基于Copula函数的降雨随机模拟方法在古黄河流域的应用

doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2021.04.002

人民珠江 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (4): 10-18,63.doi: 10.3969/j.issn.1001-9235.2021.04.002

基于Copula函数的降雨随机模拟方法在古黄河流域的应用

潘奇鑫, 李帆^*, 刘萍, 李春秀

扬州大学水利科学与工程学院,江苏扬州 225009

收稿日期:2020-10-27 出版日期:2021-04-25 发布日期:2021-04-20
通讯作者: 李帆,男,主要从事水文统计、风险分析等方向研究。E-mail:lifan@yzu.edu.cn
作者简介:潘奇鑫,男,主要从事水文水资源方向研究。E-mail:472081650@qq.com
基金资助:
中国博士后科学基金(2019M651976)

Application of Rainfall Stochastic Simulation Based on Copula Function in Ancient Yellow River Basin

PAN Qixin, LI Fan^*, LIU Ping, LI Chunxiu

College of Hydraulic Science and Engineering,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China

Received:2020-10-27 Online:2021-04-25 Published:2021-04-20

摘要/Abstract

摘要： 以江苏省宿迁市古黄河流域上游宿迁闸站、中游刘老涧站、下游新袁闸站3个水文站39年(1980—2018年)的月降雨量资料为例,利用二维Copula函数进行月降雨量随机模拟。基于Copula函数建立3个站点两两间月降雨量的联合分布,结合Gibbs抽样法实现3站的月降雨量随机模拟,通过比较实测和模拟的月降雨量,对模拟预测的有效性进行验证。结果表明,上、中、下游降雨量之间具有较强的相关性,二维Copula函数可有效建立研究区域相邻站点间的相关性结构,可用于该流域降雨量的随机模拟,为该方法在其他领域的应用提供参考。

关键词: Copula函数, 月降雨量, 随机模拟, Gibbs抽样

Abstract: Taking the monthly rainfall data of the three hydrological stations,namely Suqian Station at the upper reaches,Liulaojian Station at the middle reaches,and Xinyuan Station at the lower reaches of the ancient Yellow River in Suqian City,Jiangsu Province for 39 years (1980—2018) as the example,this paper conducts the stochastic simulation of monthly rainfall based on the Copula function,establishes the joint distribution of monthly rainfall for two of 3 stations,realizes the stochastic simulation of monthly rainfall of the three stations by Gibbs sampling,and verifies the effectiveness of the simulation prediction by comparing the measured and simulated monthly rainfall.The results show that there is a strong correlation between the rainfall in the upper,middle and lower reaches.The two-dimensional Copula function can effectively establish the correlation structure between adjacent stations in the study area,and serve for the stochastic simulation of rainfall in the basin,which provides a reference for its application in other basins.

Key words: Copula function, monthly rainfall, stochastic simulation, Gibbs sampling

中图分类号:

TV111

潘奇鑫, 李帆, 刘萍, 李春秀. 基于Copula函数的降雨随机模拟方法在古黄河流域的应用[J]. 人民珠江, 2021, 42(4): 10-18,63.

PAN Qixin, LI Fan, LIU Ping, LI Chunxiu. Application of Rainfall Stochastic Simulation Based on Copula Function in Ancient Yellow River Basin[J]. Pearl River, 2021, 42(4): 10-18,63.

参考文献

[1] 葛云健,吴笑涵.江苏历史时期洪涝灾害时空分布特征[J].长江流域资源与环境,2019,28(8):1998-2007.
[2] 张铭,李承军,张勇传.贝叶斯概率水文预报系统在中长期径流预报中的应用[J].水科学进展,2009,20(1):40-44.
[3] 刘章君,郭生练,许新发,等.贝叶斯概率水文预报研究进展与展望[J].水利学报,2019,50(12):1467-1478.
[4] 毛德华,何梓霖,贺新光,等.洪灾风险分析的国内外研究现状与展望(Ⅰ)——洪水为害风险分析研究现状[J].自然灾害学报,2009,18(1):139-149.
[5] 刘和昌,梁忠民,姚轶,等.基于Copula函数的水文变量条件组合分析[J].水力发电,2014,40(5):13-16.
[6] 阳艾利,黄国和,孔祥铭,等.基于最大熵-Copula方法的香溪河流域降雨-径流相关性分析[J].南水北调与水利科技,2016,14(1):84-89.
[7] 陈心池,张利平,闪丽洁,等.基于Copula函数的汉江中上游流域极端降雨洪水联合分布特征[J].长江流域资源与环境,2015,24(8):1425-1433.
[8] 彭杨,张继鹏,时玉龙.基于多维Copula函数的日含沙量过程随机模拟方法研究[J].应用基础与工程科学学报,2019,27(6):1235-1247.
[9] 李帆,王景才,陈冬令.基于Archimedean Copula函数淮河月径流的随机模拟[J].扬州大学学报(自然科学版),2016,19(4):33-37.[10]吴金冉,李维德,孔德萌.新型联合模型在多站点同步降水预报中的应用[J].节水灌溉,2018(11):111-114.
[11] CANDELA A,BRIGANDI G,ARONICA G T.Estimation of flood design hydrographs using bivariate analysis (Copula) and distributed hydrologicalmodelling[J].Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions,2013,2(1):27-79.
[12] LI F,ZHENG Q.Probabilistic modelling of flood events using the entropy copula [J].Advances in Water Resources,2016,97:233-240.
[13] 宋松柏.水文频率计算研究面临的挑战与建议[J].水利与建筑工程学报,2019,17(2):12-18.
[14] 钟波,张鹏.Copula选择方法[J].重庆工学院学报(自然科学版),2009,23(5):155-160.
[15] 谢华,罗强,黄介生.基于三维copula函数的多水文区丰枯遭遇分析[J].水科学进展,2012,23(2):186-193.
[16] AKAIKE H.A new look at the statistical model identification[J].IEEE Transactions on Automatic Control,1974,19(6):716-723.

基于Copula函数的降雨随机模拟方法在古黄河流域的应用

Application of Rainfall Stochastic Simulation Based on Copula Function in Ancient Yellow River Basin

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[1]	黄锋, 侯贵兵, 易灵, 李媛媛, 王保华. 基于Copula函数的长洲水利枢纽年最大洪水联合分布研究[J]. 人民珠江, 2020, 41(8): 21-25,33.
[2]	徐林春, 黄东, 林美兰. 广东省月降雨量变化特征分析[J]. 人民珠江, 2020, 41(7): 12-17.
[3]	王韩叶, 黄生志, 王璐, 方伟. 考虑工程合理使用年限的珠江流域多属性洪水风险评估[J]. 人民珠江, 2020, 41(5): 8-16.
[4]	陈子燊, 赵玲玲, 杨兴. 基于非对称极值Copula的设计暴雨过程线分析[J]. 人民珠江, 2020, 41(2): 85-91.
[5]	刘和昌，李世有，农珊，等. 考虑损失的江河警戒水位拟定方法研究——以北流河为例[J]. 人民珠江, 2019, 40(09): 33-38.
[6]	张得胜，江涛，黎坤，等. 基于Copula函数的雷州半岛气象干旱风险分析[J]. 人民珠江, 2019, 40(09): 110-120.
[7]	汤静静. 基于三维ＧｕｍｂｅｌＣｏｐｕｌａ函数的峰量联合概率特性分析[J]. 人民珠江, 2018, 39(04): 54-58.
[8]	刘洋1，关帅2. 基于Copula函数的珠江流域旱涝组合事件概率特征研究[J]. 人民珠江, 2017, 38(2): 6-11.
[9]	吕福水. 基于Ｃｏｐｕｌａ的韩江支流丰枯径流频率分析[J]. 人民珠江, 2017, 38(07): 55-60.
[10]	丁波，谭圣林，关帅，吴润，陈记臣，刘祖发. 基于Copula函数的多变量暴雨频率计算研究[J]. 人民珠江, 2016, 37(7): 20-26.
[11]	刘和昌. 基于Copula函数设计年径流过程[J]. 人民珠江, 2016, 37(2): 55-58.
[12]	唐姗姗1,2，廖卫红2，宋万祯2,3，雷晓辉2，王浩2. 黔中调水工程降雨丰枯遭遇分析[J]. 人民珠江, 2016, 37(12): 22-.
[13]	王保华，王占海，月永昌. Copula函数在洪潮遭遇分析中的应用研究[J]. 人民珠江, 2015, 36(5): 62-65.