帶來(lái)一定程度上的幫助。

【關(guān)鍵詞】非一致性；水文頻率分析；水文樣本

在水利工程的建設(shè)規(guī)劃中，水文頻率分析的結(jié)果有著至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)有的水文頻率分析方法當(dāng)中，只有確保水文樣本無(wú)論是過(guò)去還是現(xiàn)在，或是在將來(lái)，都必須具有強(qiáng)烈的同步性和一致性，才能滿足水文頻率分析的隨機(jī)同步假設(shè)的要求，進(jìn)而才能對(duì)水文頻率進(jìn)行有效地分析與計(jì)算。但是在現(xiàn)實(shí)情況中，由于自然氣候的難以捉摸以及一些人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境造成的影響與改變，都會(huì)使得水文樣本的同步性和一致性受到影響，進(jìn)而使得水文頻率分析計(jì)算的結(jié)果失去了精準(zhǔn)性。為了確保水文頻率的分析結(jié)果能夠準(zhǔn)確，必須研究出新的頻率計(jì)算分析方法，使其不再受到水文樣本一致性和同步性要求的約束。而本文所研究的非一致性水文頻率分析法，可以不受到特定因素的影響，更為準(zhǔn)確地為水利工程提供有效的數(shù)據(jù)。

一、對(duì)水文系列情況進(jìn)行變異性檢驗(yàn)

要對(duì)水平頻率進(jìn)行有效分析，首先必須對(duì)水文系列情況進(jìn)行變異性檢驗(yàn)，檢查其是否滿足水文系列的一致性和同步性，或者是發(fā)生了變異的情況。確定了情況之后，再來(lái)決定是采取還原途徑，還是采取直接基于非一致性的途徑來(lái)對(duì)水文頻率進(jìn)行分析與計(jì)算。水文系列所反映的是人類的社會(huì)活動(dòng)對(duì)于自然環(huán)境的影響，以及一些地理因素與氣候條件的作用之下的綜合產(chǎn)物。在水文資料的研究中，可以將水文學(xué)分為確定性的成分，以及隨機(jī)性的成分，這兩種成分都可以用來(lái)研究水文學(xué)的時(shí)間系列。人類的社會(huì)活動(dòng)以及自然的氣候條件所影響的變化可以歸類于確定性成分，氣候條件變化是一個(gè)循序漸進(jìn)的演變過(guò)程，對(duì)水文系列的影響有著一定的周期性作用。與氣候條件變化帶來(lái)的影響相比，人類的社會(huì)活動(dòng)給水文系列帶來(lái)的影響會(huì)更加明顯，比如一些水利工程的修建、河壩決堤等現(xiàn)象。而一些沒(méi)有明確的變化規(guī)則或者是偶發(fā)性事件，我們可以把它歸類于隨機(jī)性成分。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于水文系列的變異性檢測(cè)，它的分析結(jié)果還不能全面的體現(xiàn)出水文頻率的真正結(jié)果，應(yīng)該在檢測(cè)變異性平均值的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)變異性的對(duì)方差的檢測(cè)，以期計(jì)算出最佳的水文頻率結(jié)果，為水利工程的開(kāi)展提供最為有利的依據(jù)。

二、水文頻率分析法中的還原途徑分析介紹

還原途徑分析法在目前的水文頻率分析中運(yùn)用的比較廣泛，是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。還原途徑分析法中認(rèn)為，水文系列在變異之前，它的狀態(tài)是比較自然的，在受到人類社會(huì)活動(dòng)或是自然氣候條件的影響之后，就開(kāi)始發(fā)生變異。這兩種狀態(tài)之間的相切點(diǎn)，我們就稱之為變異點(diǎn)。而該還原途徑分析法，就是將受到影響之后的狀態(tài)還原到變異點(diǎn)之前的自然狀態(tài)。

三、非一致性水文頻率分析介紹

（1）非一致性水文頻率分析法中的混合分布法介紹。混合分布的計(jì)算方法中，所研究分析的水文系列資料并不一定源于同一出發(fā)點(diǎn)，該狀態(tài)下無(wú)法滿足水文樣本的一致性和同步性，而在混合分布的模型中，就可以直接對(duì)于非同步的水文系列進(jìn)行分析與計(jì)算，具體可以由以下等式來(lái)表達(dá)：U（x）=a1U1（x）+a2U2（x）+…+anUn（x），其中的U1（x）、U2（x）…Un（x）均為n個(gè)分部的累積分布函數(shù)，a1 、a2…a n則為各個(gè)分部的權(quán)重系數(shù)，另外，必須確保a1+a2+…+a n =1。（2）非一致性水文頻率分析法中的時(shí)變矩法介紹。非一致性水文頻率分析法中的時(shí)變矩法，主要是采用一些線性函數(shù)對(duì)于水文系列進(jìn)行表述，再結(jié)合時(shí)間的變化，對(duì)水文頻率進(jìn)行分析與計(jì)算。一般情況下，我們采用外國(guó)學(xué)者Gumbel的分析模型進(jìn)行水文頻率的分析與計(jì)算。

F（x）=exp-exp-（x-a）/b，（-∞≤x≤∞，β>0）

在現(xiàn)實(shí)情況中，人類的社會(huì)活動(dòng)對(duì)自然的影響，或者是自然環(huán)境與氣候都是存在極大的不穩(wěn)定性的，很難保證一致性與同步性，所以，傳統(tǒng)的水平頻率計(jì)算分析方法有著很大的局限性。如果依然使用傳統(tǒng)的水文頻率分析方法得出的結(jié)果作為水利工程施工的依據(jù)，將會(huì)使得水利工程存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。而在此時(shí)，非一致性水文頻率分析的方法就顯得尤為重要。本文所研究的非一致性水文頻率分析方法，就可以在很大程度上解決這個(gè)難題，能夠在最大程度上為水利工程的建設(shè)與規(guī)劃提供最有利的依據(jù)與保障。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]謝平，陳廣才，夏軍.變化環(huán)境下非一致性年徑流序列的水文頻率計(jì)算原理[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）.2009