基于线性矩的粤港澳大湾区极端降水区域频率分析

杨芳; 马志鹏; 陈子燊

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240260

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于线性矩的粤港澳大湾区极端降水区域频率分析

研究论文 | 更新时间：2025-03-14

- 基于线性矩的粤港澳大湾区极端降水区域频率分析
- Linear moments-based regional frequency analysis of extreme precipitation in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年64卷第2期页码：12-21
- 作者机构：
  
  1.珠江水利科学研究院 / 水利部粤港澳大湾区水安全保障重点实验室，广东广州510611
  2.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084
  3.中山大学地理科学与规划学院，广东广州 510275
- 作者简介：
  
  杨芳（1978年生），女；研究方向：河口治理与洪涝灾害防御；E-mail：zkykjc@163.com
  马志鹏（1979年生），男；研究方向：水资源调度与配置；E-mail：zhipengma@163.com
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2021YFC3001000);水利青年人才发展资助项目;国家自然科学基金(41371498)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240260
  中图分类号： TV122
- 收稿日期：2024-08-19，
  
  录用日期：2024-10-12，
  
  网络出版日期：2025-01-22，
  
  纸质出版日期：2025-03-15
- 稿件说明：
移动端阅览
杨芳,马志鹏,陈子燊.基于线性矩的粤港澳大湾区极端降水区域频率分析[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(02):12-21.

YANG Fang,MA Zhipeng,CHEN Zishen.Linear moments-based regional frequency analysis of extreme precipitation in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(02):12-21.
杨芳,马志鹏,陈子燊.基于线性矩的粤港澳大湾区极端降水区域频率分析[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(02):12-21. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240260.

YANG Fang,MA Zhipeng,CHEN Zishen.Linear moments-based regional frequency analysis of extreme precipitation in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(02):12-21. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240260.

摘要

以1961—2023年粤港澳大湾区30个气象观测站年最大日降水数据为基础数据，应用区域线性矩法分析了大湾区各子区域极端降水频率的最优分布函数与重现设计水平。研究结果表明：1）使用KNN分类法和均质性判别准则将大湾区气象站点分成5个子区域，分别为位于西江中下游的Ⅰ区、位于中北部三角洲网河区的Ⅱ区、位于南部伶仃洋河口区两岸的Ⅲ区、位于西南部的Ⅳ区、位于东部的Ⅴ区；2） Ⅰ～Ⅴ子区域的最优分布线型依次为P-III、GEV、GEV、P-III、GEV。依据区域暴雨增长曲线的方法，分别推算了大湾区各站点的暴雨频率设计值。3）由优选的5个分区的区域最优分布函数计算的暴雨重现水平值可作为子区域内无站点处工程设计的参考依据。

Abstract

Based on the annual maximum daily precipitation data collected from 30 meteorological observation stations in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area between 1961 and 2023， the optimal distribution function and recurrence design level of extreme precipitation frequency in each sub-region of the Greater Bay Area were analyzed by using the regional linear moment method. The findings are summarized as follows： 1） The meteorological stations in the Greater Bay Area are divided into five sub-regions by KNN classification and homogeneity criterion. These sub-regions are： Region Ⅰ， located in the middle and lower reaches of the Xijiang River； Region Ⅱ， located in the Delta network River Area in the central and northern part of the Greater Bay Area； Region Ⅲ， located on both sides of the Lingdingyang Estuary Area in the southern part of the Greater Bay Area； Region Ⅳ， located in the southwestern part of the Greater Bay Area； and Region V， located in the eastern part of the Greater Bay Area. 2） The optimal distribution functions of the 1st to 5th sub-regions are P-III， GEV， GEV， P-III， and GEV， respectively. Consequently， the rainstorm frequency design values of each station in the Greater Bay Area are calculated using the regional rainstorm growth curve method. 3） The rainstorm recurrence level determined by the optimal distribution functions for the five sub-regions can serve as a reference for engineering design in sub-regions that lack specific site data.

关键词

Keywords

references

陈元芳，王庆荣，沙志贵等， 2002 . 线性矩法在长江中下游区域水文频率计算中的应用［J］. 河海大学学报（自然科学版）， 31 （ 2 ）： 207 - 211 .

陈永勤，黄国如， 2005 . 基于线性矩法的东江流域区域枯水频率分析［J］. 应用基础与工程科学学报， 13 （ 4 ）： 409 - 416 .

郭军，任国玉，李明财， 2010 . 环渤海地区极端降水事件概率分布特征［J］. 气候与环境研究， 15 （ 4 ）： 425 - 432 .

刘瀚博，梁巧倩， 2024 ． 2022年5月10-14日广东短时强降水可预报性分析［J］．广东气象， 46 （ 3 ）： 14 - 21 ．

吴俊梅，林炳章，邵月红， 2015 . 地区线性矩法在太湖流域暴雨频率分析中的应用［J］. 水文， 5 ： 15 - 22 .

ADAMOWSKI K ， 2000 . Regional analysis of annual maximum and partial duration flood data by nonparametric and L-moment methods ［J］. J Hydrol ， 229 ： 219 - 231 .

BONNIN G M ， TODD D ， LIN B ， et al ， 2003 . Precipitation Frequency Atlas of the United States ［M］. NOAA ： National Weather Service .

BONNIN G M ， TODD D ， LIN B ， et al ， 2004 . Precipitation Frequency Atlas of the United States ［M］. NOAA ： National Weather Service .

CUNNANE C ， 1988 . Methods and merits of regional flood frequency analysis ［J］. J Hydrol ， 100 （ 1/2/3 ）： 269 - 290 .

DALRYMPLE T ， 1960 . Flood frequency analysis ［M］. Washington ： Water Supply Paper 1953 A.

GREENWOOD J A ， LANDWEHR J M ， MATALAS N C ， et al ， 1979 . Probability weighted moments： definition and relation to parameters of several distributions expressable in inverse form ［J］. Water Resour Res ， 15 （ 5 ）： 1049 - 1054 .

GUTTMAN N B ， 1993 . The use of L-moments in the determination of regional precipitation climates ［J］. J Climate ， 6 ： 2309 - 2325 .

HAYLOCK M ， NICHOLLS N ， 2000 . Trends in extreme rainfall indices for an updated high quality data set for Australia，1910-1998 ［J］. Int J Climate ， 20 ： 1533 - 1541 .

HOSKING J R M ， 1990 . L-moments： Analysis and estimation of distributions using linear combinations of order statistics ［J］. J R Stat Soc Ser B Methodol ， 52 （ 1 ）： 105 - 124 .

HOSKING J R M ， 1994 . The four parameters kappa distribution ［J］. IBM J Res Dev ， 38 （ 3 ）： 251 - 258 .

HOSKING J R M ， WALLIS J R ， 1993 . Some statistics useful in regional frequency analysis ［J］. Water Resour Res ， 29 （ 2 ）： 271 - 281 .

HOSKING J R M ， WALLIS J R ， 1997 . Regional frequency analysis： An approach based on L-moments ［M］. UK ： Cambridge University Press .

JAVELLE P ， OUARDA T B M ， LANG M ， et al ， 2002 . Development of regional flood-duration-frequency curves based on the index flood method ［J］. J Hydrol ， 258 ： 249 - 259 .

KITE G W ， 1988 . Frequency and risk analysis in hydrology ［M］. USA ： Water Resources Publications .

KJELDSEN T R ， JONES D A ， 2006 . Prediction uncertainty in a median-based index flood method using L moments ［J］. Water Resour Res ， 42 ： 1 - 12 .

LEE S H ， MAENG S J ， 2003 . Frequency analysis of extreme rainfall using L-moment ［J］. Irrig Drain ， 52 ： 219 - 230 .

LIN B ， BONNIN G M ， MARTIN D L ， et al ， 2006 . Regional frequency studies of annual extreme precipitation in the United States based on regional L-moments analysis ［C］// EWRI Proceedings . Omaha， USA .

NGONGONDO C S ， XU C Y ， TALLAKSEN L M ， 2011 . Regional frequency analysis of rainfall extremes in southern Malawi using the index rainfall and L-moments approaches ［J］. Stoch Environ Res Risk Assess ， 25 ： 939 - 955 .

NORBIATO D ， BORGA M ， SANGATI M ， et al ， 2007 . Regional frequency analysis of extreme precipitation in the eastern Italian Alps and the August 29，2003 flash flood ［J］. J Hydrol ， 345 ： 149 - 166 .

PARIADA B P ， KACHROO R K ， SHRESTHA D B ， 1998 . Regional flood frequency analysis of Mashi-Sabarmati basin（Subzone 3-a） using index flood procedure with L-moments ［J］. Water Resour Manag ， 12 ： 1 - 12 .

PEE M C ， WANG Q J ， VOGEL R M ， et al ， 2001 . The utility of L-moment ratio diagrams for selecting a regional probability distributions ［J］. Hydrol Sci J ， 46 （ 1 ）： 147 - 155 .

ROSSI F ， VILLANI P ， 1994 . Regional flood estimation methods ［M］. Netherlands ： Springer .

SAF B ， 2009 . Regional flood frequency analysis using L-moments for the buyuk and kucuk Menderes River Basins of Turkey ［J］. J Hydrol Eng ， 14 ： 783 - 794 .

SANKARASUBRAMANIAN A ， SIRNIVASAN K ， 1999 . Investigation and comparison of sampling properties of L-moments and conventional moments ［J］. J Hydrol ， 218 ： 13 - 34 .

SATYANARAYANA P ， SRINIVAS V V ， 2008 . Regional frequency analysis of precipitation using large-scale atmospheric variables ［J］. Geophys Res ， 113 ： D24110 .

SHI P ， CHEN X ， QU S ， et al ， 2010 . Regional frequency analysis of low flow based on L moments： case study in karst area， southwest China ［J］. J Hydrol Eng ， 15 ： 370 - 377 .

STEDIGER J R ， VOGEL R M ， FOUFOULA-GEORGIOU E ， 1993 . Frequency analysis of extreme events ［M］. New York ： McGraw-Hill .

SWEET W V ， PARK J ， 2014 . From the extreme to the mean： Acceleration and tipping points of coastal inundation from sea level rise ［J］. Earth’s Future ， 2 （ 12 ）： 579 - 600 .

VOGEL R M ， FENNESSEY N M ， 1993 . L-moment diagrams should replace product moment diagrams ［J］. Water Resour Res ， 29 （ 6 ）： 1745 - 1752 .

YANG T ， XU C Y ， SHAO Q X ， et al ， 2010 . Regional flood frequency and spatial patterns analysis in the Pearl River Delta region using L-moments approach ［J］. Stoch Environ Res Risk Assess ， 24 ： 165 - 182 .

YANG T ， SHAO Q X ， HAO Z C ， et al ， 2010 . Regional frequency analysis and spatio-temporal pattern characterization of rainfall extremes in the Pearl River basin， China ［J］. J Hydrol ， 380 ： 386 - 405 .

ZRINJI Z ， BURN D H ， 1994 . Flood frequency analysis for ungauged sites using a region of influence approach ［J］. J Hydrol ， 153 ： 1 - 21 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据