本文選題：Copula函數(shù) + 降雨量　； 參考：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：以河南省陸渾灌區(qū)為研究區(qū),以提升灌區(qū)用水安全為目的,結(jié)合變化環(huán)境下的灌區(qū)水資源供給與需求,從灌區(qū)水資源供需不匹配而造成水資源短缺的角度,構(gòu)建并應(yīng)用灌區(qū)水資源供需聯(lián)合分布模型,分析灌區(qū)水資源短缺風(fēng)險,對灌區(qū)的抗旱減災(zāi)以及需水結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局等活動提供重要的理論價值和實踐指導(dǎo)。根據(jù)陸渾灌區(qū)歷史觀測數(shù)據(jù)得到1970~2013年的降雨量、灌溉用水量、參考作物騰發(fā)量(ET0),量化三變量間的相關(guān)性,應(yīng)用水文統(tǒng)計分析方法,分別分析降雨量、灌溉用水量、ET0的概率分布特性;基于Copula方法構(gòu)建降雨量-ET0、灌溉用水量-ET0、降雨量-灌溉用水量-ET0的灌區(qū)水資源供需聯(lián)合分布模型,分別應(yīng)用模型分析自然降雨條件下、人工灌溉條件下、自然降雨和灌溉用水量組合來水條件下的灌區(qū)水資源供需的豐枯遭遇頻率、條件概率和條件重現(xiàn)期。主要得到如下結(jié)論:(1)對假定的邊緣分布模型進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov(K-S)檢驗,結(jié)果表明:陸渾灌區(qū)年降雨量和灌溉用水量均服從正態(tài)分布,ET0服從廣義極值分布。(2)陸渾灌區(qū)年降雨量與年ET0間、年降雨量與年灌溉用水量間均存在負(fù)相關(guān)性,年ET0與年灌溉用水量間具有正相關(guān)性。采用相關(guān)性指標(biāo)法對五種二維Copula函數(shù)進(jìn)行參數(shù)估計,采用極大似然法對五種三維Copula函數(shù)進(jìn)行參數(shù)估計,通過K-S擬合檢驗,并以O(shè)LS、AIC作為擬合優(yōu)度評價指標(biāo),結(jié)果表明:Student t Copula函數(shù)在模擬降雨量和ET0、灌溉用水量和ET0以及三變量的聯(lián)合分布函數(shù)的理論分布與經(jīng)驗分布時,擬合效果最優(yōu)。(3)運(yùn)用降雨量-ET0、灌溉用水量-ET0的聯(lián)合分布模型,對降雨量和ET0、灌溉用水量和ET0遭遇組合的二維聯(lián)合分布概率、自然降雨條件下灌區(qū)供水(降雨量)和需水(ET0)的遭遇頻率以及降雨量和ET0的條件概率和條件重現(xiàn)期,人工灌溉條件下灌區(qū)供水(灌溉用水量)和需水(ET0)的遭遇頻率以及灌溉用水量和ET0的條件概率和條件重現(xiàn)期進(jìn)行計算和分析。結(jié)果表明:(1)不同量級的降雨量和ET0、灌溉用水量和ET0存在多種遭遇組合,其二維聯(lián)合分布概率中,同一聯(lián)合分布概率可以對應(yīng)不同的量級組合事件。(2)降雨量和ET0、灌溉用水量和ET0的豐枯遭遇頻率中,豐枯異步頻率大于同步頻率。(3)自然降雨條件下,在降雨量處于枯態(tài)或ET0處于豐態(tài)時,相應(yīng)的條件概率高于其他條件下的概率,條件重現(xiàn)期則小于其他條件下的重現(xiàn)期。(4)人工灌溉條件下,在灌溉用水量處于豐態(tài)或ET0處于枯態(tài)時,相應(yīng)的條件概率高于其他條件下的概率,條件重現(xiàn)期則小于其他條件下的重現(xiàn)期。(4)運(yùn)用降雨量-ET0-灌溉用水量的聯(lián)合分布模型,對降雨量、灌溉用水量和ET0遭遇組合的三維聯(lián)合分布概率、自然降雨和灌溉用水量組合來水條件下灌區(qū)供水(降雨量和灌溉用水量)和需水(ET0)的遭遇頻率以及三種二維條件概率、十種一維條件概率和其相應(yīng)的條件重現(xiàn)期進(jìn)行計算和分析。結(jié)果表明:(1)不同量級的降雨量、灌溉用水量和ET0存在多種遭遇組合,其三維聯(lián)合分布概率中,同一聯(lián)合分布概率可以對應(yīng)不同的量級組合事件。(2)降雨量、ET0和灌溉用水量的豐枯遭遇頻率中,豐枯異步頻率大于豐枯同步頻率。(3)不同灌區(qū)缺水情況下的二維條件概率和相應(yīng)的條件重現(xiàn)期可給出特定條件下的不同量級的年降雨量與年ET0(或年灌溉用水量和年ET0,或年降雨量和年灌溉用水量)的遭遇組合事件發(fā)生的可能性;在十種不同缺水條件下的降雨量、ET0和灌溉用水量的一維條件概率和相應(yīng)的條件重現(xiàn)期中,極端缺水事件(降雨量、灌溉用水量處于枯態(tài),ET0處于豐態(tài))的條件概率很小,相應(yīng)的條件重現(xiàn)期很長。
[Abstract]:Taking Henan Lu Hun irrigation area as the research area, in order to improve the water safety in irrigation area, combined with the supply and demand of water resources in the irrigation area under the changing environment, the water resources supply and demand joint distribution model of irrigation area is constructed and applied in the angle of water resource shortage in the irrigation area, and the risk of water resource shortage in irrigation area is analyzed and the irrigation area is analyzed. According to the historical observation data of Lu Hun irrigation area, the rainfall, irrigation water, reference crop evapotranspiration (ET0), the correlation between the three variables are quantified, and the rainfall and irrigation are analyzed by the method of hydrological statistics and analysis. The probability distribution characteristics of water quantity and ET0; based on Copula method, a joint distribution model of water resources supply and demand in irrigation area of irrigation area, -ET0, irrigation water consumption -ET0 and rainfall irrigation water consumption -ET0 is constructed. Under natural rainfall conditions, under artificial irrigation conditions, natural rainfall and irrigation water use water resources under the condition of combined water resources under the conditions of artificial irrigation, respectively. The frequency, the condition probability and the condition recurrence period of the supply and demand are mainly obtained as follows: (1) the Kolmogorov-Smirnov (K-S) test of the assumed marginal distribution model has been carried out. The results show that the annual rainfall and the irrigation water use in Lu Hun irrigation area obey the normal distribution, the ET0 clothing is from the generalized extreme value distribution. (2) the annual rainfall of the land muddy irrigation area is between the annual ET0, There is a negative correlation between annual rainfall and annual irrigation water consumption, and there is a positive correlation between annual ET0 and annual irrigation water consumption. Using the correlation index method to estimate the parameters of five two-dimensional Copula functions, using the maximum likelihood method to estimate the parameters of the five Copula functions, pass through the K-S fitting test, and use OLS and AIC as the goodness of fit. The results show that the fitting effect of Student t Copula function is optimal in the theoretical distribution and empirical distribution of simulated rainfall and ET0, irrigation water consumption and ET0 and three variable joint distribution functions. (3) a combined distribution model of rainfall, -ET0, irrigation water -ET0, and the combination of rainfall and ET0, irrigation water use and ET0. The two dimensional joint distribution probability, the frequency of water supply (rainfall) and water demand (ET0) under natural rainfall, the condition probability and condition recurrence period of rainfall and ET0, the frequency of water supply (irrigation water use) and water demand (ET0) under artificial irrigation, and the condition probability and condition recurrence period of irrigation water use and ET0 The results show that: (1) there are many kinds of combination of rainfall and ET0, irrigation water consumption and ET0, in the two dimensional joint distribution probability, the same joint distribution probability can correspond to different magnitude combination events. (2) rainfall and ET0, irrigation water use and ET0 in the frequency of dry and dry encounter, the frequency of dry and dry asynchronous frequency is greater than the same Step frequency. (3) under natural rainfall conditions, when the rainfall is in the dry state or the ET0 is in the rich state, the corresponding conditional probability is higher than the other conditions, and the condition recurrence period is less than the recurrence period under other conditions. (4) under the artificial irrigation conditions, the corresponding conditional probability is higher than the other conditions when the irrigation water is in the abundant state or the ET0 is in the dry state. The probability of the condition is less than the recurrence period under other conditions. (4) a joint distribution model of rainfall -ET0- irrigation water use is used to combine the three dimensional distribution probability of rainfall, irrigation water consumption and ET0, and the combination of natural and irrigation water uses to water supply (rainfall and irrigation water) under water conditions. The frequency of water demand (ET0), three kinds of two-dimensional conditional probability, ten one-dimensional conditional probability and its corresponding condition recurrence period are calculated and analyzed. The results show that (1) there are many kinds of encounter combinations in different magnitude of rainfall, irrigation water consumption and ET0, and the same joint distribution probability can correspond to different quantities in the three dimensional joint distribution probability. (2) in the frequency of rainfall, ET0 and irrigation water consumption, the frequency of dry and dry asynchronous frequency is greater than that of wet and dry synchronous frequency. (3) the two dimensional condition probability and the corresponding reappearance period under the water shortage in different irrigation areas can give the annual rainfall and annual ET0 (or annual irrigation water consumption and year ET0, or year) under specific conditions. The probability of occurrence of a combination event of rainfall and annual irrigation water use; rainfall in ten different water shortage conditions, one dimensional condition probability of ET0 and irrigation water use and the corresponding period of reappearance of conditions, the condition probability of extreme water shortage (rainfall, irrigation water in dry state, ET0 in abundance) is very small, and the corresponding conditions are very small. The recurrence period is very long.

【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S273

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5 王s，

本文編號：1866544