[发明专利]一种基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分析方法

权利要求书

1.一种基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分析方法，其特征在于，所述方法包括：

选取分析沿海城市具有代表性的潮位站和雨量站，代表性的潮位站应处于河段入海口处并获取其潮位系列资料；代表性的雨量站位于分析河段的下游流域并获取其降雨资料，根据分析河段的下游流域面积大小选取对应数量的雨量站；

对所述潮位系列资料进行一致性修正；

针对所述雨量站，采用降雨强度法，将连续的降雨时间序列分割成降雨事件，进行降雨数据分割，将降雨时间序列分割成不同的降雨场次，进而统计表征雨型的特征变量降雨峰值；

采用年最大值法对所述降雨峰值进行取样：根据不同区域特征，取样每一年中最大的降雨峰值数值样本；

针对所述最大的降雨峰值数值样本，计算流域面的降雨峰值；

分别计算所述潮位系列和所述降雨峰值系列的边缘概率分布，选取在水文频率分析中的多种分布线型分别对潮位和降雨峰值进行曲线拟合；

采用多种拟合优度检验方法确定出与各变量数据系列拟合效果最好的两种边缘分布线型；

采用Frank、Gumbel和Clayton Copula函数分别构建极值潮位和降雨特征变量的联合概率分布；

选用AIC信息准则法、BIC信息准则法及K-S检验法对Copula函数的拟合优度进行评价，选取最优联合概率分布；

基于所述最优联合概率分布，构建重现期风险率模型，并通过所述重现期风险率模型构建重现期模型；

根据所述重现期模型，在设定重现期的条件下，将能够使Copula函数的联合概率密度达到最大值的分位数组合作为工程设计与风险管控标准的设计值。

2.根据权利要求1所述的基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分析方法，其特征在于，所述重现期风险率模型包括同现重现期风险率模型、联合重现期风险率模型和Kendall分布函数的重现期风险率模型。

3.根据权利要求2所述的基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分析方法，其特征在于，在所述步骤采用年最大值法对所述降雨峰值进行取样：根据不同区域特征，取样每一年中最大的降雨峰值数值样本中，以设计历时为24小时选取降雨峰值样本，即采用年度最大日降水作为降雨峰值样本，并采用与所述年度最大日降水相应的风暴增水作为潮位样本。

4.根据权利要求3所述的基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分析方法，其特征在于，包括，在AND情景下构建所述同现重现期风险率模型：

根据Copula函数的定义，二维联合分布的公式为：

F(x，y)＝P(X≤x，Y≤y)＝C[F_X(x)，F_Y(y)]＝C(u，v) (1)

式(1)中，F(x，y)为(x，y)的累积分布函数，F_X(x)为降水边缘分布函数，F_Y(y)为风暴增水边缘分布函数，x为降水阈值，y为风暴增水阈值，X为降水，Y为风暴增水，u为降水边缘分布函数，v为风暴增水边缘分布函数；

P((R＞r)∩(T＞t))＝1-F_X(x)-F_Y(y)+C[F_X(x)，F_Y(y)]＝1-u-v+C(u，v) (2)

式(2)中，u为降水的边缘分布函数，v为风暴增水的边缘分布函数，C(u，v)为降水和风暴增水的联合分布Copula函数，P((R＞r)∩(T＞t))为降水和风暴增水的同现重现期风险率，R为降水，r为降水阈值，T为风暴增水，t为风暴增水阈值。

5.根据权利要求4所述的基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分析方法，其特征在于，包括，通过求解所述同现重现期的倒数获得同现重现期：

T^∩＝(1-u-v+C(u，v))^-1 (3)

式(3)中，u为降水的边缘分布函数，v为风暴增水的边缘分布函数，C(u，v)为降水和风暴增水的联合分布Copula函数，T^∩为同现重现期。