基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估

陈子燊; 黄强; 刘曾美

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

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基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估

陈子燊, 黄强, 刘曾美

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陈子燊, 黄强, 刘曾美. 基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估[J]. 水科学进展, 2016, 27(5): 763-771. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

引用本文:

陈子燊, 黄强, 刘曾美. 基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估[J]. 水科学进展, 2016, 27(5): 763-771. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

CHEN Zisheng, HUANG Qiang, LIU Zengmei. Risk assessment of trivariate flood based on asymmetric Archimedean Copulas[J]. Advances in Water Science, 2016, 27(5): 763-771. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

Citation:

CHEN Zisheng, HUANG Qiang, LIU Zengmei. Risk assessment of trivariate flood based on asymmetric Archimedean Copulas[J]. Advances in Water Science, 2016, 27(5): 763-771. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

1.
中山大学水资源与环境系, 广东广州 510275;
2.
华南理工大学水利水电系, 广东广州 510640

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（41371498）

详细信息

作者简介:
陈子燊(1952-),男,福建福州人,教授,主要从事极端水文气象事件与风险研究。E-mail:eesczs@mail.sysu.edu.cn

中图分类号: TV122

Risk assessment of trivariate flood based on asymmetric Archimedean Copulas

1.
Department of Water Resource and Evironment, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China;
2.
Department of water Conservancy and Hydropower Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China(No.41371498).

摘要: 分析洪峰、洪量和历时三变量联合分布与风险概率及其设计分位数，为水利工程规划设计和风险评估提供参考依据。以珠江流域西江高要站52年洪水数据为例，采用非对称阿基米德M6 Copula函数与Kendall分布函数计算三变量洪水联合分布的“或”重现期、“且”重现期和二次重现期及其最可能的设计分位数。结果表明：“或”重现期的风险率偏高，“且”重现期的风险率偏低，二次重现期更准确地反映了特定设计频率情况下三变量洪水要素遭遇的风险率；按三变量“或”重现期或三变量同频率设计值推算的洪水设计值偏高，以最大可能概率推算的三变量洪水要素的二次重现期设计值可为防洪工程安全与风险管理提供新的选择。
- 洪水风险评估 /
- 非对称Archimedean Copula /
- Kendall分布函数 /
- 二次重现期 /
- 三变量洪水要素设计值
Abstract: The joint distribution and the risk probabilities of three variables (flood peak, flood volume and flood duration) were analyzed to provide reference for water conservancy project planning and risk assessments. Using the flood data of Gaoyao hydrologic station at Xijiang River in Pearl River basin as an example, the primary return periods and secondary return periods of trivariate flood joint distribution and the most likely design quantiles were computed by using the asymmetric Archimedean M6 Copula and the Kendall distribution function. The main conclusions of this study can be summarized as follows: comparing the risk probabilities of trivariate flood events among the different design flood return periods, the ‘OR’ primary return periods showed higher risk probabilities and the risk probability of ‘AND’ primary return periods were lower, while the secondary return periods more accurately depicted the flood risk probability under specific design frequencies. The estimated flood design quantiles of the trivariate ‘OR’ primary return periods and three variables with the same frequency were obviously higher than that of univariate floods. The most-likely design realization of the secondary return periods can serve as the new selection for the safety and risk management of flood control projects.
- flood risk assessment /
- asymmetric Archimedean Copulas /
- Kendall distribution function /
- secondary return periods /
- design values of three variable flood

[1]	周平, 周玉良, 金菊良, 蒋尚明, 吴成国. 水文双变量重现期分析及在干旱中应用 . 水科学进展, 2019, 30(3): 382-391. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.008
[2]	卢程伟, 周建中, 江焱生, 何典灿. 复杂边界条件多洪源防洪保护区洪水风险分析 . 水科学进展, 2018, 29(4): 514-522. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.04.007
[3]	王忠静, 郑志磊, 徐国印, 蒋光昱. 基于线性二次型的多级联输水渠道最优控制 . 水科学进展, 2018, 29(3): 383-389. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.010
[4]	涂新军, 杜奕良, 陈晓宏, 柴苑苑, 卿颖. 滨海城市雨潮遭遇联合分布模拟与设计 . 水科学进展, 2017, 28(1): 49-58. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.01.006
[5]	果鹏, 夏军强, 陈倩, 李娜. 基于力学过程的蓄滞洪区洪水风险评估模型及应用 . 水科学进展, 2017, 28(6): 858-867. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.06.007
[6]	陈子燊, 高时友, 李鸿皓. 基于二次重现期的城市两级排涝标准衔接的设计暴雨 . 水科学进展, 2017, 28(3): 382-389. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.008
[7]	徐国宾, 孟庆林, 苑希民. 含盐风暴潮溃堤洪水数值模拟及风险分析 . 水科学进展, 2016, 27(4): 609-616. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.016
[8]	周刚, 姚仕明, 秦翠翠, 贾鹏. 连续弯道水流模拟中二次流修正效果评价 . 水科学进展, 2016, 27(2): 266-279. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.02.012
[9]	王忠静, 朱金峰, 尚文绣. 洪水资源利用风险适度性分析 . 水科学进展, 2015, 26(1): 27-33. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.004
[10]	陈子燊, 黄强, 刘曾美. 变化环境下西江北江枯水流量联合分布分析 . 水科学进展, 2015, 26(1): 20-26. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.003
[11]	邹强, 周建中, 周超, 陈生水, 宋利祥, 郭俊, 刘懿. 基于最大熵原理和属性区间识别理论的洪水灾害风险分析 . 水科学进展, 2012, 23(3): 323-333. doi: CNKI: 32.1309.P.20120501.1618.018
[12]	梁忠民, 郭彦, 胡义明, 汤春义. 基于copula函数的三峡水库预泄对鄱阳湖防洪影响分析 . 水科学进展, 2012, 23(4): 485-492. doi: CNKI:32.1309.P.20120614.2158.008
[13]	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 . 水科学进展, 2012, 23(2): 186-193. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2003.015
[14]	金菊良, 王银堂, 魏一鸣, 王宗志, 刘克琳. 洪水灾害风险管理广义熵智能分析的理论框架 . 水科学进展, 2009, 20(6): 894-900.
[15]	刘曾美, 陈子燊. 区间暴雨和外江洪水位遭遇组合的风险 . 水科学进展, 2009, 20(5): 619-625.
[16]	方红远, 王银堂, 胡庆芳. 区域洪水资源利用综合风险评价 . 水科学进展, 2009, 20(5): 726-731.
[17]	仇蕾, 王慧敏, 马树建. 极端洪水灾害损失评估方法及应用 . 水科学进展, 2009, 20(6): 869-875.
[18]	方彬, 郭生练, 肖义, 刘攀, 武见. 年最大洪水两变量联合分布研究 . 水科学进展, 2008, 19(4): 505-511.
[19]	王才君, 郭生练, 刘攀, 周芬, 熊立华. 三峡水库动态汛限水位洪水调度风险指标及综合评价模型研究 . 水科学进展, 2004, 15(3): 376-381.
[20]	魏一鸣, 杨存键, 金菊良. 洪水灾害分析与评估的综合集成方法 . 水科学进展, 1999, 10(1): 25-30.

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基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

1. 中山大学水资源与环境系, 广东广州 510275;

2. 华南理工大学水利水电系, 广东广州 510640

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（41371498）

作者简介:
陈子燊(1952-),男,福建福州人,教授,主要从事极端水文气象事件与风险研究。E-mail:eesczs@mail.sysu.edu.cn

收稿日期: 2015-12-10
刊出日期: 2016-09-25

中图分类号: TV122

关键词:

洪水风险评估 /

非对称Archimedean Copula /

Kendall分布函数 /

二次重现期 /

三变量洪水要素设计值

摘要: 分析洪峰、洪量和历时三变量联合分布与风险概率及其设计分位数，为水利工程规划设计和风险评估提供参考依据。以珠江流域西江高要站52年洪水数据为例，采用非对称阿基米德M6 Copula函数与Kendall分布函数计算三变量洪水联合分布的“或”重现期、“且”重现期和二次重现期及其最可能的设计分位数。结果表明：“或”重现期的风险率偏高，“且”重现期的风险率偏低，二次重现期更准确地反映了特定设计频率情况下三变量洪水要素遭遇的风险率；按三变量“或”重现期或三变量同频率设计值推算的洪水设计值偏高，以最大可能概率推算的三变量洪水要素的二次重现期设计值可为防洪工程安全与风险管理提供新的选择。

English Abstract

Risk assessment of trivariate flood based on asymmetric Archimedean Copulas

1. Department of Water Resource and Evironment, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China;

2. Department of water Conservancy and Hydropower Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China(No.41371498).

Received Date: 2015-12-10
Publish Date: 2016-09-25

Keywords:

Abstract: The joint distribution and the risk probabilities of three variables (flood peak, flood volume and flood duration) were analyzed to provide reference for water conservancy project planning and risk assessments. Using the flood data of Gaoyao hydrologic station at Xijiang River in Pearl River basin as an example, the primary return periods and secondary return periods of trivariate flood joint distribution and the most likely design quantiles were computed by using the asymmetric Archimedean M6 Copula and the Kendall distribution function. The main conclusions of this study can be summarized as follows: comparing the risk probabilities of trivariate flood events among the different design flood return periods, the ‘OR’ primary return periods showed higher risk probabilities and the risk probability of ‘AND’ primary return periods were lower, while the secondary return periods more accurately depicted the flood risk probability under specific design frequencies. The estimated flood design quantiles of the trivariate ‘OR’ primary return periods and three variables with the same frequency were obviously higher than that of univariate floods. The most-likely design realization of the secondary return periods can serve as the new selection for the safety and risk management of flood control projects.

陈子燊, 黄强, 刘曾美. 基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估[J]. 水科学进展, 2016, 27(5): 763-771. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

引用本文:

陈子燊, 黄强, 刘曾美. 基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估[J]. 水科学进展, 2016, 27(5): 763-771. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

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基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

作者简介: 陈子燊(1952-),男,福建福州人,教授,主要从事极端水文气象事件与风险研究。E-mail:eesczs@mail.sysu.edu.cn

Risk assessment of trivariate flood based on asymmetric Archimedean Copulas

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出版历程

基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.014

1. 中山大学水资源与环境系, 广东 广州 510275; 2. 华南理工大学水利水电系, 广东 广州 510640

作者简介: 陈子燊(1952-),男,福建福州人,教授,主要从事极端水文气象事件与风险研究。E-mail:eesczs@mail.sysu.edu.cn

English Abstract

Risk assessment of trivariate flood based on asymmetric Archimedean Copulas

1. Department of Water Resource and Evironment, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China; 2. Department of water Conservancy and Hydropower Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

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作者简介:
陈子燊(1952-),男,福建福州人,教授,主要从事极端水文气象事件与风险研究。E-mail:eesczs@mail.sysu.edu.cn

1. 中山大学水资源与环境系, 广东广州 510275;

2. 华南理工大学水利水电系, 广东广州 510640

作者简介:
陈子燊(1952-),男,福建福州人,教授,主要从事极端水文气象事件与风险研究。E-mail:eesczs@mail.sysu.edu.cn

1. Department of Water Resource and Evironment, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China;

2. Department of water Conservancy and Hydropower Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China