[发明专利]一种适应环境变化需求的工程设计洪水复核方法

说明书

本发明公开了一种适应环境变化需求的工程设计洪水复核方法，基于变参数概率分布函数模型和等效风险水平概念，解决了变化环境下已建工程的设计洪水复核问题，克服了目前基于平稳性假定的洪水复核方法无法应用于变化环境下非平稳情景这一不足。本发明适应环境变化需求的工程设计洪水复核方法，克服了目前基于平稳性假定的洪水复核方法无法应用于变化环境下非平稳情景的不足，解决了变化环境下已建工程的设计洪水复核问题；在变化环境下的工程水文计算领域，具有较好地应用前景。

技术领域

本发明涉及一种适应环境变化需求的工程设计洪水复核方法，尤其涉及一种基于变参数概率分布函数模型和等效风险水平概念的变化环境条件下的工程设计洪水复核方法。

背景技术

在水利工程运行期间，根据不断积累的实测洪水资料，对工程原有的设计洪水进行复核，是保证工程安全运行的基础工作。目前的设计洪水复核方法应用的前提条件是洪水极值样本系列需满足平稳性假定。然而，由于气候变化及人类活动的影响，洪水极值系列常发生趋势性或跳跃性变异，而不再满足平稳性要求。对于不满足平稳性要求的非平稳性洪水极值系列，若采用现行平稳性框架下的设计洪水复核方法进行设计洪水的复核计算，其结果的可靠性必将受到质疑，将此复核成果应用于实际工程，无疑将增加工程的水文设计风险。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种适应环境变化需求的工程设计洪水复核方法，克服了目前基于平稳性假定的洪水复核方法无法应用于变化环境下非平稳情景的不足，解决了变化环境下已建工程的设计洪水复核问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种适应环境变化需求的工程设计洪水复核方法，包括如下步骤：

(1)洪水极值样本选取：根据工程设计洪水时采用的洪水极值变量，从历史观测洪水过程中，选取符合要求的洪水极值样本系列；

(2)洪水极值变异性检验：采用常用的趋势性或跳跃性检验方法，对步骤(1)中的洪水极值系列的变异性进行检验，包括变异类型、变异是否显著性；

(3)洪水极值的概率分布描述：根据步骤(2)的变异性检验结果，构建两个以上不同的趋势性或跳跃性的变参数概率分布函数模型，描述变化环境下非平稳性洪水极值变量的统计分布特征；

(4)最优模型选取：基于拟合优度评估指标，评估步骤(3)中构建的不同变参数联合概率分布函数模型对洪水极值系列的拟合效果，并选取拟合最优的模型F_t(X)作为最终采用的变参数分布函数模型；

(5)工程的水文设计风险水平计算：根据工程在设计阶段的设计指标，包括工程的设计寿命L和工程的设计标准T，计算工程的水文设计风险水平值RL，

(6)工程的洪水设计值复核调整：假定工程在运行t₀年后，系列受环境变化的影响呈减少趋势，采用步骤(4)中最优的变参数分布模型F_t(x)对第t₀+1年到第L年的极值分布进行描述(附图1)：在第1年到第t₀年这一时期，由于工程是在平稳性境下运行，所以，每一年的洪水事件超过设计值x_T,S的概率为而在第t₀+1年到第L年这一时期，假设工程按照调整后的洪水设计值x_T,NS进行运行(附图1)，则，每一年洪水事件超过设计值x_T,NS的概率为p_t＝1-F_t(x_T,NS)，t＝t₀+1，t₀+2,…,L，为此，在考虑环境变化影响下，整个工程在L年设计使用年限内的风险水平值RL_NS为：