A new method for identification of flood seasons using directional statistics

Abstract

Information on flood seasonality is required in many practical applications, such as estimation of seasonal design floods, flood forecasting and protection, flood-plain management and operation of water resources systems. Directional statistics (DS) and relative frequency (RF) are two of the popular methods for identifying flood seasonality. A new method, which is an improvement over DS, the IDS method, is proposed to identify flood seasonality and partition the flood season into sub-seasons. The performance of the IDS method was evaluated using synthetic data as well as observed data. The RF, DS and IDS methods were applied to the Geheyan and Baishan reservoir basins in China, and their results were compared and analysed. The results of flood seasonality identified by the IDS method were more objective than those of the RF and DS methods.

Editor Z.W. Kundzewicz; Associate editor S. Grimaldi

Citation Chen, L., Singh, V.P., Guo, S.-L., Fang, B., and Liu, P., 2013. A new method for identification of flood seasons using directional statistics. Hydrological Sciences Journal, 58 (1), 1–13.

Résumé

Des informations sur la saisonnalité des crues sont nécessaires dans de nombreuses applications pratiques, telles que l'estimation des crues de projet saisonnières, la prévision et la protection contre les crues, la gestion des plaines inondables et l'exploitation des systèmes de ressources en eau. Les statistiques directionnelles (SD) et la fréquence relative (FR) sont deux des méthodes usuelles d'identification de la saisonnalité des crues. Nous proposons une nouvelle méthode, la méthode SDA (statistiques directionelles améliorées, en anglais IDS pour Improved Directional Statistics), qui est une amélioration de la méthode SD, pour identifier la saisonnalité des crues et découper la saison des crues en sous-saisons. La performance de la méthode SDA a été évaluée à l'aide de données synthétiques et de données observées. Les méthodes FR, SD et SDA ont été appliquées aux bassins des réservoirs Geheyan et Baishan, en Chine, et leurs résultats ont été comparés et analysés. Les résultats concernant la saisonnalité des crues identifiée par la méthode SDA sont plus objectifs que ceux des méthodes FR et SD.

Keywords:

• flood seasonality identification
• directional statistics
• relative frequency

Mots clefs:

• identification de la saisonnalité des crues
• statistiques directionnelles
• fréquence relative

Acknowledgements

The study was financially supported by Ministry of Science and Technology (2009BAC56B01; 2009BAC56B02) of China.