[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

说明书

本发明适用联合概率分析领域，提供了一种基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分析方法，方法的目的在于提供雨潮复合灾害的防洪建设依据，通过建立“潮位”和“降雨峰值”的联合概率分布函数，可以反映出影响洪涝设施过流和调蓄能力特征量的功能，并通过设计一个使联合概率密度达到最大值的分位数组合作为雨潮组合的设计值，解决了风险率很难作为实际工程设防标准的参考值的问题，为工程设计与风险管控标准提供了合理选择为防洪建设提供了可靠依据。

技术领域

本发明属于联合概率分析领域，尤其涉及一种基于Copula函数的复合洪涝 灾害联合概率分析方法。

背景技术

Copula函数实际上是一类将变量的边缘分布函数和它们的联合分布连接 在一起的函数，也称为联结函数，能够根据实际情况准确计算多致灾因子遭遇 组合下的风险率，被广泛用于降水和水文事件联合概率计算中，但目前在雨潮 复合灾害分析方面缺少对表征降雨特征的降雨峰值和潮位的综合考虑，同时选 取边缘分布的方法具有局限性，往往良好的边缘分布不一定能得到准确的联合 分布，而且，风险率无法作为工程设防标准的参考值直接运用到工程设计中， 为防洪工程提供建设依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分 析方法，旨在解决目前在雨潮复合灾害分析方面缺少对表征降雨特征的降雨峰 值和潮位的综合考虑，同时选取边缘分布的方法具有局限性，往往良好的边缘 分布不一定能得到准确的联合分布，而且，风险率无法作为工程设防标准的参 考值直接运用到工程设计中，为防洪工程提供建设依据的问题。

本发明提供了一种基于Copula函数的复合洪涝灾害联合概率分析方法，所 述方法包括以下步骤：

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。

进一步地，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。