分位數回歸和GAMLSS模型在非一致性洪水頻率分析中的比較

李 婧, 閆 磊, 屈春來, 劉章君, 魯東陽

(1.河北工程大學水利水電學院，河北 邯鄲 056000； 2.江西省水利科學研究院，江西 南昌 330029)

洪水頻率分析對水利工程建設至關重要，一致性假設一直是洪水頻率分析的基本假設條件，但受到氣候變化以及人類活動的影響，降雨時空分配過程以及流域下墊面的產匯流條件發生了改變，導致洪水頻率分析的一致性假設受到挑戰[1-4],傳統頻率計算方法構建模型的合理性受到質疑。因此，在變化環境下進行洪水序列的非一致性頻率分析具有重要意義。非一致性頻率分析成為變化環境下洪水分析計算的研究熱點之一[2,5]。當前最常用的非一致性頻率分析方法是采用基于位置、尺度和形狀參數的廣義可加模型(generalized additive models for location scale and shape, GAMLSS)構建非一致性概率分布模型。Villarini等[6-7]應用GAMLSS模型分別對羅馬降水序列以及美國Little Sugar Creek流域的年最大洪峰序列進行了趨勢分析，取得了較好的擬合效果。江聰等[8]認為運用傳統方法對水文序列均值的趨勢性進行分析相對片面，通過GAMLSS模型引入方差和偏態系數等參數對宜昌站多年年流量序列進行了趨勢分析。張冬冬等[9]采用GAMLSS模型研究了大渡河流域年最大日降水極值序列的非一致性，發現GAMLSS模型可以模擬水文序列的方差、偏態系數等統計參數的非線性變化趨勢。

然而，GAMLSS模型構建過程較復雜，首先需要選定概率分布模型，然后假定所選概率分布模型統計參數與協變量的關系，模型統計參數多且結構較復雜。為解決這一問題，董潔等[10-12]嘗試引入非參數方法進行非一致性水文頻率分析。……