[发明专利]一种设计洪水过程线的推求方法

权利要求书

1.一种设计洪水过程线的推求方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据已有洪水序列，选取洪峰与多个时段洪量序列；

对所选取的洪峰与多个时段洪量序列进行趋势分析，并根据趋势分析结果，采用GAMLSS模型对具有趋势变化的洪峰与多个时段洪量序列进行拟合；

计算洪峰与各个时段洪量之间的Kendall相关系数，并对Kendall相关系数进行拟合；

根据拟合结果预测某一年洪峰与各时段洪量之间的Kendall相关系数，并根据相关系数法求得两变量间的Copula函数及其参数；

根据所述GAMLSS模型和Copula函数及其参数建立联合分布，采用洪峰单变量设计值为控制条件，计算基于洪峰频率的条件分布下的各时段洪量的最可能设计值；

根据所得设计值放大典型洪水过程线；

其中，所述GAMLSS模型为：

g_k(θ_k)＝X_kβ_k

其中，θ_k表示k个分布统计参数，考虑均值θ₁与方差θ₂两个参数，θ_k＝(θ₁,θ₂)；β_k是长度为J_k回归系数向量；J_k的取值与协变量函数中加性项个数相等；X_k是n×J_k的解释变量矩阵；n为样本长度；

选取解释变量为最大降雨量，采用线性方程作为参数函数形式，所述解释变量矩阵与回归系数向量分别表示为：

其中，P表示最大降雨量。

2.根据权利要求1所述的设计洪水过程线的推求方法，其特征在于，采用GAMLSS模型拟合时，将每年最大降雨量作为协变量进行拟合，选择极值分布函数并估计模型时变参数。

3.根据权利要求2所述的设计洪水过程线的推求方法，其特征在于，所述GAMLSS模型中的参数采用极大似然法进行拟合，根据AIC最小准则择优，并以Worm图及QQ图进行拟合评价。

4.根据权利要求1所述的设计洪水过程线的推求方法，其特征在于，所述Kendall相关系数采用滑动窗口法计算，设洪峰、某个控制时段洪量两个变量分别为X＝(x₁，x₂…x_N)、Y＝(y₁，y₂…y_N)，其中N表示洪峰或时段洪量的序列总长度，计算公式如下：

式中，τ_t为第t个Kendall相关系数，1≤t≤N-n，n为滑动窗口长度，x_i、y_i分别表示两个随机变量取的第i个值，t≤i≤t+n-1，x_j、y_j分别表示两个随机变量取的第j个值，t+1≤j≤t+n；sgn为指示函数：

将Kendall相关系数认为是时间序列。

5.根据权利要求1所述的设计洪水过程线的推求方法，其特征在于，采用ARIMA(p,d,q)自回归模型对Kendall相关系数进行拟合，其中，p为自回归项，q为移动平均项数，d为时间序列成为平稳时所做的差分次数，包括以下步骤：

步骤①：对Kendall相关系数序列进行平稳性检验，如果通过，进入下一步；如果不通过，对序列持续差分直到差分后的序列满足平稳性检验，并用单位根ADF检验；

步骤②：通过步骤①得到模型的差分次数d；以AIC信息准则为准，结合ACF与PACF图限定自回归项p和移动平均项数q的范围，遍历(p,q)组合，找出具有最小AIC值的(p,q)组合模型。