广义Pareto分布在超定量洪水序列频率分析中的应用

【目的】针对指数分布在超定量洪水序列计算时存在适线灵活性不足的缺点,应用改进线性矩法和广义Pareto分布研究超定量洪水序列频率的计算问题。【方法】以陕西省延河流域无定河赵石窑站超定量洪水序列为例,采用Poisson分布拟合超定量洪水发生次数,用常规线性矩法和改进线性矩法估计广义Pareto分布参数,并分别进行超定量序列频率分析。根据复合极值理论,结合Poisson分布和广义Pareto分布获得年最大超定量洪水分布。采用Pearson-Ⅲ分布,对赵石窑站年最大洪水序列频率进行分析。选用离(残)差平方和最小值(OLS)准则对上述3种方法计算的洪水频率进行对比分析。【结果】改进线性矩法估计的OLS值小于常规线性矩法;广义Pareto分布的OLS值小于Pearson-Ⅲ分布。【结论】改进线性矩法估计参数的精度高于常规线性矩法;建议在水利工程规划中采用广义Pareto分布进行超定量洪水频率分析计算。

变化环境下武江超定量洪水门限值响应规律及影响

世界众多江河洪水超定量(POT)系列门限值已发生变化,门限值选取不当会影响频率分析合理性。结合历史洪水资料,采用洪水POT理论分析变化环境下武江门限值响应规律及影响。结果表明:武江流域下垫面植被和径流系数在1991年明显改变,变化环境下不仅洪水门限值显著增大,且超过特定量级洪水的发生次数也在增加,POT模型能捕捉洪水在量级和发生次数方面的变化信息。分别选用变化环境前后门限值来推算设计洪峰,当重现期大于200年时,坪石站差异度达19.21%,犁市站达8.12%以上。选用变化环境后高门限值可有效提高线型对大洪水的拟合程度和设计洪水计算精度。

适线法在洪水超定量系列频率分析中的应用研究

为使超定量洪水的应用更方便有效,将适线法应用于洪水超定量系列频率分析中。以长江宜昌站日平均流量为例,利用独立性判别标准以确保超定量系列的独立性,选取合适的门限值形成洪水超定量系列。采用GP分布描述洪水超定量系列,利用适线法进行频率分析。结果表明,超定量洪水可扩大已有观测资料的信息使用量,且传统的适线法在基于GP分布的洪水超定量系列中应用效果良好。

组合分布在超定量洪水系列频率分析中的应用研究

研究了估计超定量洪水年发生次数的泊松分布和二项分布,并将这两种分布分别与指数分布组合,模拟超定量洪水系列,推导出T年重现期洪水估计的计算公式。实例计算结果表明,二项分布拟合超定量洪水年发生次数的效果优于泊松分布,建议采用二项分布和指数分布组合进行年最大超定量洪水系列频率分析。

一年多次法和超定量法选样重现期的计算问题

在利用样本资料推求大于或等于x的概率p时,我国水文工作者主要是采用Weibull的数学期望经验频率公式估算: p=m/(n+1) (1) 式中:n——样本容量; m——样本中大于或等于x的资料个数。 将上式应用于年最大值法选样时,计算出的为年概率的估计值,通常称之为年频率;当应用于一年多次法选样时,(1)式即成为:

设计洪水计算中年最大选样法与超定量选样法的比较

利用宜昌站实测径流资料,对年最大选样法和超定量选样法进行比较,两种选样方法简便易算,超定量选样法可从有限的洪水资料中利用更多的洪水信息。在进行洪水频率分析前,检验样本系列的独立性,并利用常用的线型优选方法选择合适的频率线型。结果表明,超定量选样法在设计洪水计算中的结果是可靠的。

洪水超定量模型的广义Pareto分布及其应用

为了扩大洪水信息,提高洪水模拟精度,研究超定量洪水频率分析模型。介绍了洪水超定量模型的基本理论,假设超定量洪水年发生次数服从Poisson分布,超定量洪水系列服从广义Pareto(GP)分布,给出年最大超定量洪水分布和超定量洪水重现期的计算方法,提出通过模型拟合优度检验来综合确定超定量系列阈值的方法。将超定量模型应用在海河流域小觉站洪峰频率分析中,结果表明:通过模型拟合优度检验确定超定量系列阈值的方法有效且可靠,洪水超定量系列年平均发生次数服从Poisson分布,GP分布洪峰设计值略大于P-Ⅲ分布洪峰设计值,应用在水利工程设计及风险分析中是偏安全的。

超定量系列波浪重现期值研究

首先建立波浪超定量概率模型,提出超定量抽样分组原则以保证数据独立性,通过检验可知该原则下波浪超定量系列能较好地拟合GP分布;提出根据年平均出现频次、是否服从Possion分布和拟合GP情况综合分析判断,寻找合理阈值的方法;分别用GP分布和相应的复合极值分布分析超定量系列,并比较传统的P-III分布,分析可知,采用GP分布和P-GP(Poisson-GP)复合分布计算超定量系列所得的重现期值基本一致,且P-III曲线所得结果接近。

潮位超定量系列选样原则及频率分析

针对年最大值序列(AMS)用于潮位频率分析存在样本数量少且大量数据信息弃用的问题,采用超定量序列(PDS)开展潮位频率分析,从成因角度分析提出了潮位独立性分组选样原则,以瓯江温州站潮位为例,基于PDS样本,采用广义Pareto分布进行高潮位水文频率分析。结果表明,该方法与基于AMS的P-Ⅲ分布频率分析结果相近,5~200年一遇高潮位设计值差值在5%以内,同时PDS保留的潮位数据信息较AMS更充沛,高潮位重现期计算结果数理统计基础更优,可为沿海地区高潮位频率分析计算及论证提供参考。

考虑历史洪水的武江超定量洪水频率分析

考虑历史洪水的超定量(Peak-over-Threshold,POT)洪水频率分析方法能使洪水信息的利用最大化,并有效提高洪水频率分析的合理性。本文以武江流域犁市(二)站为例,以泊松分布为超定量年发生次数分布,用广义Pareto(GP)分布拟合POT样本,线性矩法(L-M)估计不连续POT样本的分布参数,探讨了历史洪水在POT洪水频率分析中的应用。结果表明,武江选取门限值为1079m3/s能兼顾分布稳定性和样本独立性;对连续POT样本和不连续POT样本的洪水频率分析对比得出,对历史洪水的考虑有效改善了POT方法对大洪水的拟合,由不连续POT样本所得的GP频率分布曲线对"2006·07"洪水的重现期估计为501年,而基于连续POT样本的频率分析估计结果为330年,表明超定量洪水频率分析时必须考虑历史洪水;考虑历史洪水条件下,POT方法的拟合优度略优于年最大值(Annual Maximum Series,AMS)方法。

考虑分组历史洪水的超定量洪水频率分析

在超定量(POT)洪水频率分析中考虑分组历史洪水,能充分利用不同考证期历史洪水,从实测和考证资料两方面使洪水信息量利用最大化,提高设计洪水精度。以武江坪石和犁市站为例,采用极大似然法(ML)估计样本分布参数,对比连续POT样本、含一组历史洪水和两组历史洪水的不连续POT样本频率分析结果,探讨分组历史洪水对POT洪水频率计算的影响。结果表明,考虑历史洪水有效改善POT洪水频率曲线对样本的拟合效果,当实测样本中存在量级较大的洪水时,有必要通过考证历史洪水对其进行特大值处理;特大洪水的考证期长度对设计洪峰估计有显著影响,尽可能增大考证期有助于提高对大洪水的洪水频率分析精度;考虑两组历史洪水的POT与年最大值(AMS)频率分析的设计洪水计算结果差异度不大,验证了考虑两组历史洪水时采用极大似然法估计不连续POT样本分布参数的合理性。

昆山地区中老年人胫骨定量超声速检测分析

目的研究昆山地区中老年人骨质疏松发生率与年龄变化的规律。方法使用Soundscan 2000型定量超声骨量分析系统对昆山地区986例骨量进行分析。结果中老年人群中随年龄增加,胫骨超声速逐渐下降,骨质疏松发生率逐渐增高,女性更为明显。结论以同年龄段进行比较,女性人群的骨量丢失率明显高于男性人群,骨质疏松的发生率也以女性中老年人群为高。

医学超微量定量分析方法和计量技术进展

人类疾病的产生首先来自于物质的异常 ,所以物质分析是诊断疾病的主要技术。根据人体内物质不同的特性和浓度来选择不同的测量方法和计量技术。本文对近 40年来超微量物质分析 ,如肿瘤标志、激素、维生素和病原等 ,给予简短的评论 ,它们的浓度低于 10 -6g/L 。

基于层次分析-熵权法优化刺五加多组分超声提取工艺

基于超高效液相色谱-质谱(ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry,UPLC-MS/MS)定量方法以及多指标综合评价方法,对刺五加多组分超声提取工艺进行优化。开发UPLC-MS/MS定量方法,同时测定刺五加多组分(绿原酸、紫丁香苷、刺五加苷E、异嗪皮啶、咖啡酸、芝麻素)含量;再由层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)及熵权法(entropy weight method,EWM)组建多指标综合评价方法—层次分析-熵权法(AHP-EWM);最终由单因素结合基于Box-Behnken设计(Box-Behnken design,BBD)的响应面法(response surface methodology,RSM)优化刺五加多组分超声提取工艺。结果表明,RSM优化所得刺五加多组分超声提取最佳工艺:超声功率780 W,超声时间17.5 min,乙醇体积分数57%,料液比1:40 g:mL,原料粒径80目。由此,刺五加根茎中绿原酸、紫丁香苷、刺五加苷E、异嗪皮啶、芝麻素的含量分别为2235.841±12.17、517.959±6.09、861.247±5.30、66.657±1.22、45.745±0.77、99.355±0.69μg/g,且基于AHP-EWM所得的综合得分为95.45±0.39,与预测理论值接近。刺五加定量分析方法与高效提取工艺的有效开发,为其资源利用以及药效基础研究奠定基础。

城市管道排水与河道排涝设计标准的关系

在我国城市排水规划和设计中,由于管道排水与河道排涝调蓄能力的不同,暴雨资料的选样方法和设计暴雨的历时均存在一定差异,致使城市管道排水与河道排涝设计标准之间常常难以衔接。为此,以南京市的雨量资料为研究对象,采用新颖的研究思路,得出了不同选样方法与设计暴雨重现期之间的定量关系。该方法解决了管道排水与河道排涝设计重现期之间不衔接的问题,为城市排水规划中设计标准的确定提供了参考依据。

基于两变量分布的峰量联合分析

采用Gumbel逻辑模型建立基于超定量取样的两变量联合分布,利用所建立的联合分布,给出了条件频率和两种两变量重现期的计算方法。以隔河岩水库坝址洪水研究为例,分析了当洪峰超过其某一频率的设计值时,各不同频率的设计洪量发生的条件频率,并对同频率设计值组合的两变量重现期进行了计算。研究表明在推求设计洪水过程线时,洪峰和洪量同频率的假定并不是过于偏保守,甚至还存在一定的风险,作为设计方法中的假定,具有一定的合理性。

FPOT方法在洪水频率分析中的应用研究

研究了POT的改进方法,即单峰型洪水地区的连续径流过滤超定量(FPOT)方法,给出了客观标准,以选择合理的门限值和超定量年发生次数,更具有物理统计意义。用泊松或二项分布估计超定量发生次数、指数分布估计超定量洪水,将二者结合模拟年最大超定量洪水。实例计算和统计试验的结果表明,FPOT取样方法不仅比较科学合理,而且还可提高设计洪水的计算精度。

汛期分期变点分析方法的原理及验证

目前常用的汛期分期方法存在一定的主观性,划分汛期也不够精确,为此提出了用于汛期分期计算的3种变点分析模型:基于日最大值取样的均值变点分析模型、基于超定量取样的概率变点分析模型以及基于年最大值取样的概率变点分析模型。应用统计试验方法对这3种汛期分期模型进行效率评价与比较,结果表明:3种方法都可以客观、精确地进行汛期分期计算,在一定程度上避免了分期中的主观随意性;其中以基于超定量取样的概率变点分析模型具有较好的无偏性和有效性,最适宜在汛期分期计算中应用。

水库汛期分期方法研究及其应用

应用矢量统计法和相对频率法,基于年最大值取样以及超定量取样进行汛期分期计算,并与现有的方法进行比较研究。实例应用结果表明,这两种方法均可用于汛期的分期计算中,具有一定的实用价值。