Statistical flood frequency analysis coupled with hydrograph scaling is commonly used to generate design floods to assess dam safety assessment. The safety assessments can be highly sensitive to the choice of the statistical flood frequency model. Standard dam safety assessments are typically based on a single distribution model of flood frequency, often the Log Pearson Type III or Generalized Extreme Value distributions. Floods, however, may result from multiple physical processes such as rain on snow, snowmelt or rainstorms. This can result in a mixed distribution of annual peak flows, according to the cause of each flood. Engineering design choices based on a single distribution statistical model are vulnerable to the effects of this potential structural model error. To explore the practicality and potential value of implementing mixed distribution statistical models in engineering design, we compare the goodness of fit of several single- and mixed-distribution peak flow models, as well as the contingent dam safety assessment at Pueblo, Colorado as a didactic example. Summer snowmelt and intense summer rainstorms are both key drivers of annual peak flow at Pueblo. We analyze the potential implications for the annual probability of overtopping-induced failure of the Pueblo Dam as a didactic example. We address the temporal and physical cause separation problems by building on previous work with mixed distributions. We find a Mixed Generalized Extreme Value distribution model best fits peak flows observed in the gaged record, historical floods, and paleo floods at Pueblo. Finally, we show that accounting for mixed distributions in the safety assessment at Pueblo Dam increases the assessed risk of overtopping.


翻译:通常使用洪水统计频率分析,加上水文学测量尺度,以产生设计洪水来评估水坝安全评估。安全评估对于统计洪水频率模型的选择可能非常敏感。标准水坝安全评估通常基于一个洪水频率的单一分配模式,通常是Log Pearson 类型III或通用极端值分布模式。不过,洪水可能来自多个物理过程,如降雪雨、雪融或暴雨等。这可能导致每年高峰流的分布因每次洪水的原因而出现混合。基于单一分配统计模型的工程设计选择容易受到这一潜在结构模型错误的影响。探索在工程设计中采用混合分配统计模式的可行性和潜在价值,我们比较几个单一和混合分配峰值流动模式的适宜性,以及在科罗拉多Pueblo进行的应急水坝安全评估。夏季雪融和暴风暴可能根据每次洪水的起因,造成每年高峰流的主要驱动因素。我们分析了在每年过度部署Pueblo水坝时可能引发的失败的可能性,作为教学模型的例子。我们比较了工程设计中采用混合分配高峰期和混合期流动情况,我们从历史记录中找出了历史最低期分配情况。

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