變化環(huán)境下洪峰-洪量組合設(shè)計(jì)值計(jì)算方法研究

胡義明，梁忠民，姚 軼，羅序義，王 軍，李彬權(quán)

(河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098)

工程水文計(jì)算是水利工程規(guī)劃和建設(shè)的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的工程水文計(jì)算理論與方法都要求水文極值系列具有平穩(wěn)性。但受到氣候變化及人類(lèi)活動(dòng)的影響，流域降雨時(shí)空分配模式、產(chǎn)匯流規(guī)律[1]及河道洪水的天然過(guò)程發(fā)生了改變，進(jìn)而導(dǎo)致諸多站點(diǎn)水文系列呈現(xiàn)非平穩(wěn)性變異[2-3]。理論上，現(xiàn)行的基于平穩(wěn)性假定的工程水文計(jì)算理論與方法已不再適用于變化環(huán)境下的非平穩(wěn)性情形[4-7]。

變化環(huán)境下非平穩(wěn)性水文頻率分析根據(jù)研究變量數(shù)目可以分為非平穩(wěn)性單變量頻率分析和非平穩(wěn)性多變量頻率分析。目前的研究主要集中在單變量方面，而關(guān)于非平穩(wěn)性多變量洪水頻率分析的研究還較少[7-9]。由于水文事件(過(guò)程)通常包含多個(gè)特征屬性，如一場(chǎng)洪水過(guò)程包含洪峰和不同時(shí)段洪量特征等，采用單一水文變量(如洪峰或時(shí)段洪量)通常很難描述水文事件(過(guò)程)的真實(shí)特征，為此，進(jìn)行變化環(huán)境下多變量洪水頻率分析更具有現(xiàn)實(shí)意義。相較于平穩(wěn)性多變量頻率分析問(wèn)題而言，非平穩(wěn)性多變量頻率分析問(wèn)題要復(fù)雜得多。在平穩(wěn)性條件下，洪峰-洪量聯(lián)合分布函數(shù)被假定是唯一且不隨時(shí)間變化的，指定重現(xiàn)期對(duì)應(yīng)洪峰-洪量組合設(shè)計(jì)值易于求解。然而在非平穩(wěn)性條件下，不同水文變量間的相關(guān)關(guān)系隨著時(shí)間變化，即不同變量間的聯(lián)合分布函數(shù)在不同年份是不同的，這導(dǎo)致了指定重現(xiàn)期對(duì)應(yīng)的洪峰-洪量組合設(shè)計(jì)值求解困難[9-10]。……