水文频率计算中参数估计方法的统计试验研究

本文采用统计试验方法,对于P-Ⅲ型曲线分析对比了矩法、极大似然法和适线法.在适线法中分析比较了七种不同的适线准则,并着重比较了其中的平方准则φ_1和绝对值准则φ_2,同时也分析比较了各种不同的经验频率公式.另外,还研究了历史洪水的作用.大量计算结果表明:矩法所得的设计值X_p,其期望值EX_p比总体真值x_p~0偏小较多,不够安全;极大似然法虽具有较好性质,但由于P-Ⅲ曲线在C≥2时似然方程无解,因此无法普遍使用;在适线法中发现适线准则对结果的影响很大,φ_2准则配合期望值公式(简记为φ_2-W)一般能使EX_p,稍大于x_p~0,较小(与矩法接近),因此φ_2-W适线法是较好的一种估计方法,应予采用.考虑历史洪水一般使EX_p增大、σx_p降低,因此是提高计算成果质量的重要措施.给出了历史洪水折算长度的参照数值,计算了历史洪水误差的影响.并修正了计算设计洪水安全改正值用的B值图.     

水文频率曲线计算机优化—图解混合适线法

在带权重绝对离差平方和或绝对值和适线准则下，通过引进经验点据权重级别的概念，优化计算频率曲线的统计参数，建立了计算机优化－图解混合适线法，该法能根据资料精度、适线目的以及图解适线的结果，直接调整点据的权重级别，使频率曲线与经验点扩合最佳，从而达到适线的目的。     

介绍一种P—Ⅲ型频率曲线拟合程序

本程序根据现有程序进行优化设计。数据采用人机对话方式键盘输入,屏幕用表格形式排列,并能够对输入的数据进行校核、修改。经验频率采用规范中推荐的公式计算,统计参数用矩法公式计算。采用正态分布积分曲线的近似公式计算概率格纸的坐标,并在屏幕绘图。一根曲线用最小二乘法优选参数C_v,C_s,根据理论频率曲线与经验点据拟合情况,可进行多次目估适线。适线完毕后,选择最满意的1～4根曲线,将其K_P值、设计值和C_v、C_s值等,输出到磁盘中或用打印机直接打印。整个程序采用全中文提示。     

高斯牛顿法在皮尔逊Ⅲ型曲线适线中的应用

皮尔逊Ⅲ型曲线是水文频率计算的常用曲线,其参数的精确估计是一个难点。基于复杂非线性拟合的最小二乘法基本思想,通过绝对值准则、平方和准则和期望值公式,采用高斯牛顿法对皮尔逊Ⅲ型曲线进行参数估计,通过matlab2013a软件编程,实现皮尔逊Ⅲ型曲线的自动优化适线,寻求最优适线结果。实例应用结果表明高斯牛顿法参数估计有较好的拟合效果。     

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。     

几种经验频率公式适应性的分析

一、前言由于水文特征值的不确定性,在我国的洪水频率分析中,一般采用适线法,假定洪水系列服从P-Ⅲ型分布,选用目估适线或优选适线来推求统计参数,以确定洪水设计值。因此,作为适线横标的经验频率选用何种公式计     

基于R软件优化绘制皮尔逊Ⅲ型频率曲线

皮尔逊Ⅲ型(P-Ⅲ型)频率曲线是水文分析过程常用的频率分析曲线。以某水文测站47年的年径流量实测资料,根据适线法和纵向离差平方和最小准则确定最优适线参数和频率分布曲线。利用R和Notepad++软件实现了水文频率计算、拟合和制图过程,并且在拟合过程中增加自动查找最优适线参数;最终输出经验频率、统计参数初值、最小纵向离差平方和及最优频率曲线。应用结果表明:运用R软件进行水文频率分析,可以快捷、高效地计算出不同分布参数和频率曲线的离差平方和,提高了拟合精度和工作效率,降低了水文频率计算的工作量,为水文频率曲线的优化绘制提供了一种新的实现方法。     

P-Ⅲ型曲线参数估计方法研究综述

水文频率分析以概率统计理论为基础,通过建立模型来优化理论频率曲线参数,对经验频率曲线进行延展。对P-Ⅲ型曲线参数估计的矩法、概率权重矩法、权函数法、线性矩法、优化适线法、加权适线法、数值积分算法、优化适线准则在水文频率参数估计中的研究和应用,以及水文频率参数估计的不确定性研究进行了介绍和阐述,并提出了水文频率参数估计的建议:(1)加强对水文序列不确定性机理的研究,使水文频率分析的适线结果具有较好的延展性;(2)应立足于现有的水文频率参数估计的理论基础,针对不同的适线目的和数据精度,选择合适的参数估计结果,提高人机交互水平,将客观信息和主观经验结合起来,为水利设施规划、工程规模的确定提供有力支持;(3)水文序列存在非一致性,应对水文序列的不确定性和模型参数估计的不确定性加以有效分离和衡量,进一步提高适线精度。     

几种水文频率曲线参数估计方法的比较

水文频率曲线参数估计多采用计算机优化适线法,然而该方法在拟合经验点据时将特大值序列与一般洪水序列等同对待,仅在数学上寻找拟合误差最小的曲线,不符合水文学中历史洪水的克-闵假定。通过对比矩法、权函数法、概率权重矩法、线性矩法、目估适线法、计算机优化适线法6种方法在柴石滩水文站水文频率的计算结果,表明:在一般洪水部分,各方法得出的结果相近,但在特大值部分,计算机优化适线法较其他方法得出的设计值大得多。在推求特大洪水设计值时应从理论上继续深入探讨,不宜简单用计算机优化适线法进行计算。     

用VB6编写水文经验频率适线软件

用手工方法进行水文经验频率曲线适线十分麻烦，其中包含了大量的计算、查表及绘图。介绍用VB6编写一个完整的水文频率经验适线软件的方法，该软件使用方便，图表美观大方、修改方便、能在任何打印机上输出、能通过剪接板方便地粘贴到文档。同时介绍一些VB6的编程技巧。     

考虑垫层减压效果后过水土石坝（围堰）下游坡混凝土护板的稳定分析

根据试验资料，先用曲线拟合最小二乘法推导出了考虑垫层减压影响的计算混凝土护板下测压管水头压力的经验公式。然后，在此基础上提出了在不同失稳条件下护板的稳定分析计算公式。最后，通过理论计算与试验结果的比较，验证了这些公式的实用价值，并表明垫层经适当的设计后，其减压作用可减小板厚和节省工程投资。     

确定河流水质参数的抛物方程近似拟和法

提出了一种新的分析瞬时投放示踪剂条件下的一维河流水团示踪试验数据,进而确定河流水质参数的方法.该方法利用抛物方程拟和t1/2c t曲线的峰部区域,推导出利用曲线上3点坐标值计算该抛物方程的极大值和对应时间的公式,利用该时间公式建立计算河流断面平均流速的公式.在此基础上,对浓度时间数据进行转换,推导出计算河流纵向弥散系数和综合排放参数的计算公式.理论推导和算例表明,抛物方程近似拟和法具有对试验数据组数的要求不高、计算过程比较简单和同时能够计算3个水质参数等优点.     

考虑施工顺序的邻近平行隧道地表变形计算方法

邻近平行隧道施工顺序的差异会导致其最终地表变形出现偏移现象,为此,建立了考虑先后施工顺序影响的邻近平行隧道地表变形计算方法.首先,基于平行隧道施工叠加扰动机理,对平行隧道进行分类;其次,根据地层扰动特征和变形叠加原理,确立平行隧道地表变形计算流程;然后,通过对后施工隧道开挖引起的地面沉降实测数据进行分析,建立后施工隧道...     

三角形渠道共轭水深简化计算

针对目前三角形断面共轭水深(完全水跃情况下)求解公式存在的计算过程繁复、误差大、适用范围有限等问题,在对三角形断面共轭水深基本计算方程进行简化整理的基础上,以共轭水深曲线线型分析为基础,采用优化拟合技术,通过对多组备选函数的拟合逼近,获得了计算过程简捷、适用范围广的共轭水深简化计算公式。精度分析表明,该公式求解三角形断面水跃跃前、跃后水深的最大相对误差分别为0.168%和0.124%,高于目前现有其他计算公式。     

迭代逼近─逐次优化拟合方法在水力计算中的应用研究

半立方抛物线形断面明渠收缩水深的计算理论上无解析解,但该参数在工程计算中运用十分频繁且有较高的计算精度要求。针对现有的同类公式精度不够高的问题,通过简单的数学变换推得半立方抛物线形断面无量纲收缩水深的基本方程,引入高次方程近似求解的迭代逼近—逐次优化拟合方法,基于迭代理论建立合适的函数模型并选取适当的拟合参数,以剩余标准差最小为目标对其进行逐次优化拟合,得到一套直接计算公式。误差分析及实例计算结果表明,在工程适用范围内,该直接计算公式的最大相对误差绝对值仅为0.039%,平均相对误差小于0.024%,拟合相关系数达1.000 0。该公式的建立较好地弥补了现有的同类公式计算精度的不足,为渠道工程的设计和运行管理提供了参考,也为涉及高次方程求解的各类工程水力计算提供了有益的借鉴。     

小流域设计洪水推理公式简化计算

利用小流域设计洪水推理公式计算洪峰流量涉及超越方程求解,现有的迭代法及简化公式法均存在计算过程繁、求解精度差,而利用计算机求解又不便工作。综合牛顿迭代与简单迭代法的优点,整理推求出了理论解析计算公式,并采用优化拟合法对理论计算公式进行了拟合替代,获得了表达形式简单、计算便捷、便于实际应用的近似解析式。精度分析显示,该公式的最大计算相对误差小于0.42%。实例计算结果表明:利用该公式完成小流域设计洪峰流量计算,可使计算过程大大简化,工作效率显著提高,具有实用推广意义。     

适用于扩展有限元裂缝计算的钢筋与混凝土粘结滑移关系

以定量分析钢筋与混凝土粘结滑移关系为目标,利用RCXFEHohai-P扩展有限元程序,计算采用不同粘结滑移公式时钢筋混凝土简支梁的最大裂缝宽度。结果表明,计算所得最大裂缝宽度各不相同,且都与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)所列最大裂缝宽度公式计算值存在差别。为此,基于GA-BP神经遗传网络,以规范最大裂缝宽度公式计算值为预测目标,反演得到适用于扩展有限元裂缝计算的粘结滑移公式,算例表明该公式能满足扩展有限元裂缝宽度计算要求。研究成果对提高扩展有限元裂缝分析的准确性具有一定的参考价值。     

垂向入渗与河渠边界影响下潜水非稳定流参数的求解

在受垂向入渗影响及河渠边界控制的半无限含水层中，利用作者已推导出的潜水非稳定渗流模型的新Laplace解，建立不同水文地质条件下的模型参数求解方法。在垂向渗流和河渠水位变幅都不可忽略时，利用潜水位变动速度随时间变化曲线的拐点，给出参数求解的计算公式；在河渠水位变幅可忽略时，提出利用实测曲线与理论曲线进行配线的求解方法，并给出理论曲线的建立方法。以安徽省淮北平原中部的一个河渠-潜水含水层系统为例，阐述上述方法的求解过程与步骤。计算结果表明,关于导压系数计算,依据模型新解所提出的拐点法和配线法，计算结果与实际比较吻合，两方法之间的相对误差为5.3％。     

适用于有限元片状裂缝模型的钢筋与混凝土粘结滑移关系

对比分析了常用的几种钢筋与混凝土粘结滑移关系,采用Hohai RCFE-P有限元软件计算各粘结滑移公式相对应的裂缝宽度,并与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)[1]最大裂缝宽度公式计算值进行比较。结果表明:各粘结滑移公式差异大且不适用于有限元片状裂缝模型的计算。因此,参照文献[1]规定的粘结滑移公式,建立了基于GA-BP神经遗传网络的粘结滑移公式反演模型,以文献[1]中最大裂缝宽度公式计算值为预测样本,对文献[1]粘结滑移公式中的系数进行参数反演,给出了适用于有限元片状裂缝模型的粘结滑移公式。算例结果表明,本文提出的粘结滑移公式能满足有限元裂缝宽度的计算要求。     

低热水泥胶凝体系水化热计算研究

为了评价几种传统水化热计算方法对低热水泥的适用性,进而提出低热水泥胶凝体系水化热的计算公式,采用直接法测定了不同掺量粉煤灰、矿渣条件下的低热水泥胶凝体系7 d水化热,对比应用矿物成分法、折算公式法、数值拟合法算得相应结果,调整各模型参数并对其计算精度进行评价分析。研究结果表明:矿物成分法仅能计算特征龄期下水泥水化热,算得结果与试验数值差距较大;折算公式法用于计算单一掺合料下胶凝材料7 d水化热时所得结果准确度较高;数值拟合法适用于单掺、复掺不同掺量矿物掺合料的低热水泥胶凝体系,该体系下粉煤灰、矿渣的最终水化热分别为126.6 J/g和172.4 J/g。研究成果可为大体积混凝土的绝热温升计算提供基础数据参考。