城市暴雨总公式与分公式精度分析

根据最小二乘法基本原理,采用同时考虑相对值标准差最小和绝对值标准差最小的原则来配制城市暴雨总公式和分公式,并对该两公式计算结果分别以平均绝对标准差和平均相对标准差进行比较.结果表明,计算精度虽都满足现行规范要求,但分公式计算精度明显较总公式高.因此,在实际运用中推荐采用分公式计算设计暴雨强度,并以此计算的雨水设计流量作为确定城市排水管道尺寸的依据之一.     

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。     

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。     

基于模式搜索算法的暴雨强度公式参数识别

针对暴雨强度公式中含有多个参数,用传统的方法难以直接优化,或拟合误差较大的缺点,介绍了一种根据实测暴雨强度资料识别地方参数的方法。该法将模式搜索与非线性最小二乘法的有机结合,利用模式搜索算法较强的局部搜索能力和较高的求解精度弥补最小二乘算法的不足,避免了曲线拟合中由于地方参数初值选取不当、迭代不收敛的困难,随后,将其应用到暴雨强度公式参数识别中,最后通过实测资料对算法的有效性进行了评估。结果表明,此算法运用简单、适用性强、精度高,为暴雨强度参数的识别提供了一条新途径。     

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。     

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。     

暴雨强度公式对比分析及参数优化求解

暴雨强度公式是计算城市防洪、除涝或排水工程设计暴雨量的重要依据,其选择的合理性直接影响到城市防洪排涝系统的规模和效益。以自贡气象站为例,通过对比分析我国水利行业和市政行业暴雨强度公式计算过程的差异,用对数离差绝对值和最小准则进行暴雨强度公式参数优化并求解,研究了水利行业和市政行业2种暴雨强度公式对计算成果的影响。结果表明:①SCE-UA算法能够有效地解决复杂超定非线性的暴雨强度公式参数求解问题;②市政行业暴雨强度公式拟合效果比水利行业拟合效果更优。计算成果可指导各地区水利工程或市政工程选择合适的暴雨强度公式,对建立完善的城市排水防涝系统和减少雨洪灾害对城市影响具有重要的意义。     

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。     

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。     

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不大,较为平稳;(2)基于耿贝尔分布曲线利用最小二乘法拟合出的总公式和区间公式分别为总公式和区间公式中最优结果,其中区间公式为所有公式中最优拟合公式;(3)考虑实际使用,最终确定嵊泗县暴雨强度最终公式为基于耿贝尔分布曲线利用最小二乘法拟合出的总公式。