【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利水电工程防洪安全与运行管理设计，更具体地，涉及一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法及系统。
技术介绍
1、设计洪水是确定水利水电工程建设规模及制定运行管理策略的重要依据。现有洪水频率分析计算方法要求水文资料序列满足一致性假设。近年来随着大批水利水电工程建成蓄水，水库运行调蓄导致下游河道的水文情势发生了显著地改变，造成水文资料序列的非一致性，无法满足洪水频率分析的一致性假设要求。水库运行期设计洪水计算的技术途径有二条：一是采用洪水地区组成法推求下游断面设计洪水，二是非一致性洪水频率分析方法。本专利技术针对非一致性洪水频率分析方法。
2、授权号为zl202011008693.0的专利技术专利公开了一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，该专利通过确定非连序洪水样本经验频率修正公式，建立基于sce-ua算法的优化适线法，对皮尔逊iii型(p-iii型)分布进行适线，虽然考虑了历史洪水，但不满足非一致性假定。为解决设计洪水的非一致性问题，授权号为zl202210329420.9的专利技术专利公开了一种非一致性设计洪水估计方法，该方法通过降雨因子和水库因子的不同组合设置多种不同的未来降雨和水库情景，构建时变广义极值分布模型并采用极大似然法求解，虽然考虑了受水库调蓄影响的非一致性，但是没有考虑历史洪水。此外，由于p-iii型分布概率密度函数的性质，当p-iii型分布的偏态系数cs≥2时，极大似然法理论上无解。授权号为zl201611177576.0的专利技术专利公开了一种基于分位数回归的非一致性设计
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述问题而创造的，在非一致性假设下的p-iii型分布中考虑历史洪水资料，对q-q图进行适线拟合，以提高设计洪水的精度，降低设计洪水估计的不确定性，为水库运行期调度运行提供理论参考。
2、为达到上述目的，本专利技术方法的技术方案为：
3、一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，包括如下步骤：
4、步骤1：搜集整理某水库坝址受上游水库调蓄影响下历史调查时期的历史洪水资料和水文测站时期的实测流量资料，通过年最大取样进一步整理成包含历史洪水的年最大洪峰洪量资料，并搜集该水库上游所有承担防洪任务的水库的集水面积及总库容值计算衡量梯级水库群调蓄影响的水库系数ri；
5、步骤2：根据水库系数ri并基于该水库坝址包含历史洪水的年最大洪峰洪量资料，采用时变p-iii型分布构建非一致性时变概率分布；
6、步骤3：基于连续型洪水变量的分布函数服从标准均匀分布的性质，以离差平方和最小为适线准则，将实测洪水样本的经验频率点据分位数与时变p-iii型分布在相同样本下的理论分布分位数进行适线拟合，以估算时变p-iii型分布的统计参数；
7、步骤4：在相同的历史和实测洪峰洪量的数据下，对该水库设计洪水进行复核，将其作为一致性条件下的设计洪水值，并与考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水值进行比较，分析某水库上游梯级水库群的调蓄作用对其坝址设计洪峰洪量的影响。
8、进一步地，所述步骤1中衡量梯级水库群调蓄影响的水库系数ri表示为：
9、
10、其中，n为研究断面以上的大型水库数量；ai和ci分别为第i座水库的集水面积和总库容；at和ct分别为研究断面集水面积和多年平均径流量。
11、进一步地，所述步骤2包括如下子步骤：
12、步骤2-1：以水库系数ri为协变量，设yt为t(t＝1,2,...,n)时刻的响应变量，yt为其观测值，采用时变p-iii型表示洪水变量的频率分布；
13、步骤2-2：基于广义线性模型函数通过协变量表示时变p-iii型分布的参数。
14、进一步地，所述步骤2-1中采用时变p-iii型表示洪水变量的频率分布fyt(yt|ri；α)为：
15、
16、式中：μt、σt和νt分别为时变p-iii型分布的位置参数、尺度参数和形状参数，数值上分别等于时变p-iii型分布的均值、离差系数cv以及偏态系数的二分之一即0.5cs，且满足：μt>0，νt≠0，时变p-iii型分布的时变参数[μt,σt,νt]均以i个协变量构成的函数表示，i＝1,2,...,m。
17、进一步地，所述步骤2-2时变中p-iii型分布的参数[μt,σt,νt]进一步表示为：
18、
19、式中：α＝[α10,α11,α20,α30]为式(3)所示时变p-iii型分布中广义线性模型的参数，也为需要进行估计的模型参数；gi(·)，i＝1,2,3为单调连续的链接函数，具体形式通过其自变量定义域来确定。
20、进一步地，所述步骤3包括如下子步骤：
21、步骤3-1：将某水库坝址历史洪水和实测洪水共同组成一个具有n年水文调查期的不连序年最大系列，定量洪水资料包括n-n年历史调查考证期内的a个历史特大洪水变量和水文测站时期的n个实测年最大洪水变量，其中l为从实测洪水调整至历史洪水的变量个数，a+l为历史洪水个数，为使历史洪水和实测洪水的经验频率不致重叠，又能按照同属一个样本系列处理，采用统一处理法分别估计历史洪水和实测洪水的经验频率；
22、步骤3-2：采用q-q图比较实测洪水经验频率和时变p-iii型分布模型的概率分布分位数来评价拟合效果，以判断两组数据的分布是否一致；
23、步骤3-3：对q-q图进行适线，采用离差平方和最小准则量化时变p-iii型分布曲线与经验点据的离差，分布模型的离差平方和与分位曲线图对时变p-iii型分布模型进行诊断评估。
24、进一步地，所述步骤3-1中历史洪水经验频率pm和实测洪水的经验频率分别为：
25、
26、
27、式中：m和m分别表示洪水在n年水文测站时期和n年水文调查期中的序位。
28、进一步地，所述步骤3-2中时变p-iii型分布的分布参数的累积分布函数依然随着yt增大而单调递增，其中yt为t(t＝1,2,...,t)时刻的响应变量即洪峰或洪量yt的样本点，令为在(0,1)内取值的随机变量，当z≤0时fz(z)＝0；当z≥1时fz(z)＝1；当0<z<1时，有：
29、
30、则采用k-s检验法对时变矩分布模型的分布函数是否服从标准均匀分布进一步检验，令k-s检验的原假设为时变矩分布模型的分布函数服从标准均匀分布，取显著性水平为α＝0.05时，当k-s检验的p值大于0.05则接受原假设，由式(6)可知变量z的不超过概率等于其本身，因此z的经验不超过概率可表示为：
31、
32、式中：sort(yt)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤1中衡量梯级水库群调蓄影响的水库系数RI表示为：
3.根据权利要求1所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤2包括如下子步骤：
4.根据权利要求3所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤2-1中采用时变P-III型表示洪水变量的频率分布为：
5.根据权利要求1所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤3包括如下子步骤：
6.根据权利要求5所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤3-1中历史洪水经验频率PM和实测洪水的经验频率分别为：
7.根据权利要求5所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤3-2中时变P-III型分布的分布参数的累积分布函数依然随着yt增大而单调递增，其中y
8.根据权利要求5所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤3-3具体为：
9.根据权利要求1所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤4在相同的历史和实测洪峰洪量的数据下，对该水库设计洪水进行一致性条件下的复核，得到复核设计洪水值式中p为洪水变量对应的概率；α°为一致性时不变P-III型分布FY(ys)的分布参数，并与考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水值进行比较，分析某水库上游梯级水库群的调蓄作用对其坝址设计洪峰洪量的影响。
10.一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤1中衡量梯级水库群调蓄影响的水库系数ri表示为：
3.根据权利要求1所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤2包括如下子步骤：
4.根据权利要求3所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤2-1中采用时变p-iii型表示洪水变量的频率分布为：
5.根据权利要求1所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤3包括如下子步骤：
6.根据权利要求5所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在于，所述步骤3-1中历史洪水经验频率pm和实测洪水的经验频率分别为：
7.根据权利要求5所述的一种考虑历史洪水资料的非一致性设计洪水计算方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李帅，谢雨祚，郭生练，钟斯睿，胡挺，曹瑞，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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