基于气象雷达图信息处理的短时降雨预报方法

气象雷达图显示的风暴云团具有极强的不规则性,导致传统降雨预报方法普遍存在累积误差大、云团追踪易丢失、气象资料依赖性强等问题。采用正向二值化方法对原始雷达图进行预处理,利用Bwperim-Imfill算子可实现雷达图中分散且不规则云团边缘的有效检测,在此基础上提出的风暴云团追踪模型可识别云团移动方向,估测到达研究区域的时间(即降雨时间)。结果表明,在气象资料严重匮乏条件下,利用风暴云团追踪模型并根据未拟合的经典Z-R关系式可实现单站雷达覆盖区域内的降雨预报。最大降雨强度预报误差为10%,降雨发生时间预报误差为3min,降雨结束时间预报误差为16min,纳什效率系数(NSE)高达0.71,均方根误差(RMSE)为12.05mm/h,满足模型应用精度要求。

不同设计雨型对雨水管网数值模拟影响研究

为探讨不同设计雨型对雨水管网数值模拟结果的影响,利用Infoworks ICM软件,分别使用暴雨强度公式推求出的特定雨型和芝加哥雨型,模拟相同下垫面条件下雨水管网系统的排水能力。结果表明,芝加哥雨型对雨水管网系统的排水能力要求更高。因此在进行城市雨水管网系统设计时不应忽视降雨时程分配对雨水管网排水能力的影响,应根据当地的降雨情况对设计雨水管网系统进行校核,以达到顺利排出雨水、降低内涝几率的目的。

灾民撤退网络流模型及其GIS模拟技术

灾民撤退问题实质上是一个多源点、多收点的网络流问题。本文建立了用于灾民撤退的网络流分析模型，介绍了基于地理信息系统网络分析的灾民撤退模拟技术。通过对某蓄洪区的实例分析表明，网络分析是模拟灾民撤退的有效方法，地理信息系统技术是辅助制定灾民撤退方案的崭新途径。

瑞安市暴雨强度概率分布公式参数估计研究

该文根据瑞安市 1 965～ 1 997年降水自记记录 ,通过适当的概率模式对暴雨强度抽样频数分布进行拟合 ,并由此编制反映暴雨强度、历时、重现期三者关系的 i- t- T表 .利用最优化法进行非线性超定方程组的求解 ,从而实现对暴雨强度公式中参数的估计 .

应用年最大值法推求城市暴雨强度公式的研究

目前采用年最大值法采样的条件日趋成熟。比较了年最大值法与年多个样法推求暴雨强度公式的差别,并通过北京市的实例分析了两种取样方法获得的样本在重现期上存在的关系。在此基础上论述了推行年最大值法取样推求暴雨强度公式存在的问题及建议,提出了该方法在未来应用的可行性,为未来过渡到采用年最大值法选样提供参考依据。

北京市城市雨水排除系统规划设计标准研究

按照北京市经济发展需要和防洪排涝要求,在分析规划设计校核、评价方法和降雨变化趋势基础上,研究并修订北京市暴雨强度公式、径流系数、降雨雨型和设计重现期等标准,提高城市雨水基础设施保障城市安全运行的能力,减少洪涝灾害。

SCE-UA算法在暴雨强度公式参数优化中的应用

针对暴雨强度公式的超定非线性等特点,提出了将SCE-UA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,并与优选回归法、遗传算法、粒子群算法和蚁群算法的优化结果进行了分析比较。实例应用结果表明,该算法可有效、快速地搜索到参数组全局最优解,且稳定可靠,提高了暴雨强度公式参数优化的精度,较其他算法具有一定的优越性。

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。

一种新型遗传算法及其在暴雨强度公式参数优化中的应用研究

提出了一种新的遗传算法 ,该方法不仅能加快普通遗传算法的收敛速度 ,而且能有效保证种群的多样性 .将这种算法应用于暴雨强度公式参数的优化 ,实例计算表明 。

基于GEV分布模型参数与历时关系的暴雨强度公式推求

国内现常用的暴雨强度公式一般基于对数Pearson-Ⅲ概率分布模型和Gumbel概率分布模型,采用经验Horner公式推求。该方法具有参数推求复杂,无确定解释解,并且存在非常大的不确定性。将GEV概率分布模型引入到东莞市城区年最大降雨强度频率分析中,并与对数Pearson-Ⅲ概率分布模型和Gumbel概率分布模型进行了比较,通过拟合优度检验,确定GEV概率分布模型优于上述2种分布模型。然后,利用GEV分布模型参数与历时关系推导出一种新型的暴雨强度公式,并与经验Horner公式法进行了比较。结果显示,本文方法对观测数据的拟合效果更好,并且参数易推求,推导的暴雨强度公式具有更高的确定性和鲁棒性。

微分进化算法在暴雨强度公式参数优化中的应用

用微分进化算法对暴雨强度公式参数进行优化,并将其计算结果与传统方法、优选法以及加速遗传算法的计算结果作比较,实例计算结果表明微分进化算法的拟合效果最好;相比于加速遗传算法,微分进化算法提高了收敛速度,有效地克服了不成熟收敛,更容易收敛到全局最优解。

推求暴雨强度公式的统计资料年限分析

目前,国内学者大多认为,采用年最大值法推求暴雨公式需要20年以上资料,年多个样法需要10年以上,且资料年限越长越好。然而,随着城市化的进展,改变了地表、建筑状况以及全球气候的变化,进而影响到了城市降雨。因此,本文以推求X市暴雨强度公式为依托,根据不同降雨资料年限推算出X市暴雨强度的精度以及降雨总平均值进行对比,并结合气候和各种因素差异的分析,探讨气候变化引起的降雨雨量雨型的改变对设计暴雨的影响,进而得出推求暴雨强度公式的资料年限并不是越长越好。

石家庄市城区暴雨强度公式修正方法对比分析

利用石家庄市国家基本气象站1961～2012年近52 a降水资料，基于年多个样法和年最大值法进行选样，采用皮尔逊-Ⅲ型分布对暴雨进行理论频率分析，得出暴雨强度-历时-重现期关系曲线，并利用高斯-牛顿迭代法对暴雨强度公式进行求解，以绝对标准差和相对标准差作为暴雨强度公式评价指标。结果表明：基于年多个样法推算的暴雨强度公式精度比年最大值法高，且满足暴雨强度公式评价指标。新编制的暴雨强度公式计算的暴雨强度值大部分比1978年编制的大，且随着降水历时的增长，其偏大的幅度呈增加趋势，与近30 a来石家庄市极端降水事件呈增加趋势基本相符。

加速并行遗传算法及其在暴雨强度公式参数优化中的应用

针对标准遗传算法中存在早熟收敛、后期收敛速度慢以及解精度低的问题,结合正交试验设计和元胞自动机模型,提出了一种改进的遗传算法———加速并行遗传算法(APGA)。APGA利用正交试验设计确定较好的初始种群,利用元胞自动机模型固有的并行计算能力设计并行遗传算法,借助元胞信息的动态性和多元性实现正交加速过程。该方法不仅能加快遗传算法的收敛速度,而且能提高遗传算法的搜索效率和解的精度,适用于求解复杂的非线性优化问题。APGA用于暴雨强度公式参数的优化实例结果表明,该算法是有效和可行的。

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。

铁岭市暴雨强度公式的推求与优化

目的为了保障排水工程设计的合理性,提高工程运行的可靠性,推求出精度较高的城市暴雨强度公式.方法收集铁岭市最近30 a的降雨数据资料,采用年超大值法等4种方法进行雨样取样选取处理,通过指数分布等6种方法的降雨频率分析,优选出误差最小的理论分布并推求出i-t-P表,对其应用遗传算法等15种方法进行暴雨强度公式的推求.结果对所得出的总公式和分公式进行综合优化,优选出误差最小的一个暴雨强度总公式和一组分公式.结论经过优化所推求出的铁岭市暴雨强度公式精度较高,其结果远远小于现行规范所规定的0.05 mm.min-1的绝对误差和5%的相对误差要求,可以作为铁岭市城市排水工程规划和设计的重要依据.

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。

关于城市暴雨强度公式推求的研究

城市暴雨强度公式的准确性直接影响着城市排水管网的规划设计,老一代的暴雨强度公式已经不能正确反映当地的降雨规律,亟需重新修订。本文以郑州市降雨资料为例,采用年最大值法选样和年多个样法选样对公式进行推求,通过对比分析发现年最大值法操作简单,误差更小,该方法有利于新一轮暴雨强度公式修编的普及。

城市设计暴雨频率计算问题

城市设计暴雨，具有历时短、设计标准较低的特点，与常用的频率计算方法不尽相同。简述了暴雨系列的取样问题；改正了与经验频率有关的计算公式；提出以经验适线法来拟合暴雨系列是反Ｓ形的分布；比较了推求设计暴雨的几种方法，认为超定量综合法有偏于安全的结果；列述了我国一些城市的暴雨强度公式，其中的参数无一定的规律性，期望进一步工作，在点面上进行协调。

暴雨强度公式及其设计雨型的取样方法研究

设计了一种新的暴雨强度公式及其设计雨型的样本采样方法:强降水自然滑动取样,并采用重庆沙坪坝国家基本站1961—2016年逐分钟降水资料,按照城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则规定的选样方法,对重现期、年最大值、自然场次取样和强降水自然滑动取样进行了分析比较。分析结果认为:强降水自然滑动取样具有流程简洁、样本代表性更高的优点。为今后编制暴雨强度公式和设计雨型的取样方法提供新的思路。