水文随机变量在未来任一时刻出现的数值无法准确预测,但能以分布函数(或等价的
概率密度函数)来反映其
统计规律性,也
为x大于或等于xp这一事件
出现的概率;xp称为x的p分位数,或超过概率为p的设计值。上式常以图形的方式表示,称为频率曲线(见图)。
确定水文随机变量的分布函数及其所含的参数,是研究水文随机变量的主要目的。水文学中常用的分布函数有以下几种:皮尔逊Ⅲ型分布、对数皮尔逊Ⅲ型分布、
对数正态分布、 概化极值分布、 韦克贝分布、克里茨基-门克尔分布等。在中国主要使用皮尔逊Ⅲ型分布。其
概率密度函数如下:
式中α、β、γ为待估参数;Γ(γ)为伽玛函数。三个参数α、β、γ与随机变数x的三个主要数字特征值(数学期望Ex、方差σ婌、偏态系数Cs)有一定的关系,可相互推求。这种情况对其他分布也是如此。不过不同的分布,参数与特征值之间的关系不同而已。在参数估计时,有的方法,如极大似然法,是先估计参数α、β、γ,然后由有关公式可求得相应的Ex、Cv(离势系数)与Cs;有的方法,如矩法或适线法,是先估计出Ex、Cv及Cs,需要时,可由有关公式求出相应的参数值。
,除用上述假设检验的方法外(见
水文统计学),还使用导出分布的方法,即考虑水文变量的物理性质并做若干假定,再经推导而得。其中又可分为依据事件的模型和联合概率的模型。由于问题复杂,为便于推导而作的假定常与实际情形相差较远,故此种途径尚处于研究阶段,有时可在缺乏资料的小流域上应用。