[发明专利]一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法

说明书

本发明属于洪水频率分析技术领域，本发明旨在解决现有技术中非连序洪水频率分析存在的准确度低的问题，提出一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，方案概括为：收集并整理研究流域某水文站的洪水资料；根据实测洪水资料与多个洪水频率分布线型的拟合度确定最优洪水频率分布；初估最优洪水频率分布的统计参数，确定统计参数的取值范围；确定非连序洪水样本经验频率修正公式，建立基于SCE‑UA算法的优化适线法，计算统计参数最优值；根据最优洪水频率分布及统计参数最优值，计算指定重现期的设计洪水。本发明提高了非连序洪水频率分析的准确性。

技术领域

本发明属于洪水频率分析技术领域，特别涉及一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法。

背景技术

科学合理设计洪水是水利水电工程设计的首要任务，也是确定工程规模、防洪度汛和运行调度的重要依据，一直是国际工程水文分析计算领域的热点和难点问题之一。目前国内外设计洪水主要通过洪水频率分析(Flood Frequency Analysis，FFA)途径，依据实测洪水或历史洪水(含古洪水)资料，并广泛结合地区洪水规律，拟合洪水频率分布曲线，估计洪水频率分布参数，并据此将频率曲线外延，推求各重现期的设计洪水。为了充分利用更多的洪水信息，在洪水频率分析中加入历史洪水资料，将实测洪水、历史洪水共同组成非连序洪水系列，进行非连序洪水频率分析，这有效增加了洪水系列的代表性，为确定洪水频率曲线在稀遇频率的外延趋势提供了有力支撑，可显著提高设计洪水成果质量。

参数估计是洪水频率分析中最为关键的技术环节，其精度直接影响设计洪水可靠性。现行《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL 44-2006)中针对考虑历史洪水的非连序洪水频率分析，推荐采用适线法(Curve Fitting，CF)，其基本思路为首先假定某一特定概率分布为洪水频率分布线型；然后在几率格纸上利用样本点据拟合洪水频率分布曲线，对其统计参数进行估计，其中实测洪水和历史洪水的样本点据采用钱铁(1964年)提出的经验频率公式进行计算；最后根据洪水频率分布线型及其参数值推求各标准设计洪水。经过近几十年的发展，国内外水文学者相继提出了非连序洪水系列样本的经验频率公式，在实践中得到了广泛应用；比较有代表性是钱铁(1964年)、Hirsch(1987年)、郭生练(1990年)等提出的理论公式。

但是，这些理论公式的提出均是在历史洪水资料中各考证期内历史洪水发生的信息真实、可靠、完备的前提下推导得出的。由于历史洪水往往发生年代久远、历史文献记录欠缺以及人类认识的局限性，在各考证期内一般只有少数历史上发生的大洪水或特大洪水可以大致定量，多数是难以确切定量的。因此，实际中历史洪水调查将不可避免地遗漏大洪水或特大洪水资料，这导致了历史洪水的个数、排位等方面往往不是很确切，造成这些理论公式推导的前提条件在实际中往往难以满足。因此，采用传统的非连序洪水样本经验频率公式，进行非连序洪水频率分析，其设计洪水成果可能存在系统性偏差，导致洪水频率分析计算结果的准确度较低。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中非连序洪水频率分析存在的准确度低的问题，提出一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，包括如下步骤：

步骤1、收集并整理研究流域某水文站的洪水资料，所述洪水资料包括实测洪水资料和历史洪水资料，确定所述历史洪水资料中各历史洪水所在的考证期及其对应的洪水阈值；

步骤2、根据所述实测洪水资料与多个洪水频率分布线型的拟合度，结合研究流域所在地区的洪水频率分布线型规律，确定最优洪水频率分布；

步骤3、采用考虑历史洪水的线性矩法初估所述最优洪水频率分布的统计参数，结合参数地区分布规律，确定统计参数的取值范围；

步骤4、确定非连序洪水样本经验频率修正公式，建立基于SCE-UA算法的优化适线法，计算所述最优洪水频率分布的统计参数最优值；