基于Copula函數(shù)的灌區(qū)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)分析.pdf

1、以河南省陸渾灌區(qū)為研究區(qū)，以提升灌區(qū)用水安全為目的，結(jié)合變化環(huán)境下的灌區(qū)水資源供給與需求，從灌區(qū)水資源供需不匹配而造成水資源短缺的角度，構(gòu)建并應(yīng)用灌區(qū)水資源供需聯(lián)合分布模型，分析灌區(qū)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)灌區(qū)的抗旱減災(zāi)以及需水結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局等活動(dòng)提供重要的理論價(jià)值和實(shí)踐指導(dǎo)。
　　根據(jù)陸渾灌區(qū)歷史觀測數(shù)據(jù)得到1970~2013年的降雨量、灌溉用水量、參考作物騰發(fā)量（ET0），量化三變量間的相關(guān)性，應(yīng)用水文統(tǒng)計(jì)分析方法，分別分析降雨量、灌

2、溉用水量、ET0的概率分布特性；基于Copula方法構(gòu)建降雨量-ET0、灌溉用水量-ET0、降雨量-灌溉用水量-ET0的灌區(qū)水資源供需聯(lián)合分布模型，分別應(yīng)用模型分析自然降雨條件下、人工灌溉條件下、自然降雨和灌溉用水量組合來水條件下的灌區(qū)水資源供需的豐枯遭遇頻率、條件概率和條件重現(xiàn)期。主要得到如下結(jié)論：
　　（1）對(duì)假定的邊緣分布模型進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov(K-S)檢驗(yàn)，結(jié)果表明：陸渾灌區(qū)年降雨量和灌溉用水量均服從

3、正態(tài)分布，ET0服從廣義極值分布。
　?。?）陸渾灌區(qū)年降雨量與年ET0間、年降雨量與年灌溉用水量間均存在負(fù)相關(guān)性，年ET0與年灌溉用水量間具有正相關(guān)性。采用相關(guān)性指標(biāo)法對(duì)五種二維Copula函數(shù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，采用極大似然法對(duì)五種三維Copula函數(shù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，通過K-S擬合檢驗(yàn)，并以O(shè)LS、AIC作為擬合優(yōu)度評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果表明：Student t Copula函數(shù)在模擬降雨量和ET0、灌溉用水量和ET0以及三變量的聯(lián)合分布函數(shù)

4、的理論分布與經(jīng)驗(yàn)分布時(shí)，擬合效果最優(yōu)。
　　（3）運(yùn)用降雨量-ET0、灌溉用水量-ET0的聯(lián)合分布模型，對(duì)降雨量和ET0、灌溉用水量和ET0遭遇組合的二維聯(lián)合分布概率、自然降雨條件下灌區(qū)供水（降雨量）和需水（ET0）的遭遇頻率以及降雨量和ET0的條件概率和條件重現(xiàn)期，人工灌溉條件下灌區(qū)供水（灌溉用水量）和需水（ET0）的遭遇頻率以及灌溉用水量和ET0的條件概率和條件重現(xiàn)期進(jìn)行計(jì)算和分析。結(jié)果表明：①不同量級(jí)的降雨量和 ET0、灌溉

5、用水量和 ET0存在多種遭遇組合,其二維聯(lián)合分布概率中，同一聯(lián)合分布概率可以對(duì)應(yīng)不同的量級(jí)組合事件。②降雨量和ET0、灌溉用水量和 ET0的豐枯遭遇頻率中，豐枯異步頻率大于同步頻率。③自然降雨條件下，在降雨量處于枯態(tài)或ET0處于豐態(tài)時(shí)，相應(yīng)的條件概率高于其他條件下的概率，條件重現(xiàn)期則小于其他條件下的重現(xiàn)期。④人工灌溉條件下，在灌溉用水量處于豐態(tài)或ET0處于枯態(tài)時(shí)，相應(yīng)的條件概率高于其他條件下的概率，條件重現(xiàn)期則小于其他條件下的重現(xiàn)期。<

6、br>　?。?）運(yùn)用降雨量-ET0-灌溉用水量的聯(lián)合分布模型，對(duì)降雨量、灌溉用水量和ET0遭遇組合的三維聯(lián)合分布概率、自然降雨和灌溉用水量組合來水條件下灌區(qū)供水（降雨量和灌溉用水量）和需水（ET0）的遭遇頻率以及三種二維條件概率、十種一維條件概率和其相應(yīng)的條件重現(xiàn)期進(jìn)行計(jì)算和分析。結(jié)果表明：①不同量級(jí)的降雨量、灌溉用水量和ET0存在多種遭遇組合，其三維聯(lián)合分布概率中，同一聯(lián)合分布概率可以對(duì)應(yīng)不同的量級(jí)組合事件。②降雨量、ET0和灌溉用水