求解单一重现期暴雨强度公式的Lingo-BFGS算法

为了克服一般的非线性优化算法对初始值的依赖,针对某一地区单一重现期暴雨强度公式参数计算问题,首先将Lingo软件编程求出的结果作为初始值,然后利用拟牛顿算法对其参数进行优化。实例计算结果表明:采用Lingo软件和拟牛顿法相结合的方法求解单一重现期暴雨强度公式比传统的方法精度更高,能有效解决实际优化设计问题。

肇庆市中心城区暴雨强度公式研究及应用

采用年最大值法挑选肇庆市中心城区降水样本,并尝试用皮尔逊Ⅲ型、耿贝尔型、指数分布型3种概率分布函数进行拟合试验,结果表明:皮尔逊Ⅲ型和耿贝尔型通过KS检验;耿贝尔型暴雨强度的精度误差较皮尔逊Ⅲ型为优,最终获得耿贝尔型暴雨强度公式。根据公式计算单一重现期暴雨强度发现,1h降水量达50mm的重现期为2年以内,即每年都会发生;24h降水量达暴雨量级的重现期为2年以内,即每年都会发生;特大暴雨量级的降水的重现期为50年以上。在面对超百年一遇的极端降雨时,需要完善应急管理措施;在预测有强降雨过程来临时,及时做好城市排水管道、调蓄池、行泄通道的调度。

大关县暴雨强度公式推求研究

根据大关县主城区大关站1983-2022年逐分钟降水资料,采用年最大值法对降水数据进行采样,建立数据样本,通过皮尔逊Ⅲ型分布、耿贝尔分布和指数分布曲线三种分布模型拟合,进行频率调整,分别推求暴雨强度公式。结果表明三种分布模型在不同历时的拟合接受程度不一样,耿贝尔分布曲线拟合效果最好,指数分布曲线拟合效果最差,皮尔逊Ⅲ型分布曲线对于频率调整更加灵活;通过分析对比三种曲线分布模型下的暴雨强度公式推求的降水极值发现三种分布模型推求的各历时不同重现期降水极值P-Ⅲ>Gumbel>指数分布。在城镇排水工程和防洪工程设计时更宜采用P-Ⅲ分布模型推求的暴雨强度公式。

伏镇河流域“20230724”暴雨洪水特性及重现期合理性研究

以伏镇河流域“20230724”暴雨洪水为例,利用收集到的33个雨量站点数据和8个洪水调查断面数据,分析了致灾暴雨洪水特性;利用GIS软件绘制降水量等值线图,计算了调查区域面雨量,进而推算出降水重现期;利用推理公式、瞬时单位线、单参数洪峰流量经验公式、地区综合多参数经验公式4种无资料地区洪水重现期计算方法计算了调查断面洪水重现期,通过分析最终得到合理可靠的洪水重现期。可以为嘉陵江上游类似流域暴雨洪水调查和重现期计算提供参考。

深圳某集装箱港区雨水管设计中重现期取值和暴雨强度公式选择问题的探讨

文中通过分析讨论深圳某集装箱港区雨水管设计中重现期取值和暴雨强度公式选择问题,为类似码头雨水系统设计提供参考。

基于暴雨衰减特性的江苏镇江市综合暴雨公式研究

推求不同历时的暴雨强度公式是城市防洪排涝规划设计的重要基础性工作。利用江苏镇江市丹徒气象站1981—2016年逐分钟实测降雨资料,分析暴雨强度随暴雨历时变化关系,基于暴雨衰减规律,推求单一重现期的暴雨强度公式,并借鉴雨力公式编制不同重现期的长历时综合暴雨强度公式。结果表明,不同重现期1~24 h历时区间的暴雨衰减指数约为0.683;综合暴雨强度公式可推求历时1~24 h、重现期2~100 a的设计暴雨,平均相对均方根误差、平均绝对均方根误差分别为3.874%、0.025 mm/min,满足规范要求。研究成果可为江苏镇江市构建排水防洪除涝一体化管控系统与推动海绵城市建设提供基础支撑。

确定多重现期暴雨公式参数的二次优化算法

四参数非线性多重现期暴雨公式在城市排水规划设计中有着广泛的应用。搜索算法与最小二乘法是优化计算的两个简单有效的方法,不过单独直接用于求解四参数非线性多重现期暴雨公式的参数比较困难。提出耦合最小二乘法及搜索算法确定多重现期暴雨公式参数的二次优化算法,该方法可以一次得到多重现期暴雨强度公式的参数,参数优化过程不需要图解。研究表明,计算结果比较客观;成果精度高,例题的平均绝对均方差为0.035mm/min。与遗传算法、蚁群算法等比较,该方法计算原理容易理解,计算简便,可以用Excel进行参数优化计算。

搜索法推求单重现期暴雨公式

利用自计雨量计记录的降雨资料 ,推求城市雨水排水系统暴雨强度公式时 ,需要编制单一重现期暴雨强度公式。在图解法的基础上 ,作者给出了一种正确可靠、简单可行的电算方法。利用该方法编程求解单一重现期暴雨强度公式中的参数时 ,所得公式的平均绝对均方差可控制在 0 .0 5mm/min之内。

长历时暴雨强度公式的推求方法

近年来,随着极端暴雨事件的出现,导致城市内涝灾害频繁发生,原有降雨历时仅为2h的市政排水设计暴雨强度公式已无法满足城市暴雨设计的需求,因此就要延长暴雨采样历时,推求出长历时(24h)暴雨强度公式。针对以上问题,根据北京市提供的52a(1961-2012)原始降雨资料并进行数字化处理,结合水利的长历时特点,采用兼顾市政排水,水利排涝,内涝防治的采样方法,应用P-Ⅲ分布曲线进行频率分析后采用6种经典方法推求暴雨强度公式的参数值,优选出误差最小且满足规范要求的暴雨强度公式参数值,进而推求长历时暴雨强度公式,在此基础上与短历时暴雨强度公式比较,分析两者的差异,为城市雨水排除规划设计提供科学依据和参考。

暴雨强度公式参数的遗传优化

遗传算法是模型参数优化估计的一种通用方法。提出将遗传算法应用于不同重现期的暴雨强度与降雨历时关系式中参数的优化 ,并进行了实例分析计算。结果表明 :遗传算法用于暴雨强度公式参数优化的原理直观、方法简便 ,具有通用性。

暴雨衰减指数为函数型的暴雨强度公式确定方法

暴雨强度公式是城镇排水工程设计的基本依据之一。为提高暴雨衰减指数随重现期显著变化时暴雨强度公式的拟合精度,结合实例研究了采用麦夸尔特法确定衰减指数为函数型的五参数暴雨强度公式的方法。计算结果表明,五参数暴雨强度公式能显著提高拟合精度,由该公式计算的残差平方和及各重现期的绝对均方差(即标准差)均明显小于四参数公式的计算结果,其各重现期的绝对均方差均小于0.05mm/min。该方法能有效降低重现期较小与较大时的绝对均方差。此外,给出了麦夸尔特法的计算程序框图,为编写计算程序代码奠定基础。

贵阳市暴雨强度公式推求

利用贵阳国家基准气候站1961-2014年逐分钟降水资料,选取并计算5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180 min共11个时段逐年最大降雨量样本,依据《室外排水设计规范》（GB50014-2006,2014版）和《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》（2014版）技术要求,对贵阳暴雨强度公式进行推求,得到以下结论：三种频率分布曲线拟合结果表明耿贝尔分布曲线优于皮尔逊Ⅲ型和指数分布;在形式上分别给出了贵阳市暴雨强度总公式、单一重现期暴雨强度公式和区间（任意重现期）暴雨强度公式;计算贵阳市暴雨强度区间公式和总公式重现期2-20 a暴雨强度平均绝对均方误差及平均相对均方误差,结果均满足《室外排水设计规范》（GB50014-3006,2014版）提出的精度要求,但区间公式精度明显优于总公式,因此在实际应用中推荐使用贵阳市暴雨强度区间公式。

暴雨强度公式推求研究

选用安徽省气象档案馆整编的1975～2000年芜湖市的分钟雨量自记纸信息化数据,采用二分法及最小二乘法求得各历时单一重现期暴雨强度公式的参数及均方差,得到单一重现期的暴雨强度值——i-t-p表,进而推求芜湖市暴雨强度总公式,并对其作精度分析。结果表明,该暴雨强度总公式的平均绝对均方差小于0.05 mm/min,满足我国《室外排水设计规范》精度要求,且计算过程全部通过程序实现。

城市暴雨强度公式应用中存在问题及处理方法

通过工程实例证明了因地理关系和选样方法引起的暴雨强度计算误差是十分悬殊的,建立当地适用的、准确合理的暴雨强度公式,将直接关系到城市雨水排水系统工程建设的投资及安全运行。针对现行城市暴雨强度公式中,由于样本选取、重现期转换以及应用中因地理关系引起的一系列问题进行了分析,并提出一种简单、实用的计算方法。

气候变化背景下干旱区暴雨强度公式误差控制技术研究

频繁的极端降水事件使暴雨强度公式编制过程中的误差控制变得越来越困难。利用宁夏银川国家气象站1961—2016年分钟降水资料,采用指数、耿贝尔、P-III等概率模型进行雨强-重现期的曲线拟合和最小二乘法、高斯牛顿法进行暴雨强度公式参数推求,编制银川市暴雨强度公式,探讨干旱区暴雨强度公式的误差控制和优化策略。结果表明:(1)干旱区强降水样本少、变率大,针对编制暴雨强度公式过程中曲线拟合和参数求解这两个重要步骤过程中误差难以控制的缺陷,设计了一种新的误差控制策略,将误差的两步控制改变为综合控制,从而可使公式推算过程的误差达到最小。(2)银川夏半年平均气温从20世纪90年代中后期开始明显升高,短历时(尤其是30~180 min)降水强度为一致增强趋势,且变率加大。(3)优选耿贝尔曲线拟合结合高斯牛顿法求解公式参数,作为银川市暴雨强度总(分)公式的组合计算方案,较好地编制了银川市新一代暴雨强度公式,为干旱区暴雨强度公式的编制提供了可供参考的思路。

不同选样方法设计暴雨重现期衔接关系探讨

目前国内推行采用年最大值法进行短历时暴雨选样,为了解决年最大值法选样在小重现期(1a^5a)内暴雨强度设计值明显偏小以及设计重现期的衔接问题,以广州市设计暴雨为例,采用不同频率分布模型对年最大值法及年多个样法进行频率分布适线,得到不同情形下的暴雨强度公式。结果表明,虽然不同频率分布模型对两种选样方法的衔接关系有较大影响,但转换的年最大值法可在一定程度上改进由年最大值选样引起的小重现期暴雨强度较小的问题,同时也可解决室外排水工程常用设计重现期统一问题。

达州主城区暴雨强度总公式计算及对比分析

本文根据达县站1961~2013年共53 a降水资料,采用年多个样法和年最大值法两种取样方式,用皮尔逊-Ⅲ型分布、指数分布和耿贝尔分布等三种曲线拟合样本,得到理论上的雨强-历时-重现期表（i-t-p三联表）,再用最小二乘法和高斯牛顿法求解达州主城区的暴雨强度总公式参数,并对比分析了两种取样下总公式的计算结果。结果表明,年多个样法在低重现期明显高于年最大值法,而在高重现期高历时下,年最大值法则明显偏高。

短历时暴雨强度公式研究及应用软件介绍

介绍了采用二参数指数分布和优选法、最小二乘法等技术方法推算暴雨强度公式 ,及采用VisualBasic 6 0语言开发的暴雨强度公式计算分析软件。

徐州市暴雨强度公式修订研究

暴雨强度公式是城市雨水排水系统规划设计的基本依据。本文收集了徐州站、蔺家坝站、解台闸站1980～2011年共计31年的雨量资料，采用年最大值选样法构建各种指定历时雨量系列，分析出符合徐州市新一代暴雨强度公式，并与徐州市新旧暴雨强度公式进行比较，为城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。

汕头市新旧暴雨强度公式对比分析

采用汕头国家气象站1980—2014年的年最大雨量资料对汕头市暴雨强度公式进行了修编,并与旧公式对比,结果表明:(1)新公式计算的暴雨强度值总体上大于旧公式,降雨历时越长,重现期越大,则偏大越明显,2~20年重现期平均增大了5.0%。(2)在年平均降雨量变化较平稳的气候背景下,新公式采用的资料年限的最大降水平均值大于旧公式对应资料年限的最大降水平均值,且资料中出现了强降雨样本,导致新公式比旧公式总体上偏大是合理的。(3)汕头市新暴雨强度公式可作为汕头市区室外排水设计的依据。