基于Copula函數(shù)的大通站水沙特征分析

黃宇明 ，繳 健，竇希萍，郭海軍，丁 磊

(1. 南京水利科學(xué)研究院 港口航道泥沙工程交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029； 2. 武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430072)

近年來(lái)，隨著人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)影響的不斷增強(qiáng)，流域下墊面情況發(fā)生顯著變化，加之全球范圍內(nèi)的極端天氣頻發(fā)，使得水文序列表現(xiàn)出多時(shí)間尺度的隨機(jī)性和突變性[1]。流域水文要素如降雨、徑流、氣溫和來(lái)沙量等發(fā)生劇烈變化，水文一致性過(guò)程遭到破壞。水、沙要素響應(yīng)過(guò)程一直是河流研究工作者關(guān)注的重點(diǎn)，河流水沙變化的一致性關(guān)系到河床沖淤、深水航道疏浚等工程實(shí)際。因此，開(kāi)展河道水沙關(guān)系突變性分析，對(duì)水庫(kù)穩(wěn)定運(yùn)行、河道規(guī)劃管理及維持變化環(huán)境下的水沙關(guān)系動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程具有重要意義。

目前，針對(duì)單個(gè)水文要素的突變分析，最常用的方法有Mann-Kendall秩相關(guān)檢驗(yàn)法、滑動(dòng)F檢驗(yàn)法[2]、滑動(dòng)T檢驗(yàn)法[3]及Hurst系數(shù)法[4-5]等。二變量條件下的水文變異分析則一般采用滑動(dòng)偏相關(guān)系數(shù)法[6]或Copula函數(shù)理論。其中，Copula函數(shù)作為一種能夠?qū)⒍鄠€(gè)不同變量擬合起來(lái)的簡(jiǎn)單有效的實(shí)用分析工具，已被廣泛應(yīng)用于多變量水文分析研究[7]。李藝珍等[1]采用滑動(dòng)Copula函數(shù)研究了變化環(huán)境下金溝河流域徑流與氣象因素關(guān)系的變異情況；李艷玲等[8]結(jié)合滑動(dòng)窗口算法和Copula函數(shù)理論，對(duì)流域降雨徑流關(guān)系變異進(jìn)行了研究分析；郭愛(ài)軍等[9]利用Copula函數(shù)建立了水沙聯(lián)合分布，分析了水沙組合的變化特征；……