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水文系统作为一个多学科交叉的复杂系统,在研究过程中存在诸多不确定性,给不确定性评价提出了很高的要求,许多专家学者致力于研究不确定性评价方法和原理,逐渐发展起来了多种不评价方法,而大多数不确定评价方法的研究对象是数量方面的不确定性,意在使用统计学的知识对结果的误差进行评定,对于质量方面的不确定性则较少涉及。
针对不确定性评价方法的这种局限性,本文提出将NUSAP方法(number,unit,spread,assessment,pedigree)用于区域频率分析的不确定性评价,NUSAP方法是用来评价数量和质量方面综合不确定性的方法,将质量方面的不确定性进行量化,较为全面的评定研究对象的不确定性。
本文以钱塘江流域为研究对象,选取流域20个站点的日降雨数据,以线性矩方法为计算依据,将流域分为三个水文相似区,分别是北源水文分区、南源水文分区和下游水文分区,根据线性矩图判断各水文分区符合的分布线型,而后使用指标洪水法计算各站点的设计暴雨,为了考量钱塘江流域设计暴雨的空间分布情况,使用克里金空间插值方法对20个站点的设计暴雨计算结果进行插值。
以流域区域频率分析为基础,使用NUSAP方法对其进行不确定性分析,按照频率分析通常的计算流程,将不确定性来源总结为假设不确定性、方法不确定性和输入资料不确定性三类,本文结合具体的研究内容以及资料获取现状,选取其中的降雨测量、水文分区和分布线型选择三个环节使用NUSAP方法进行不确定性评价,提出了针对区域频率分析的评价依据-pedigree矩阵,量化了区域频率分析中的质量不确定性,最后将质量和数量两类不确定性结合在不确定性诊断图中,直观的展示了不同方法的优劣,对今后钱塘江流域区域频率分析中的方法选取有指导性的作用。
结果表明:钱塘江流域上游地区设计暴雨显著偏大,随着重现期的增大,设计暴雨偏大的区域有向下游入海口转移的趋势。NUSAP不确定评价的结果显示:地理水文分区方法不确定性较小,在本研究中优于聚类水文分区方法;基于线性矩图的分布线型选择较为合理,线性矩图中拟合较好的分布线型不确定性较小。