【摘要】：城市的管道排水系統(tǒng)和區(qū)域排澇系統(tǒng)兩者設計歷時及設計標準存在差異,會造成管道排水與河道排澇工程運行不銜接,基于沭陽縣1981-2015年的降雨數(shù)據(jù),經(jīng)過擬合精度分析選取合適的邊際分布函數(shù),采用Copula函數(shù)建立年最大2 h短歷時管道排水暴雨和其對應時段的最大1 d長歷時區(qū)域排澇暴雨的聯(lián)合分布概率模型,計算超過某一設計值的短歷時暴雨與超過某一設計值的長歷時暴雨的同現(xiàn)重現(xiàn)期,在短歷時暴雨不超過某一設計值的條件下長歷時暴雨超過某一設計值條件重現(xiàn)期,研究結果可為城區(qū)排水防澇系統(tǒng)的建設提供科學依據(jù),保障城區(qū)排水防澇安全。
【圖文】：

和8．4%;在進行長歷時擬合時，擬合精度由高到低為皮爾遜Ⅲ型分布、耿貝爾分布和指數(shù)分布，其相對均方差分別為6．1%、7．1%和8．8%。依擬合指標而言，短歷時擬合精度最高的為耿貝爾分布，長歷時擬合精度最高的為皮爾遜Ⅲ型分布。設長歷時暴雨相對均方差與短歷時暴雨相對均方差的算數(shù)平均值為綜合誤差，皮爾遜Ⅲ型分布擬合的綜合誤差為6．25%，耿貝爾分布擬合的綜合誤差為6．15%，鑒于皮爾遜Ⅲ型分布擬合和耿貝爾分布擬合的綜合誤差接近，本次采用水文計算中習慣用的皮爾遜Ⅲ型分布計算設計暴雨概率，繪制邊際分布概率圖(圖1)。2．2Copula函數(shù)參數(shù)計算根據(jù)實測資求得各個組合的Kendall秩相關系數(shù)τ，由τ和Copula函數(shù)參數(shù)θ的關系(表1)可以求得θ。由表3可知秩相關系數(shù)τ為0．421，即長歷時暴雨和短歷時暴雨的成正相關，故可以用ArchimedeanCopula函數(shù)進行聯(lián)合分布計算。根據(jù)式(3)，采用OLS法檢驗函數(shù)的擬合優(yōu)度，OLS值越小表明擬合精度越高，選取擬合度最好的函數(shù)，相關計算參數(shù)見表3。表3Ｒ2h和Ｒ1d的相關計算參數(shù)Tab．3SeveralcalculationparametersofＲ2handＲ1d函數(shù)類別τθOLSClaytonCopula1．430．1030FrankCopula0．4211．710．1122GHCopula4．410．1153圖1邊際分布概率Fig．1Marginalprobabilitydistribution由表3可知，F(xiàn)rankCopula函數(shù)的OLS值最小，表明其擬合效果最佳，故采用FrankCopula函數(shù)進行聯(lián)合分布計算，將長歷時暴雨和短歷時暴雨的經(jīng)驗累積概率和采用FrankCopula函數(shù)計算理論累積經(jīng)驗概率繪制在一張圖上，如圖2所示。圖2Ｒ2h和Ｒ1d的經(jīng)驗累積概率和理論累積概率比較Fig．2Comparisonofempiricalandtheoreticalaccumulationprobabilities由圖2可以看出，聯(lián)合經(jīng)驗累積概率和聯(lián)合理論累積概率

?度越高，選取擬合度最好的函數(shù)，相關計算參數(shù)見表3。表3Ｒ2h和Ｒ1d的相關計算參數(shù)Tab．3SeveralcalculationparametersofＲ2handＲ1d函數(shù)類別τθOLSClaytonCopula1．430．1030FrankCopula0．4211．710．1122GHCopula4．410．1153圖1邊際分布概率Fig．1Marginalprobabilitydistribution由表3可知，F(xiàn)rankCopula函數(shù)的OLS值最小，表明其擬合效果最佳，故采用FrankCopula函數(shù)進行聯(lián)合分布計算，，將長歷時暴雨和短歷時暴雨的經(jīng)驗累積概率和采用FrankCopula函數(shù)計算理論累積經(jīng)驗概率繪制在一張圖上，如圖2所示。圖2Ｒ2h和Ｒ1d的經(jīng)驗累積概率和理論累積概率比較Fig．2Comparisonofempiricalandtheoreticalaccumulationprobabilities由圖2可以看出，聯(lián)合經(jīng)驗累積概率和聯(lián)合理論累積概率的點距基本形成一條45°的對角線，表明聯(lián)合經(jīng)驗累積概率和聯(lián)合理論累積概率計算結果接近，采用FrankCopula函數(shù)計算長歷時暴雨和短歷時暴雨的聯(lián)合分布概率合理。2．3聯(lián)合分布計算由表2中的邊際分布參數(shù)可以求得長歷時暴雨與短歷時暴雨所對應的邊際分布概率，由表3可以得到Copula函數(shù)的統(tǒng)計參數(shù)，根據(jù)擬合結果選取FrankCopula函數(shù)為聯(lián)合分布函數(shù)，由Copula函數(shù)關系式及其對應的參數(shù)θ，計算聯(lián)合分布概率，繪制聯(lián)合分布概率圖(圖3)，從圖中可以查出任意量級的長歷時暴雨與短歷時暴雨組合的聯(lián)合分布概率。8基于Copula函數(shù)的不同歷時暴雨組合分析萬永靜朱程亮劉俊等
【作者單位】： 河海大學水文水資源學院;江蘇省宿遷市水務局;南京水利科學研究院;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(41471015)
【分類號】：TU992

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本文編號：2526962