基于Copula的函数的广西洪涝灾害的数学模型研究

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当今,气候的变暖及环境的恶化已成为人们广泛关注和亟待解决的问题,洪涝灾害作为一种常见且极端的自然灾害,对人类的危害尤为严重.广西因其特殊的亚热带季风气候和独特的喀斯特地貌,更是频频发生重大洪涝.考虑到洪涝的致灾源和灾情都是由多个变量共同反应的事件,因此本研究采用Copula函数分别构建反应致灾源和灾情重现期的模型,通过对广西洪涝致灾源及灾情的分析来探求广西洪涝发生的频率.  首先,根据广西洪涝发生的实际情况,选取洪涝致灾源和洪涝灾情的研究指标变量.通过矩法、概率权重矩法和极大似然估计法对洪涝灾情的指标变量可能的分布进行参数估计,并运用拟合优度评价指标找到相应适合的分布.  其次,通过对广西降水数据的研究,利用Copula理论建立了以年降水均值和年降水极值均值为变量的二维联合分布.经过拟合优度评价分析,发现选用的Gumbel-Hougaard Copula函数能够较好地描述其联合分布.而且由两变量联合重现期计算出的两变量的设计值作为防洪标准会更加安全.  最后,运用Copula函数理论构建以受灾人口、农作物受灾面积和直接经济损失为变量的三维联合分布.经过拟合优度检验发现,用Gumbel-Hougaard Copula函数作为三变量的联合分布效果较好.通过计算洪涝灾情的重现期可以预测出某种程度的洪涝灾情发生的大致频率.将构建的预测模型与GM(1,1)灾情预测模型进行对比,发现基于Copula函数的灾情预测模型能更好地反映洪涝灾情的发生情况.
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