城市暴雨强度公式皮尔逊Ⅲ型适线问题研究

针对我国编制城市暴雨强度公式工作中存在的问题,介绍了城市暴雨强度公式推求过程中频率分析计算时皮尔逊Ⅲ型分布的适线原则和方法。以广州市实际工程为例,根据广州市中心城区深层隧道排水系统规划设计工程上的要求,将广州市52年实测年最大值样本系列分别进行短历时和长历时下的皮尔逊Ⅲ型理论曲线的频率适线分析,并将长、短历时下的适线结果进行了分析论证。

P-Ⅲ型理论频率曲线参数估计——模糊极值法

对一个实测的具体样本而言，我们总是期望由某种方法估计的参数所确定的Ｐ－Ⅲ型曲线能最优地拟合样本点据，并能对全体样本收到最好的平差功效。何谓“最优”、何谓“最好”却缺乏比较明确的数量概念，传统方法无一能对此问题作出有效的回答。正是基于水文现象的模糊性，提出了一种新的参数估计方法。

P-Ⅲ型分布参数估计的改进混合遗传优化适线法

选用多元插值原理对-(p,cs)表进行细化和扩展,对传统遗传算法加以改进。在此基础上提出P-Ⅲ型分布参数估计的混合遗传优化适线法。通过研究表明:该法简易通用、适应性强,可精确地对 x、cv、cs3个参数进行估计;克服了适线法未能解决 x、特别是cv的估计精度,以及计算过程与结果受人为因数的影响等不足,为准确估计P-Ⅲ型分布参数提供了一种十分有效的方法。

对我国水库设计洪水及标准问题研究的主要成果

本文介绍作者对我国水库设计洪水及标准进行研究所取得的主要成果，即：用皮尔逊Ⅲ型曲线求得的万年一遇洪水偏大，脱离我国实际；规范中人为硬性规定ＰＭＰ必须大于万年一遇洪水不妥，反映到工程投资上，浪费太大；我国现在的设计洪水数据已经很大，今后不可能再大幅度地增大；以往我国水库垮坝的主要原因是设计洪水数据偏小，而不是设计洪水标准偏低。

异常增减水极值序列的频率分析

以青岛观象台的增、减水极值序列为例,探讨了异常增、减水极值序列的频率分析方法.用以分析的增、减水序列,分为不完整年极值序列和不完整过程极值序列.对以上两种序列,采用过程极值频率与年极值频率(或“重现次”与重现期)的转换关系,运用皮尔逊Ⅲ型曲线以及耿贝尔方法(第一型极值分布)进行了计算,获得理想的结果.此外,还对几种计算结果进行了比较分析.

伽玛函数的高精度二次曲线逼近

对皮尔逊Ⅲ型分布公式中伽玛函数的计算问题进行了研究,提出了一种新的数值逼近方法,在一定范围内对伽玛函数用圆锥曲线表示,利用递推公式扩大参数范围,免去了数值积分和用级数展开计算的麻烦.程序运行结果表明:该方法能大大提高计算精度和运行速度,在水利工程设计中具有较大的使用价值.

安庆市短历时暴雨强度公式推求

为推求受近年极端天气影响下的安庆市短历时暴雨强度公式,首先收集了安庆市1983~2012年的暴雨整编资料,采用年最大值法选取了10个历时下的雨强样本;然后采用P-Ⅲ型、指数和耿贝尔分布曲线进行适线,确定了P-Ⅲ型分布曲线为其理论频率曲线,得到了10个历时下各频率对应的雨强;采用高斯—牛顿法推求了各单一重现期下的暴雨强度分公式和所有重现期下暴雨强度总公式的参数。误差检验发现暴雨强度分公式的精度符合要求;而暴雨强度总公式的精度达不到要求,进而分析了精度达不到要求的原因。除个别历时下的雨强外,单一重现期下的新公式计算的雨强值均大于1981版暴雨强度分公式计算的雨强值,其中2年、5年一遇的雨强值比1981版公式计算的相应雨强值偏大1.4%~20.4%,计算结果与近年来安庆市受极端天气影响下的短历时降雨强度增大的趋势相一致。推荐使用暴雨强度分公式计算相应重现期下各历时的暴雨强度,其他重现期下的暴雨强度公式参数采用已知重现期下的暴雨强度分公式的参数内插获得。

基于不同频率分布的乐山市暴雨参数分析

利用四川省乐山市气象站1981-2015年短历时暴雨雨量资料,采用年最大值法选样推求暴雨公式,分析皮尔逊-Ⅲ型分布曲线、耿贝尔分布曲线、指数分布曲线三种频率分布曲线模型与原始暴雨资料的适配性,并对不同频率分布的暴雨参数进行分析。结果表明三种频率分布曲线导出的暴雨公式在计算重现期为2-20年时,仅耿贝尔分布曲线符合精度要求。将新编的暴雨公式与现行暴雨公式、周边城市暴雨公式及《中国暴雨统计参数图集》进行了对比分析,新一代乐山市暴雨公式参数合理性得以验证,为乐山市排水系统的优化设计、排水管网建设与改造提供了新的理论参考。

城市暴雨强度公式理论频率分布曲线对比分析

暴雨强度公式是城市雨水系统设计的重要依据。目前推求城市暴雨强度公式的主要差异来自暴雨样本选取方法和理论频率曲线类型的选择。结合现有华中某市30年的降雨资料,分别使用皮尔逊Ⅲ型分布曲线、指数分布曲线和耿贝尔分布曲线拟合,分析曲线拟合精度。结果表明对于华中某市而言,皮尔逊Ⅲ型曲线在使用中拟合精度最高,并验证我国降雨更适用皮尔逊Ⅲ型曲线这一观点。

城市暴雨强度公式理论频率曲线选择研究

暴雨强度公式编制过程中,理论频率曲线的选择是一个关键问题。系统比较了经验频率曲线、皮尔逊Ⅲ型分布曲线、耿贝尔分布曲线和指数分布曲线的优劣,明确提出在城市暴雨强度公式编制中理论频率曲线应采用皮尔逊Ⅲ型分布曲线。同时,通过一系列数学推导,给出了皮尔逊Ⅲ型分布曲线最优解的求解方法。将该方法和遗传算法结合,采用计算机编程方式,求解一个实际案例在不同拟合准则下的拟合曲线,证明了方法的可行性。

迟滞瞬时单位线参数估计熵法

迟滞瞬时单位线的数学表达式形同于皮尔逊Ⅲ型分布,基于数学相似性原理建立了两者参数之间的关系。以信息熵理论为基础,构造了参数估计方程,然后将对数均值用泰勒级数展开,忽略高阶项,提出了迟滞瞬时单位线参数估计的一种方法--熵法。从检验的算例估计实值的精度来看,熵法其结果令人满意,精度比常用的矩法估计值有明显提高,从而表明提出的方法具有良好的参数估计效果。

有约束适线法在水文皮尔逊Ⅲ型分布参数估计中的应用

从水文特征值的物理性质出发，用皮尔逊Ⅲ型分布参数的取值范围作为以离差平方和为适线准则的高斯—牛顿迭代法的约束条件．提出改进算法，既保证迭代过程收敛，解又符合水文现象的一般性质，提高了该法在水文统计参数估计中的实用价值．

皮尔逊Ⅲ型分布曲线的简易数值解法及应用

采用对数变换法,推导出一种简单的直接求解皮尔逊Ⅲ型分布曲线的方法,并通过C语言编程,在普通计算机上实现。同时,将该方法应用于北京市水文手册暴雨图集的模型化工作。方法简便实用,可以满足工程水文设计暴雨频率分析计算一般需求。