洪水特大值处理方法简介
Copula函数在水库峰量联合分布研究中的应用
《河南水利与南水北调》2024年第2期智慧水利
0前言洪水过程是包含洪峰流量、时段洪量、洪水历时等多个特征值的水文事件。通常实践中，选取洪峰流量、指定时段内洪水总量等其中的一个变量，采用P-Ⅲ型分布进行单变量洪水频率分析，通过洪水频率分析结果推求单变量设计值，是我国水利水电工程设计洪水计算中常用的方法。然而，单变量洪水频率分析忽略了多个变量之间的相关关系，在处理洪水事件的问题上具有一定的局限性，多变量频率分析则可以较好地解决这一问题。Copula函数在处理多变量问题上效果明显，近年来在水文水资源领域尤其是水文分析计算中应用研究迅速发展，包括水文事件（洪水、干旱）多变量频率分析、水文事件遭遇组合分析、水文随机模拟、水文模型与预报等多个方面。采用三种ArchimedeanCopula函数构建洪峰、24h最大洪水总量的联合分布，计算双变量的联合分布函数和联合重现期，基于洪峰、洪量同频率假定，分析对比双变量联合分布洪水频率设计值和服从P-Ⅲ分布的单变量洪水频率设计值。2021年郑州发生极端特大暴雨，全市水库在拦洪削峰错峰方面发挥重要作用，部分水库受到不同程度损害，将特大洪水要素纳入水库站点的多变量洪水频率分析，对当地防洪规划和防灾减灾意义重大。基于上述思路，以常庄水库为例，将“7·20”降雨产生的特大洪水特征值纳入洪水频率分析，进行了实例应用研究。1Copula函数n维Sklar定理阐述了Copula函数的基本原理，这里不再赘述。目前在水文极值多变量相依关系研究，ArchimedeanCopula应用较为广泛，常用的几种函数表达式见表1。
式中，u和v分别为单变量边的缘分布函数，θ为参数。应用Copula函数的一个重要前提，就是变量之间必须存在物理意义上的相关性。即当所研究的变量之间存在相关性时，才可利用Copula函数构建联合分布，否则应按单变量独立分析，因此应首先度量随机变量之间的相关性，Kendall秩相关系数、Spearman秩相关系数是常用的相关性度量指标。相关性度量后，需确定各个单变量的边缘分布函数，进而对单变量分布函数和Copula函数分别进行参数估计。相关性指标法是Copula函数常用的参数估计方法，根据参数θ与Kendall秩相关系数τ之间的关系表达式来间接计算。Copula函数在水库峰量联合分布研究中的应用杨好周（郑州市水利工程运行保障中心，河南郑州450006）摘要：将“7·20”降雨产生的特大洪水特征值纳入单变量洪水频率分析，采用Copula函数构建联合分布，计算两变量联合分布函数和重现期。以常庄水库69年洪水资料为例，绘制洪峰、24小时洪量的两变量联合分布频率图和联合重现期等值线图。结果表明，ClaytonCopula函数对峰量联合分布的拟合效果较好；同一设计重现期条件下，两变量联合分布洪水频率分析结果较单变量分析结果偏安全。关键词：Copula函数；“7·20”洪水特大值；联合分布；洪水频率中图分类号：TV122.5文献标识码：A文章编号：1673-8853（2024）02-0077-03ApplicationsofCopulaFunctioninJointDistributionofReservoirFloodPeakandVolumeYANGHaozhou（ZhengzhouHydraulicEngineeringOperationSupportCenter,Zhengzhou450006,China）Abstract：Thecharacteristicvaluesoftheheavyfloodgeneratedbythe7·20Rainfallwereincludedintheunivariatefloodfrequencyanalysis.Inordertocalculatethejointdistributionfunctionsandreturnperiodsofthetwovariables,Copulafunctionswereusedtobuildthejointdistributionmodel.Taking69aflooddataofChangzhuangReservoirasanexample,thetwo-variablesjointdistributionfrequencydiagramofthefloodpeakand24-hourfloodvolumeandthejointreturnperiodscontourmapweredrawn.TheresultsshowthatClaytonCopulafunctionfitsthefloodpeak-volumejointdistributionwell.Theresultsofthetwovariablesfloodfrequencyanalysisweresaferthanthoseofunivariateanalysisundertheconditionofthesamedesignreturnperiods.Keywords：Copulafunction;7·20floodextremevalues;jointdistribution;floodfrequency
同频率法放大洪水过程线的简易方法
同频率法放大洪水过程线是一种简单有效的洪水过程线放大方法，它可以有效地放大洪水过程线，从而更好地描述洪水的特征。
同频率法放大洪水过程线的基本原理是，将洪水过程线的每一个点的水位值乘以一个固定的放大系数，从而放大洪水过程线。这个放大系数可以根据洪水的特征来确定，一般来说，洪水的放大系数越大，洪水的特征就越明显。
同频率法放大洪水过程线的具体步骤如下：
1.确定洪水过程线的放大系数；
2.将洪水过程线的每一个点的水位值乘以放大系数；
3.重新绘制洪水过程线，从而得到放大后的洪水过程线。
同频率法放大洪水过程线的优点是简单有效，可以有效地放大洪水过程线，从而更好地描述洪水的特征。缺点是放大系数的确定可能会有一定的误差，从而影响洪水过程线的放大效果。
总之，同频率法放大洪水过程线是一种简单有效的洪水过程线放大方法，它可以有效地放大洪水过程线，从而更好地描述洪水的特征。
思考题和习题
思考题与习题
第2章水文学的一般概念与水文测验
2.1 如何量取河长？如何计量某河段的弯曲系数 ？
22 简述平原河道平面形态特点与水流冲淤特性。
2.3 如题2.3表，已知各河段特征点的河底高程及其间距，试求各河段的平均比降及 全河的平均比降。
2.4 什么叫流域分水线？如何量取流域面积？
2.5 河川径流一般指的是什么 ？河川径流量可用哪几个特征值表示 ？
2.6 某河某水文站控制流域面积为 566km2，多年平均径流量为 8.8m3/ s,多年平均
降雨量为686.7mm，试求其各径流特征值。
河段平均比降计算资料 题2.3表
自河源起至河口
至各河段编号 底坡变化特征点上、下高程
(m) 各特征点间距
(km) 各段平均比降
I 72.5 〜41.9 211
n 41.9 〜25.6 253
出 25.6 〜16.3 248
IV 16.3 〜3.7 200
V
全 河 3.7〜0 60
2.7 我国南、北方河流的特征时期是什么 ？
2.8 影响径流的主要因素有哪些 ？
2.9 什么叫水位？如何测定水尺的零点高程 ？
2.10 简述如何用流速仪测量流速并计算流量。
2.11 含沙量与输沙率有何不同 ？
2.12 已测得13对水位一流量关系如题2.12表1所示，另有实测的水位 一面积、水位
—水面宽度以及用流速仪测得的 4个水位一流量关系如题2.12表2所示。试用断面特征法
将水位一流量关系曲线延长到最高水位 H = 4.0m处。
实测水位一流量关系 题2.12表1
水位H (m) 1.00 1.20 1.30 1.35 1.45 1.50 1.70
流量 Q (m3/s) 860 980 1100 1150 1260 1290 1400
水位H (m) 1.80 1.90 2.05 2.20 2.50 2.80
流量 Q (m3/s) 1600 1700 1800 2000 2400 2650
山东省大中型水库防洪安全复核洪水计算办法.doc
山东省大中型水库防洪安全复核洪水计算办法（78）鲁水勘字第12号
关于按照《全国可能最大暴雨等值线图》
进行大中型水库防洪安全复核的通知
烟台、昌潍、泰安、济宁、临沂、惠民地区水利局（水利指挥部），淄博、枣庄水利局、崂山、历城县水利局：
一九七五年八月河南发生特大暴雨以后，水电部在郑州召开了全国防汛和水库安全会议。会议要求水电部和中央气象局共同编制《全国可能最大暴雨等值线图》（以下简称等值线图），作为核算全国水库保坝洪水的依据。在未编出以前各省应参照河南发生的特大暴雨制定本省的洪水计算办法，作为水库加固的依据，七六年在张店召开了水库保安全设计会议，拟定了水库保坝洪水计算办法。二年来，全省大中型水库据以进行了规划，大部分进行了施工，大大提高了水库抗洪能力。
今年一月水电部、中央气象局联合发出了《全国可能最大暴雨等值线图（试用稿）》，要求各地试用。我局为应用此项全国统一的可能最大暴雨资料，编写了《山东省大中型水库防洪安全复核洪水计算办法》（试用稿）以下简称《办法（试用稿）》。并邀请有关专家有关地区水利局同志进行了核算、讨论。大家同意这个办法。现随文转发，见附件（一）。一九七六年二月全省水库保安全设计会议制定的“关于水库保坝的洪水计算方法”即行废止。
经用《办法（试用稿）》难处了二十七座大中型水库，除黄前水库外，其他水库雨量均较1976年采用的计算方法为小，水库加固规模一般都 有所减少，希立即按照《办法（试用稿）》重新复核所属大中型 水库的防洪通过能力，重新修订保安全加固工程措施，估算相应的工程量，投资，并将复核结果，按本文附件（三）的要求，在四月底以前报告送我局。在计算中有些什么问题希及时与我局联系。对于工程措施变动较大的，要重新编报《保安全工程修正规划》，按照我局（76）鲁水勘字第28号文规定的审批权限，逐级上报，待批准后再据以编制扩大初步设计。
附件：
（一）《山东省大中型水库防洪安全复核灌水领教地（试用稿）》
山东省大中型水库防洪安全复核洪水计算办法
山东省大中型水库防洪安全复核洪水计算办法
（78）鲁水勘字第12号
关于按照《全国可能最大暴雨等值线图》
进行大中型水库防洪安全复核的通知
烟台、昌潍、泰安、济宁、临沂、惠民地区水利局（水利指挥部），淄博、枣庄水利局、崂山、历城县水利局：
一九七五年八月河南发生特大暴雨以后，水电部在郑州召开了全国防汛和水库安全会议。会议要求水电部和中央气象局共同编制《全国可能最大暴雨等值线图》（以下简称等值线图），作为核算全国水库保坝洪水的依据。在未编出以前各省应参照河南发生的特大暴雨制定本省的洪水计算办法，作为水库加固的依据，七六年在张店召开了水库保安全设计会议，拟定了水库保坝洪水计算办法。二年来，全省大中型水库据以进行了规划，大部分进行了施工，大大提高了水库抗洪能力。
今年一月水电部、中央气象局联合发出了《全国可能最大暴雨等值线图（试用稿）》，要求各地试用。我局为应用此项全国统一的可能最大暴雨资料，编写了《山东省大中型水库防洪安全复核洪水计算办法》（试用稿）以下简称《办法（试用稿）》。并邀请有关专家有关地区水利局同志进行了核算、讨论。大家同意这个办法。现随文转发，见附件（一）。一九七六年二月全省水库保安全设计会议制定的“关于水库保坝的洪水计算方法”即行废止。
经用《办法（试用稿）》难处了二十七座大中型水库，除黄前水库外，其他水库雨量均较1976年采用的计算方法为小，水库加固规模一般都 有所减少，希立即按照《办法（试用稿）》重新复核所属大中型 水库的防洪通过能力，重新修订保安全加固工程措施，估算相应的工程量，投资，并将复核结果，按本文附件（三）的要求，在四月底以前报告送我局。在计算中有些什么问题希及时与我局联系。对于工程措施变动较大的，要重新编报《保安全工程修正规划》，按照我局（76）鲁水勘字第28号文规定的审批权限，逐级上报，待批准后再据以编制扩大初步设计。
附件：
（一）《山东省大中型水库防洪安全复核灌水领教地（试用稿）》
工程水文学
工程水文学的定义（应用于实际工程的水文学，包括有关控制或利用河川和海洋资源所建造的工程，其规划、设计、施工与运行管理所需要的水文学知识）
流域特征（几何特征：流域面积 流域形状
自然地理特征：流域的地理位置和地形）
汇流过程包括：坡面漫流和河槽集流
流域蓄渗过程包括：植物截留、入渗、填洼
径流形成过程：降水过程、流域蓄渗、坡面漫流、河槽集流
影响径流的气候因素是：降雨、蒸发
水文现象的基本特征包括：不重复性、地区性、周期性、模糊性
影响径流的三类因素：气象气候、下垫面、人类活动
水文站的分类：基本站、实验站、专用站
造成水位流量不稳定的因素有：洪水涨落、回水变动、河床冲淤
河道中分流量一般是通过河道的横断面面积和断面的流速测量后计算出来的
断面的实测流量和相应水位资料点绘的曲线，即水位----流量关系曲线
良好的水位——流量曲线一般发生在：河床稳定、河道坡度较大、河段顺直 的山区河流
由样本推断总体出现错误的判断的概率称为：显著水平
两个变量线性关系的密切程度，可用：相关系数 表示
利用流量资料推求设计洪水应用原始资料前要对原始资料的：可靠性、一致性、代表性审查
设计洪水计算的内容：设计洪峰流量、不同时段的设计洪水总量、设计洪水过程
推求设计洪水工程：同倍比放大法、同频率放大法
典型过程线的选择原则：1.选择峰高量大、稀遇的实测洪水，发生的季节、洪峰次数、主峰位置及风量关系能代表流域特性2.为安全计，选择峰形集中主峰偏后形
将实际海浪理想化后得到的规则波形，规则波的波陡是指：波高与波长之比
波峰线指的是：垂直波浪传播方向上各波峰顶的连线
设计波浪标准的波列累计重现期标准代表波浪要素的：长期统计分布规律。主要反映：建筑物的使用年限和重要性
我国近海风况的特点主要表现为：季风、寒潮大风、台风
1、 简述径流形成过程的几个阶段及其影响因素
桥涵水文复习题问题详解
桥涵⽔⽂复习题问题详解
桥涵⽔⽂复习题1.桥梁环境概念，P3⼈类活动对桥梁环境有哪些影响？P4-5
桥梁环境分为⾃然环境和社会环境。
影响：1河床采砂导致桥梁破坏及河床的抗洪能⼒下降；2⼭岭隧道的弃渣和⽣活区改河对⾃然环境的影响；3⼭区的纵向桥或⾼架桥对⼭区急流河槽⽔流的影响2.河流、流域概念，及其相互关系P17
河流：地⾯径流长期侵蚀地⾯，冲成沟壑，形成溪流，最后汇集⽽成河流；
流域：降落到地⾯的⽔，被⾼地、⼭岭分隔⽽汇集到不同的河流中，这些汇集⽔流的区域，称为，某河流的流域。
相互关系：流域是河⽔补给的源地，流域的特征直接影响河床径流的形成和变化过程；3.河段如何划分？P16各有什么特点？P16
⼀般的天然河流，从到河⼝可以按照河段的不同特性，划分为上游、中游和下游三个部分。
特点：上游是河流的最上段，紧接，多处于深⼭峡⾕中，坡陡流急，河⾕下切强烈，流量⼩⽽⽔位变化⼤，常有急滩和瀑布，河底纵断⾯多呈梯形。中游是河流的中间段，两岸多为丘陵，河床⽐降较平缓，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床较稳定。下游是河流的最下段，⼀般多处于平原区，河槽宽阔，流量较⼤，；流速和底坡都较⼩，淤积作⽤明显，浅滩和河湾较多。4.河流基本特征包括哪些，熟悉河流断⾯形状及组成部分。P16
基本特征：河流断⾯、河流长度及河流⽐降断⾯形状（横断⾯和纵断⾯）由于⽔流和河床的相互作⽤，断⾯形状将时刻不停的发展变化着。
组成部分：河滩、河槽（主槽和边滩）。5.流域有哪些特征？各个特征对径流形成有什么影响？P17
特征:⼏何特征，主要是流域⾯积和流域形状。流域⾯积的⼤⼩，直接影响汇集的⽔量多少和径流的形成过程。流域形状主要影响流域径流汇集的时间长短，也影响径流的形成过程。
⾃然特征，主要指流域的地理位置和地形。⼀切⽔⽂特征都与地理位置有密切联系，流域的地形⼀般以流域平均⾼程和流域平均坡度来表⽰,流域平均⾼程对降⾬和蒸发都有影响，流域平均坡度是确定径流汇流速度和汇流时间的重要因素，坡度陡则汇流快，⼟壤⼊渗减少，使径流量增⼤。另外，流域的地质、⼟壤、森林植被、湖泊等，也都是流域的⾃然地理特征，与径流的形成过程有密切关系。6.总结⼭区河流和平原河流地形，河床形态，⽔⽂特点的区别，考虑建在⼭区河流和平原河流上的桥梁，处理上应有哪些不同？（需要加上桥墩的问题，结合P124等来考虑；参考P217的容）P18
超标准规定洪水应急处理方案
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目 录
第一章 超标准洪水应急实施细则 ................................................................................ 2
1.1 情况说明： ......................................................................................................... 2
1.2 防汛工作总目标： ............................................................................................. 2
1.3 工作原则.............................................................................................................. 2
1.4 成立防洪度汛抢险工作指挥部 ........................................................................ 2
1.5 雨情分类： ......................................................................................................... 3
1.6 信息传达： ......................................................................................................... 3
1.7 超标洪水应急预案准备： ................................................................................ 4
水文分析及计算知识重点
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- - -专业资料- 1.洪水资料的分析处理：洪水资料的选样→洪水资料的审查→洪水资料的插补延长→洪水资料代表性分析方法。
（一）洪水资料的选样：
（1）年最大值法：每年选取一个最大值，n年资料可选出 n项年极值，包括洪峰流量和各种时段的洪量。
（2）年多次法：每年选取最大的k项，则由n年资料可选出n*k项样本系列，k对各年取固定不变，如k=3、5等。
（3）超定量法：选定洪峰流量和时段洪量的阀值Qmo、Wto，超过该阀值的洪水特征均选作为样本，每年选出的样本数目是变动的。
（4）超大值法：将n年资料看作一连续过程，从中选出最大的n项。（相当于以第n项洪水为阀值的超定量法）
对一般水利工程：采用年最大取样；对城市雨洪排水和工矿排洪工程：年多次法。
（二）洪水资料的审查（“三性审查”）
（1）可靠性分析：主要审查由于人为或天然原因的造成的资料错误或时空不合理现象。审查的具体内容一般包括：
1）水位资料的审查：了解水位基准面的情况，水尺零点高程有无变化，检查施测断面有无变动。
2）检查流量测验情况：检查测验方法、仪器等情况。如断面布设是否合理、浮标测流系数是否合理、水位流量关系有无问题，特别是水位流量关系曲线的延长部分是否合理。
3）检查上下游河岸整治、溃堤、分洪、改道、堵口等情况及人类- - -
2021关于特大暴雨洪水应急预案措施四篇
在应对大暴雨洪水等灾害时，应该紧急启动员措施，并立即成立应急小组，迅速响应。那么关于特大暴雨洪水应急预案措施怎么写呢？下面是由站为大家整理的“关于特大暴雨洪水应急预案措施”，仅供参考，欢迎大家阅读。
关于特大暴雨洪水应急预案措施（一）
7月17日以来，河南省遭遇极端强降雨。多条河流水位上升较快，多座水库超汛期，据气象部门预报，今明两天，河南仍以大暴雨天气为主。
针对本次暴雨灾害，为切实做好灾后理赔工作，充分发挥保险业保障经济、服务民生、稳定社会的功能。弘康人寿迅速响应，第一时间启动重大事件应急预案，并成立应急小组，积极排查事故人员信息。
为做好事故理赔工作，弘康人寿推出6项应急理赔服务举措：
一、开通24小时理赔服务热线
4008 500 365，支持24小时报案、语音留言，人工服务时间8：45-17：30。
二、实行无保单理赔
客户申请理赔时无需提供保单等合同凭证，可直接办理。
三、取消理赔指定医院限制
在本次事故中受伤需要紧急治疗的客户，可就近治疗，取消就诊医院限制。
四、取消自费药品限制
在本次灾害中出险客户需医疗救治的，取消自费药品的赔付限制。
五、简化身故理赔申请手续 对于本次灾害中政府机关已公布死亡的公司客户，先行按照合同约定进行赔付，后续再补充相关证明材料（政府出具的死亡证明、失踪证明、火化证明任一均可）。
六、开通理赔绿色通道
优先、快速处理本次灾害中出险客户的理赔案件。
另外，请大家关注并扩散河南暴雨紧急求助通道！
关于特大暴雨洪水应急预案措施（二）
一、防汛领导小组：
组长：xx
副组长：xx
成员：xx
抢险救援队伍：公司所有人员有责任有义务参加抗洪抢险，保护公司的财产安全。
二、防汛组织程序
在险情发生时，由公司办公室负责现场指挥，机关各部门及中、西药车间负责人积极调配本部人员，配合进行抢险救援。险情发生在夜间或休息日时，值班人员临时负责指挥，并及时通知防汛小组其他成员赶赴现场。