Page 70 - 2022年第53卷第3期

新沂河每隔 1 km 划分一个断面，河段长度总计 251 km，断面总数共 253 个。骆马湖二维水动力模型
的网格尺寸为 100 m×100 m，共划分 46 213 个网格。
一维水动力模型选用 2008 年运河站洪水过程率定模型糙率，再以 2008 年嶂山站洪水过程校核模
型；二维水动力模型选用水位库容曲线验证模型。其中，运河站位于骆马湖上游的中运河段，嶂山
站位于骆马湖下游的新沂河段。经模型率定，韩庄运河与中运河糙率为 0.06，新沂河糙率为 0.035。
模型误差分析如图 2 所示，结果表明，平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）均低于 0.45 m、纳
什系数（NSE）大于 0.85。

27.00 23.00
MAE=0.159 MAE=0.354 10.0 实测库容
RMSE=0.182 实测水位 RMSE=0.408 实测水位
26.00 模拟水位 21.00 模拟水位 9.0 模拟库容
NSE=0.875 NSE=0.91
水位/m 25.00 水位/m 19.00 库容/亿 m 3 8.0
24.00 17.00 7.0
6.0
23.00 15.00
2008/7/16 2008/7/20 2008/7/24 2008/7/16 2008/7/20 2008/7/24 21.8 22.2 22.6 23.0 23.4
日期 日期 水位/m
（a）2008 年运河站 （b）2008 年嶂山站 （c）骆马湖水位库容曲线
图 2 风险分析模型水位模拟值与实测值比较
当沂沭泗水系遭遇洪水灾害时，洪水通过韩庄运河韩庄闸、沂河下游刘道口闸、老沭河胜利堰
闸进入沂沭泗水系下游及骆马湖，故选取韩庄运河、沂河下游、老沭河边界断面洪峰流量作为随机
变量构建 Copula 函数生成边界条件。
首先，选用 4 种常见水文变量分布（威布尔分布、logistic 分布、正态分布及对数正态分布）分别对
各变量观测序列进行边缘分布拟合，通过 AIC（赤池信息准则）拟合优度检验比选出最适用的边缘分
布。各分布 AIC 值列于表 1，其 K-S 检验值均大于 0.05，通过检验。

表 1 各随机变量不同分布类型对应 AIC 值

威布尔 logistic 正态 对数正态
韩庄运河洪峰 1763.87 1782.22 1777.65 1813.85
沂河下游洪峰 1884.66 1904.44 1895.12 1938.24
老沭河洪峰 1248.65 1386.24 1388.23 1223.49

由表 1 结果可知，韩庄运河洪峰流量与沂河下游洪峰流量最优拟合分布均为威布尔分布，老沭河
洪峰流量最优拟合分布为对数正态分布。将韩庄运河、沂河下游及老沭河洪峰流量序列用其对应拟
合边缘分布函数进行概率积分转换，使新序列在［0，1］区间上均匀分布。根据 AIC 准则，第一层级
从 十 种 常 见 的 Copula 函 数（Gaussian Copula、 Student-t Copula、 Clayton Copula、 Gumbel-Hougaard
Copula、Frank Copula、Joe Copula、BB 族 Copula）选取两变量间最优的 Pair Copula 类型，结果为韩庄
运河与沂河下游洪峰选用 Frank Copula，韩庄运河与老沭河洪峰选用 Clayton Copula（270 degrees）；第

二层级树选用 Normal Copula。最后通过贝叶斯估计方法估参，并利用极大似然估计对采用的 Copula
函数参数估计进行修正，得 Vine Copula 的 p 值为 0.55（大于 0.05），通过拟合优度检验。
2.4 洪水风险源与随机边界条件 结合沂沭泗流域面积广、汛期洪水峰高量大、源短流急、来势凶
猛等特点 ［16］ ，空间上划分 3 种风险源：风险源①，南四湖流域未遭遇洪水，沂沭河上游遭遇洪水，南
四湖控制下泄，邳苍分洪道来水进入中运河，继而进入骆马湖，沂河来水进入骆马湖；风险源②，
沂沭河上游未遭遇洪水，南四湖流域遭遇洪水，沂沭河上游来水东调进入新沂河，南四湖敞泄，南
四湖来水通过中运河进入骆马湖；风险源③，沂沭泗流域全境遭遇洪水，南四湖洪水敞泄至韩庄运
河，邳苍分洪道来水进入中运河，沂河来水进入骆马湖。
根据历史水文资料，分别考虑 3 种风险源，在韩庄运河、沂河下游、老沭河洪峰流量区间内随机
组合出水情条件，作为风险分析模型的边界条件，并形成模拟计算方案，列于表 2。

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