分位數(shù)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(xué)水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056000； 2.江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌 330029)

洪水頻率分析對水利工程建設(shè)至關(guān)重要，一致性假設(shè)一直是洪水頻率分析的基本假設(shè)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(chǎn)匯流條件發(fā)生了改變，導(dǎo)致洪水頻率分析的一致性假設(shè)受到挑戰(zhàn)[1-4],傳統(tǒng)頻率計算方法構(gòu)建模型的合理性受到質(zhì)疑。因此，在變化環(huán)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(huán)境下洪水分析計算的研究熱點之一[2,5]。當(dāng)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(shù)的廣義可加模型(generalized additive models for location scale and shape, GAMLSS)構(gòu)建非一致性概率分布模型。Villarini等[6-7]應(yīng)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?shù)萚8]認為運用傳統(tǒng)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(tài)系數(shù)等參數(shù)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(fā)現(xiàn)GAMLSS模型可以模擬水文序列的方差、偏態(tài)系數(shù)等統(tǒng)計參數(shù)的非線性變化趨勢。

然而，GAMLSS模型構(gòu)建過程較復(fù)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(tǒng)計參數(shù)與協(xié)變量的關(guān)系，模型統(tǒng)計參數(shù)多且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。為解決這一問題，董潔等[10-12]嘗試引入非參數(shù)方法進行非一致性水文頻率分析。……