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在不断变化的环境下,目前非一致性洪水频率分析方法中应用最广泛的是基于位置、尺度和形状的广义可加性(Generalized Additive Models for Location,Scale and Shape,简称GAMLSS)模型。但是由于GAMLSS模型的统计参数较多,模型结构较为复杂,并且假设未来统计参数与协变量之间的关系不变,这可能是不合理的。近年来,非参数方法在非一致性洪水频率分析领域得到了越来越多的关注。其中,线性分位数回归模型(Linear Quantile Regression model,简称QR-L)和基于三次B样条的分位数回归模型(Non-linear Quantile Regression model of Cubic Bspline,简称QR-CB)被引入到非一致性洪水频率分析研究中,因为它们不需要确定统计参数,也不需要考虑统计参数与协变量之间的关系。然而,由于分位数回归模型需要将所建立的模型趋势无限地外推来推求设计洪水值,所以基于分位数回归模型推求非一致性设计洪水存在一定的困难,特别是采用分位数回归模型推求较高重现期的设计洪水值时,可用的样本点数量较少,所推求的设计洪水值的可行性有待商榷。因此,本论文提出了基于三次B样条的GAMLSS模型(Cubic Bspline-based GAMLSS model,简称GAMLSS-CB)。在GAMLSS-CB模型中,统计参数与协变量之间的关系是由三次B样条在GAMLSS模型框架下拟合得到的。GAMLSS-CB模型结合GAMLSS模型和三次B样条两者的优点,模型拟和优度良好,可以考虑协变量与统计参数之间复杂的关系。此外,基于GAMLSS-CB模型,本论文采用设计年限平均值法(Average Design Life Level,简称ADLL)推求设计洪水值。本文选取我国渭河流域和珠江流域2个典型流域的5个代表水文站点的年最大洪水序列进行实例研究,论文主要研究内容及结果如下:(1)对渭河流域和珠江流域5个水文站点的年最大洪水序列进行非一致性检验。利用简单线性回归趋势检验法、简单滑动平均趋势检验法、Sen’s斜率估计趋势检验法以及Mann-Kendall趋势检验法对水文站点的年最大洪水序列进行趋势检验。利用Pettitt变异点检验法分析洪水序列的变异点,然后补充采用传统T检验法和传统F检验法分别根据均值和方差来验证Pettitt变异点检验法得到的洪水序列变异位置的合理性。趋势检验分析发现95%置信区间情况下华县站、咸阳站和张家山站的年最大洪水序列显著下降,高道站的年最大洪水序列显著上升,而大湟江口站的年最大洪水序列呈现不显著上升趋势。Pettitt变异点检验分析发现华县站变异点发生在1985年,高道站变异点发生在1992年,张家山站变异点位于1998年,咸阳站变异点位于1981年,大湟江口站变异点位于1991年。传统T检验法和传统F检验法验证发现Pettitt变异点检验法得到的洪水序列变异位置合理可靠。(2)构建基于线性的非一致性概率分布模型以及基于非线性的非一致性概率分布模型:基于线性的GAMLSS模型、QR-L模型、QR-CB模型和GAMLSSCB模型。(3)根据AIC值、标准正态残差QQ图、残差Worm图以及残差秩次图判定基于线性/非线性的GAMLSS模型的最优模型。本文选择皮尔逊Ш型分布、Gamma分布、Lognormal分布、Weibull分布、Gumbel分布、Normal分布和广义极值分布作为GAMLSS模型的备选参数分布类型。对比基于不同参数分布类型的模型表现发现,基于线性的GAMLSS模型在所选的7种分布形式中以Gamma分布、Weibull分布和Lognormal分布表现较优;GAMLSS-CB模型在所选的7种分布形式中以Gamma分布、Lognormal分布和Normal分布表现较优。综合发现Gumbel分布在2种GAMLSS模型所选的7种分布形式中表现略差,选取Gumbel分布作为参数分布形式时AIC值整体大于其他分布形式的AIC值。(4)选取模型概率覆盖率和Filliben相关系数作为分析模型拟和优度的指标项,综合定性分析和定量分析对比以上4种非一致性概率分布模型的拟和优度差异。定性分析模型概率覆盖率可得QR-L模型的拟和优度最佳,GAMLSS-CB模型其次,QR-CB模型拟和优度相对较差。定量分析Filliben相关系数可得拟和优度排序为:GAMLSS-CB模型>基于线性的GAMLSS模型>QR-L模型>QR-CB模型。综合定性和定量分析可得,GAMLSS-CB模型是4种非一致性概率分布模型中的最优模型,拟和优度排序为:GAMLSS-CB模型>基于线性的GAMLSS模型>QRL模型>QR-CB模型。(5)综合定量和定性分析发现拟合优度最优的非一致性概率分布模型是GAMLSS-CB模型。对比4种非一致性概率分布模型推求设计洪水的差别,发现基于GAMLSS-CB模型采用ADLL法推求设计洪水值较为可行,可以为水利工程建设提供数据依据。综合模型拟和优度以及设计洪水值的差异,本文推荐在进行非一致性洪水频率分析研究时采用GAMLSS-CB模型。