改进的实数编码加速遗传算法在暴雨强度公式参数优化中的应用

针对城市暴雨强度公式参数识别时,传统求解方法(如牛顿迭代法、高斯-牛顿法等)存在间接拟合,而优化算法(如实数编码加速遗传算法、蚁群算法等)存在随机性,盲目地在一个区间内寻优拟合精度不高等问题,本文将两种方法结合,提出一种改进的实数编码加速遗传算法(RAGA),为暴雨强度公式参数识别提供一种新途径。该方法将传统求解方法所求的可行解作为改进遗传算法的初始参数,通过在每次代际寻优时设置各参数廊道约束来改进RAGA以提高算法搜索效率,直至公式拟合精度无法提高为止。将该方法应用于国内多地暴雨强度公式参数识别中以评估算法的有效性,结果表明此方法实用可行、搜索效率较高,可以快速收敛到最优解。实例表明该方法在暴雨强度公式参数识别中是实用有效的。     

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。     

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。     

利用Marqardt-Hartley法推求合肥暴雨强度公式参数

传统的计算暴雨强度公式参数的方法有图解法、图解与最小二乘计算结合法、数理统计法,这些方法计算繁琐,工作量大,根据Marqardt-Hartley法原理编制计算机程序进行计算,效率与准确率均较高。     

城市暴雨公式参数拟合分析比较

"城市暴雨公式"是城市室外排水规划与设计中合理确定排水管道尺寸的重要依据之一,而公式中参数的合理确定则是应用的关键,对其参数的拟合一般是采用最小二乘法原理,以绝对标准差最小或以相对标准差最小准则确定.但以往基于用绝对标准差最小原则拟合暴雨公式时存在相对标准差较大,导致小重现期雨强计算误差大;而用相对标准差最小拟合时又存在绝对标准差较大,导致大重现期雨强计算误差大的特点,仍按照最小二乘法原理,采用同时考虑相对和绝对标准差最小的原则推导其数学表达式,并用实际资料进行检验城市暴雨公式的参数.结果表明,本研究提出的方法比常用的方法更优,虽然计算误差不能同时使绝对标准差和相对标准差均达到最小,但是平均相对均方差至少较以相对标准差最小准则拟合精度高8.7%、平均绝对标准差至少较以绝对标准差最小准则拟合精度高0.13%,且精度明显高于现行规范要求,可作为各地城市暴雨公式参数拟合的有效方法之一.     

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。     

最小二乘法在水文参数率定中的应用

在水利工程水文设计计算中,有很多经验公式或理论公式,但这些公式常存在一些参数,需要利用已有的实测数据进行率定。该文介绍了最小二乘法原理及其在水文参数率定中的使用方法。     

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。     

果蝇优化算法在区域高程拟合中的应用

针对最小二乘支持向量机拟合法难以选择最优参数的问题,将果蝇优化算法引入最小二乘支持向量机中,构建区域GPS高程拟合模型的方法,利用果蝇优化算法全局寻优能力强、过程简洁、参数少等优点,解决最小二乘支持向量机的参数寻优问题,并通过最小二乘支持向量机来构建高程拟合模型。结果表明,与BP神经网络拟合方法相比,引入果蝇优化算法的最小二乘支持向量机拟合方法具有更高的稳定性,内符合精度比标准最小二乘支持向量机提高了26%。     

对现行规范中城市暴雨强度公式编制方法的探讨与建议

经过十年的分析研究,收集了3 497站/年实测暴雨资料,完成了浙江省所有城市的暴雨强度公式的编制.分析验证了在城市暴雨强度公式中采用年最大值法与适配的理论分布模型的合理性和准确性.在此基础上,提出现行规范城市暴雨强度公式编制方法的有关建议.     

基于关键参数耦合效应的城市排涝设计方法EI北大核心CSCD

为破解城市排涝规划设计中难以选择蓄涝水面率、暴雨历时的问题,提出了基于蓄涝水面率和暴雨历时2个关键参数耦合效应的设计方法,针对常规的平均排除法在部分工况下失效或得出的排涝流量偏小问题进行了改进。该方法能够协调较短历时暴雨及其后续降水过程中的排蓄关系,快速确定蓄涝水面率与暴雨历时耦合条件下的设计指标成果表,进而合理确定关键参数与设计指标的大小。以南昌市沙井电排区为例,借助MIKE模型分析改进前后排涝进程的差异,验证该方法的可靠性;该方法可以弥补常规方法的2个缺陷,实现关键参数耦合条件下的设计指标快速计算,解决其计算结果偏小、难以适应短历时集中强降雨的问题。     

我国西南地区典型降雨特征——以贵州湄潭县为例

 在气候变化和人类活动双重影响下,我国降雨在不同区域呈现不同的演变特征。以西南地区为例,选择研究较少的贵州省湄潭县,利用线性回归和Morlet小波分析方法,分析湄潭县年降雨量、汛期降雨量和暴雨的变化特征。结果表明：区域年降雨量不断减少,暴雨发生频次以加快的速率增大,最大暴雨量增加,但发生时间在推迟,且均以1980年和2000年为转折点,呈现减少—增加—减少的趋势。在变化环境下,我国西南典型县城区域对全球气候变化响应敏感,降雨呈现典型的区域演变特征。     

暴雨推求洪水计算程序研发及应用

本文总结了各地暴雨推求洪水程序化的共性问题和关键过程的编程处理,特别是针对性地提出了图表拟合、公式推导和暴雨统计参数格网数据库建设等方法,引入数学拟合、推导和数字高程模型等技术,旨在供各地编制暴雨推求洪水程序时参考。使用该技术开发的江西暴雨洪水程序,率先在全国实现了暴雨推求洪水网页在线计算,精度可靠、计算便捷。     

基于ArcGIS Engine的暴雨参数自动查算系统设计与实现

由于小流域一般缺乏实测水文资料,设计洪水多根据各省的设计暴雨洪水查算手册,查算各暴雨洪水参数,间接推求。但暴雨参数种类繁多,传统的手工查算任务繁重,影响工作效率。本文主要探讨基于ArcCIS Engine开发暴雨参数自动查算系统的系统设计依据、查询数据库建立途径及系统功能实现方法,在查算数据库建立时考虑了经纬度坐标的运用,提高了工程定位的准确性。通过应用于江西省暴雨参数查算的实例验证了其可行性、可靠性和高效性。     

滁河中下游暴雨与长江潮位频率组合分析

针对滁河中下游暴雨与长江潮位频率组合问题,从滁河中下游暴雨与滁河河口长江潮位相关性着手,对不同重现期下滁河流域设计暴雨与长江潮位组合以及长江高潮位与滁河流域暴雨组合两种情况进行了分析。结果表明:不同重现期下滁河中下游暴雨与长江潮位遭遇的概率较小。在此基础上,给出了具体的频率组合方案。可为滁河中下游城市防洪、水文计算及设计洪水计算提供理论参考。     

城镇内涝防治中市政排水与水利排涝的标准衔接研究

针对城镇内涝防治采用市政排水与水利排涝两级排涝模式,提出一套合理解决两级排涝标准衔接的理论体系与方法.通过剖析市政排水与水利排涝衔接的本质,揭示市政排水标准和水利排涝标准的衔接存在两类风险:市政排水不能及时排除水利排涝标准内的暴雨涝水,水利排涝不能将市政排水标准内的暴雨涝水有效蓄存或及时排出.两类衔接风险存在的机理是客...     

小流域设计洪水误差分析及改进措施

推理公式法是小流域设计洪水常用的一种简单易行的方法.推理公式计算中涉及较多参数,参数的准确与否,直接影响计算精度.在推理公式计算的各种参数中,暴雨衰减指数n不确定性较大,而且n值变化对设计结果影响也较大.暴雨过程是一个复杂的多维随机过程,年最大时段暴雨xt,p与暴雨历时t的暴雨公式属于经验相关关系,忽略了不少影响因素,因此,公式中参数n值不会是稳定不变的.20世纪80年代以后,随着自记雨量观测应用,到目前已经有20多年的资料系列,小流域暴雨设计的计算就可以直接利用时段实测降水资料系列进行计算,设计洪水时,可根据实测雨量时段资料,计算该设计流域的n值,可提高计算精度.因此,在当地自记降水资料系列允许的情况下,尽量采用实测降水资料直接计算参数,可避免设计暴雨的误差.     

不同暴雨等级下崇明岛除涝能力评估

为支持崇明生态岛建设,在现状崇明岛水利控制工程的基础上,研究选取不同等级暴雨雨型和不同特征潮型的组合对崇明岛除涝排水能力进行计算,对预降能力、暴雨期间最高水位以及暴雨后排水时间等参数进行分析,并根据研究结果提出不同等级暴雨预报情况下调整水闸引排模式、预降水位的建议。     

基于 PCSWMM 的天津市空港经济区西南部 暴雨内涝模型模拟

城市化建设的加快使得天津市内涝危害日益增大, 采用 PCSWM M 模型, 选取天津市空港经济区西南部建立 暴雨内涝模型, 计算发生不同频率降雨时, 研究区域排水流量以及检查井溢流情况。结果表明, 随着降雨频率的减 小( 降雨重现期的增大) , 空港经济区西南部分检查井溢流情况越来越严重。因此, 可通过计算出溢流点位置、 溢流 点积水时间、 积水量等, 为相关管理部门解决排水防涝问题提供一定的参考依据。     

滇中山区线性工程设计暴雨分析方法——以中缅天然气管道昆明西支线为例

山区线性工程一般穿越沟谷，因缺乏实测资料，设计洪水通常采用暴雨途径推求，其关键环节是设计暴雨计算。分析了滇中山区线性工程所穿越沟谷的各种频率暴雨量与海拔高程的相关关系，并计算区内沟谷断面集水区各种频率的暴雨量。结果表明，区域内暴雨量与海拔高程和集水面积密切相关，区域暴雨量与高程拟合的经验公式具有较高精度；利用经验公式，结合集水区平均高程计算其点暴雨量，再采用点-面折减系数计算设计面暴雨量的方法符合该区域暴雨特征。