一种基于风暴潮影响的洪潮设计水位计算方法与流程

本发明属于水利水电科学领域，具体涉及一种基于风暴潮影响的洪潮设计水位计算方法。

背景技术：

1、近受河口设计潮位抬升等因素影响，与2002年西北江设计洪潮水面线比较，100年一遇水面线抬升了0.10～0.76m。与2004年东江设计洪潮水面线相比，东江干流及三角洲河段100年一遇设计水面线在河口处抬升了0.52～0.80m。

2、设计频率水位仍按照现有规范和导则规定确定，即每年取一个极大值，然后拟合某种理论或经验的分布曲线，比较常用的方法是采用皮尔逊ⅲ型分布曲线拟合，此外还采用一维泊松耿贝尔复合极值分布、二维混合耿贝尔分布、二维耿贝尔逻辑分布、泊松-混合冈贝尔复合极值分布、条件分布联合概率法等。

3、现有的洪潮设计水位计算方法，收集水位站长时间序列水位资料，按年份划分数据单元，提取年水位的最大值，将年水位最大值组成新的时间序列，采用皮尔逊ⅲ型分布曲线拟合得到不同频率下的设计水位。该方法参考内陆河道防洪设计水位计算方法，对于只受洪水影响的河道是适用的，但是这种方法概念比较模糊，对于河口地区极值水位受到洪水和风暴潮双重影响，该方法无法区分洪水、风暴潮等因子对设计水位的贡献。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种基于风暴潮影响的洪潮设计水位计算方法。

2、为了实现以上发明目的，本发明提供了一种基于风暴潮影响的洪潮设计水位计算方法，其包括以下步骤：

3、(1)收集水位站的长时间序列数据，时间序列至少大于30年；

4、(2)收集历史洪水位、风暴潮位时间序列数据；

5、(3)统计历年场次洪水，提取洪水最高水位，组成历年最高洪水位时间序列；

6、(4)统计历年风暴潮事件，提取风暴潮最高水位，组成历年风暴潮最高水位时间序列；

7、(5)对历年最高洪水位时间序列进行排序，采用皮尔逊ⅲ型分布曲线拟合得到不同频率下的设计洪水位；

8、(6)对历年风暴潮最高水位时间序列进行排序，采用皮尔逊ⅲ型分布曲线拟合得到不同频率下的设计风暴潮水位；

9、(7)采用copula函数构建洪水、风暴潮的联合分布，对洪水与风暴潮遭遇的概率进行计算，分析得到各设计频率的洪潮水位。

10、优选地，皮尔逊iii型分布曲线的概率密度函数为：

11、

12、上述等式(1)中，γ(α)为伽马函数，a、β、α0分别为皮尔逊iii型分布的形状、尺度和位置参数。

13、优选地，所述步骤(7)中，对于n个随机变量的联合分布，将其分解为n个变量各自的边缘分布和一个copula函数，从而将随机变量的随机性和耦合性分离开来，即对于随机变量x1,x2,…xn的联合分布f(x1,x2,…xn)，假设其各自的边缘分布函数为存在函数c(u1,u2…un)，使

14、

15、上述等式(2)中，c为copula函数；

16、采用copula函数构建设计洪水位、设计潮位的联合分布，得到不同频率设计洪水位、设计潮位遭遇的概率。

17、河口地区极值水位受到洪水和风暴潮双重影响，本发明的基于风暴潮影响的洪潮设计水位计算方法可以将洪水情况下的设计水位、风暴潮增水情况下的设计水位进行分别计算，明确区分了洪潮水位和风暴潮增水各自的贡献，与以往方法相比，本发明概念更明确、计算更简单、实用性更强，适用于受风暴潮影响较大的河口地区。

技术特征：

1.一种基于风暴潮影响的洪潮设计水位计算方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述皮尔逊iii型分布曲线的概率密度函数为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，对于n个随机变量的联合分布，将其分解为n个变量各自的边缘分布和一个copula函数，从而将随机变量的随机性和耦合性分离开来，即对于随机变量x1,x2,…xn的联合分布f(x1,x2，…xn)，假设其各自的边缘分布函数为存在函数c(u1,u2…un)，使

技术总结
本发明公开了一种基于风暴潮影响的洪潮设计水位计算方法，其包括以下步骤：收集水位站的长时间序列数据；收集历史洪水位、风暴潮位时间序列数据；统计历年场次洪水，提取洪水最高水位，组成历年最高洪水位时间序列；统计历年风暴潮事件，提取风暴潮最高水位，组成历年风暴潮最高水位时间序列；对历年最高洪水位时间序列进行排序，拟合得到不同频率下的设计洪水位；对历年风暴潮最高水位时间序列进行排序，拟合得到不同频率下的设计风暴潮水位；采用Copula函数构建洪水、风暴潮的联合分布，对洪水与风暴潮遭遇的概率进行计算，分析得到各设计频率的洪潮水位。本发明的方法计算更简单、实用性更强，适用于受风暴潮影响较大的河口地区。

技术研发人员：黄本胜,肖洵,谭超,罗志发,郭晓娟
受保护的技术使用者：广东省水利水电科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19