不同拟合方法推求城市暴雨强度公式研究

以推求城市最优暴雨强度公式为目的,选取某市以年最大值法选样10个历时的30年降雨资料,分别采用皮尔逊Ⅲ型分布曲线、耿贝尔分布曲线和指数分布曲线对其进行理论频率分析。确定"重现期-暴雨强度-降雨历时"的关系,通过采用高斯-牛顿、遗传算法和拟牛顿算法分别推求单一重现期暴雨强度公式、规范型总公式和变参型总公式。按照"公式编制精度以满足规范为前提,兼顾型式统一、应用方便"的原则,根据推求暴雨强度公式过程的误差结果分析,推荐使用由指数高斯-牛顿拟合的规范型总公式。     

基于规划求解的暴雨强度公式推求方法研究

在编制暴雨强度公式时,存在原始降雨资料中包含的异常值影响暴雨强度公式的准确度,皮尔逊-Ⅲ型理论频率曲线拟合工作量大等问题。针对以上问题,阐述了异常值剔除的方法,分析了变异系数(Cv)、偏态系数(Cs)对皮尔逊-Ⅲ型分布曲线拟合的影响规律。同时,基于重庆市酉阳县1993-2013年共计21a的暴雨资料,采用Excel规划求解优化皮尔逊-Ⅲ型分布曲线的拟合参数,分别利用基于规划求解的最小二乘法和高斯牛顿法,推求暴雨强度公式,并对其拟合精度和误差进行了对比分析。提出的规划求解法能有效避免拟合暴雨强度公式适线过程中目估适线法所导致的主观影响,通过对比分析解析了提高收敛速度和精度的暴雨强度总公式的推求方法。     

城市暴雨强度公式复核 −以杭州主城区为例

在气候变化与快速城镇化共同影响下,很多城市暴雨特性发生变化,现行的暴雨强度计算公式可能不再适用,需要复核和更新。以杭州市主城区为例,根据钱塘江江畔闸口站1982—2022年降雨极值资料,分别选用皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布曲线进行线型拟合,采用粒子群优化算法推求暴雨强度公式参数,与现行规范给出的暴雨强度公式进行复核分析。结果表明：在重现期为2~20 a时,根据皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布推求得到暴雨强度新公式的平均绝对均方差均小于0.05mm/min,平均相对均方差均小于5%,符合精度要求;仅当降雨历时为10min时,2个新公式的暴雨强度要小于现行公式的暴雨强度,其他历时下2个新公式的暴雨强度都明显大于现行公式的暴雨强度;经合理性分析,本研究根据最新暴雨资料推求的暴雨强度公式可为杭州市主城区排水防涝工程设计和相关设施建设提供参考。     

扬州市短历时暴雨强度公式参数推求

根据扬州市主城区雨量站27年(1985～2011)的暴雨整编资料,采取年最大值法建立数理统计样本,采用皮尔逊-Ⅲ型频率曲线对所选样本进行拟合,得出暴雨强度i-降雨历时t-重现期p的关系,根据此关系表,运用SPSS统计软件计算暴雨强度公式各参数并进行精度分析,从而得到扬州市各重现期的暴雨强度分公式及暴雨强度总公式。结果表明:该方法拟合精度高,适用于其他同类型城市暴雨强度公式的编制。     

城市暴雨强度公式精度分析

通过P-Ⅲ、Weibull分布模型对雨样进行频率分析优选出误差最小的理论分布推求出P-i-t表,应用3种先进数学优化方法推求暴雨强度公式,并对其计算精度进行分析比较。结果表明:不管暴雨强度总公式还是分公式,其计算精度均能满足《室外排水设计规范》的要求,但分公式计算精度明显较总公式高,因此在实际使用中建议采用分公式计算暴雨强度。     

不同拟合方法推求暴雨强度公式研究

人口大县沭阳县一直借用临近城市的暴雨公式,急需编制能反映本地降雨规律的暴雨强度公式,为其城市排水防涝系统规划和设计提供科学依据。基于沭阳县气象站1981-2015年共计35a的自记暴雨雨量资料,选取11个降雨历时的年最大值作为实测样本,分别基于P-Ⅲ型分布、指数分布和耿贝尔分布进行理论频率曲线分析,确定重现期-降雨强度-历时关系推求暴雨强度公式,绘制新公式和现行采用公式的暴雨强度-历时-重现期关系曲线进行对比分析。结果表明:新公式与现行采用公式的计算结果相差较大,因此有必要对沭阳县进行暴雨强度公式重新编制。     

嵊泗县暴雨强度公式推求

利用嵊泗国家基准气候站1980—2015年共36 a降水资料,选取并分析计算5,10,15,20,30,45,60,90,120,150,180 min共11个时段逐年最大降水量样本,依据规范要求和城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则,对嵊泗县暴雨强度公式进行推求,得到以下结论:1嵊泗县强降水时间发生频率变化...     

采用不同路径推求城市暴雨强度总公式的拟合误差分析

传统方法确定暴雨强度总公式的参数需要经过理论频率曲线拟合、总公式参数拟合两个环节;而直接拟合法利用非线性回归方法直接拟合实测雨强样本。本文从理论上分析与比较了这两种不同路径推求暴雨强度总公式拟合实测雨强样本的误差。所得结果表明,由直接拟合法求得的总公式拟合实测雨强样本的误差平方和小于传统方法的相应结果,该结论具有普适性。因此,直接拟合法不仅避免了选择何种理论频率曲线的纠结及推求暴雨强度总公式参数的任意性,而且能提高拟合精度。     

内蒙古通辽市城市暴雨强度公式研究

暴雨强度公式是城市防洪、排涝及排水规划和工程设计极其重要的设计参数，其精确度直接影响工程安全、经济和合理性。通辽市当前使用的城市暴雨强度公式是1963年推求的（《通辽市城市总体规划2004—2020》）。由于时间较长，加之气候条件变化，城市化进程的加速，原公式已不适合通辽市的实际情况。根据通辽市现有35年（1972—2006）的降雨资料，利用皮尔逊3型、指数以及耿贝尔3种频率分布模型分别推求暴雨强度公式，并进行精度比较，从而提出适合通辽市的城市暴雨强度公式。     

江苏昆山市暴雨强度公式推算

利用昆山市1980年～2015年连续36年的降水观测资料获得降水统计样本;采用"年最大值法"进行资料选样,按照P-Ⅲ分布曲线拟合得到雨强-重现期-历时(i-P-t)三联表,根据误差最小原则确定最优方法,得到昆山市暴雨强度公式。结果表明:皮尔逊Ⅲ型分布函数各降水历时下平均相对均方差误差满足规范要求;新修订公式的暴雨强度比原公式的暴雨强度小,是目前较为合适的暴雨强度公式计算方法,可为昆山市城市建筑规划设计提供依据和参考。     

暴雨强度公式的建立及评估

以临汾市城区连续30年的暴雨原始资料为基础,采用年多个样法对样本资料进行选取,并依据频率分析理论,采用优选回归法对临汾市暴雨强度参数及误差进行推求。由结果可知,本次计算中的分公式与总公式的计算精度都能满足规范要求;分公式中重现期越小,精度相对越高,且分公式的误差基本小于总公式的误差。因此,在使用时,优先推荐根据重现期的不同来选择不同的分公式。     

城市暴雨强度公式拟合方法研究

传统方法确定暴雨强度总公式的参数需要经过理论频率曲线拟合和总公式参数拟合两个环节,但由此法求得的暴雨强度总公式拟合实测雨强样本的误差平方和不为最小。本文采用非线性回归方法,研究了暴雨强度总公式直接拟合实测雨强样本的直接拟合法,使所求总公式拟合实测雨强样本的误差平方和为最小,实现了总公式参数的直接寻优。结合两个实例,对直接拟合法与采用不同理论频率分布的传统方法进行了比较,结果表明,直接拟合法切实可行,不仅使拟合精度提高,而且减少了不同理论频率曲线的选择与拟合环节,可避免推求暴雨强度总公式参数的任意性。     

迭代法推求暴雨强度公式参数

作者通过对常熟市暴雨强度公式修编的实践，总结出一种线性近似非线性、迭代法逐次逼近最优公式参数的推求方法，由此推得的暴雨强度公式的绝对均方差均优于文中提到的其它方法，且具有无需人为干预，迭代收敛稳定、迅捷等优点。并提出了在推求包含频率变数的暴雨强度总公式时，依据公式的应用要求采用不同的目标函数推求可提高公式精度的观点。     

图解法推导合肥市域暴雨强度公式

在研究推求暴雨强度公式的基础上,本文采用图解法(由分公式编制总公式、直接编制总公式)推求合肥市域暴雨强度公式,为合肥市域雨水排水系统的规划、设计和管理提供重要的依据.     

昆明市城市暴雨强度公式拟合研究

暴雨是引起昆明城区洪涝灾害的直接原因,对城市交通、群众生活、财产安全和经济发展有很大影响。对昆明市大观楼站1958～2002年暴雨资料进行分析,选用年最大值法和年多个样法,分别采用皮尔逊Ⅲ型分布模型、耿贝尔分布模型、指数分布模型拟合昆明市城市暴雨强度总公式和分公式。3种公式精度比较表明：采用指数分布模型拟合的昆明市城市暴雨强度公式精度较高。拟合的暴雨强度公式可用于洪水灾害的危险性分析、城市给水排水设计等洪水灾害管理中,对昆明市的防涝、排涝、排水设施规划和工程设计具有重大意义。     

群居蜘蛛优化算法在水文频率曲线参数优化中的应用

利用一种新型群体智能仿生算法——群居蜘蛛优化算法(SSO)优化水文频率曲线参数,以云南省丽江仁里站和总管田站年径流量数据为例进行实例研究,分别将离差平方和准则(OLS)、离差绝对值和准则(ABS)以及相对离差平方和准则(WLS)作为SSO算法最优适应度函数对皮尔逊Ⅲ型分布参数进行优化,优化结果与粒子群优化算法(PSO)、矩法进行对比。结果表明:利用SSO算法优化仁里站和总管田站得到的OLS、ABS、WLS均优于PSO算法及矩法,比矩法提高了11%以上。SSO算法具有收敛速度快、全局寻优能力强等特点,基于SSO算法的优化适线法能够降低水文频率的分析误差,有效提高理论频率曲线与实测数据的拟合精度,是一种可行的水文频率分析方法。     

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.     

六盘水市新版暴雨强度公式推求探讨

暴雨强度公式的精度与资料的代表性有关,研究基于1983~2013年降雨资料,分析并推求出六盘水市新版暴雨强度公式。同时,新旧公式对比表明,两代公式差异显著,差率绝对值小于10%的比例仅为31.8%,大于30%的比例则占到25.0%。当降雨历时、重现期较小时,原公式暴雨强度计算值较小,反之则新公式计算值较小。     

西南地区暴雨强度公式的推算研究——以瑞丽市暴雨强度公式的推算为例

按年最大值法进行统计选样,并将其样本系列采用数学期望公式计算经验频率,采用数理统计学中的矩法公式初估统计参数,再以概率论中的P—Ⅲ型线型为概率模型,按离差平方和最小原则和适当照顾点线配合最佳的准则适线,计算得到9个时段不同历时暴雨量统计参数及设计暴雨量。在此基础上,分别拟合瑞丽市暴雨强度分公式和暴雨强度总公式,针对不同的暴雨重现期,分别采用总公式或分公式进行雨量的计算。     

南京市暴雨强度公式研究

暴雨强度公式是设计城市排水管渠的重要基础公式,是地面产汇流计算和确定工程设计流量的重要依据,直接关系到城市基础设施建设的科学性。气候变化和城市建设使城市水文气象条件不断改变,而目前南京市采用的暴雨强度公式是20世纪70年代末编制,需要进行及时修正。以南京市武定门闸站为代表站,采用年最大值法选样和皮尔逊Ⅲ型曲线进行拟合,用自适应权重的粒子群优化算法估计得到南京市暴雨强度公式,并将此结果与牛顿迭代法、最小二乘法得到的结果进行对比。结果表明:3种方法在计算重现期为2~20 a时,平均绝对均方差都小于0.05 mm/min,平均相对均方误差都小于5%,符合精度要求;且粒子群算法的结果更为精确,相对误差小于另外两种传统算法。