基于Copula函数的三峡库区万州段蓄水前后降雨量-径流量关系分析

来源：水资源与水工程学报杂志2021年第2期北京时间：

作者：王晓菊，毛海涛，黄庆豪，程龙飞

单位：（1.山西农业大学城乡建设学院,2.武汉大学水利水电学院

摘要：三峡水库蓄水对其库区降雨量-径流量关系变化的影响程度对于库区水资源规划有着重要意义。选用万县水文站1977-2017共计41 a的降雨量和径流量实测值，确定了各蓄水阶段降雨量和径流量的分布情况，引入Copula函数模型计算各阶段的联合分布函数，定量分析水库调蓄对两者关系的影响，预测了2017年后水文情势。结果表明：采用Copula函数联合分布数学模型能较好计算三峡库区万州段不同阶段的降雨量-径流量关系。万州段从天然河道变为库区河道后，降雨量-径流量关系发生了较大变化。在天然河道阶段，降雨量和径流量均采用皮尔逊III型分布最为合理；三峡水库工程施工期和初步蓄水阶段，降雨量变为Gumbel分布，径流量变为对数正态分布；试验性蓄水阶段，降雨量变为对数正态分布，径流量恢复至皮尔逊III型分布。年降雨量和年径流量在施工期及初步蓄水阶段较天然河道阶段均有所减少，年降雨量变幅区间减小38.4%，年径流量变幅区间减小20.6%；试验性蓄水阶段的年降雨量增多，变幅区间增大24.5%，而年径流量减少，变幅区间减小57%。通过该数学模型预测三峡库区万州段今后年径流量不小于3 490×108 m3（±5%），最大不超过4 055×108 m3（±5%）；年降雨量不小于1 048 mm（±5%），最大值不超过1 842 mm（±5%）。该研究可为三峡库区万州段流域水资源开发利用与水文序列的重构工作等提供科学依据，也可为其他库区内河道的水文特性变化关系的研究提供参考。

关键词：降雨-径流关系,Copula函数,年降雨量,年径流量,三峡库区

基金资助：国家自然科学基金项目（51309262、41602367）；重庆市科委基础与前沿研究计划项目（cstc2018jcyjA）；重庆市教委科学技术研究项目（KJ1601017）