三种参数估计方法在降雨频率分析中的比较研究

采用统计试验和频率曲线与经验点据的拟合效果,对皮尔逊Ⅲ型分布的矩法、概率权重矩法和双权函数法等三种参数估计方法作了分析比较研究。研究结果表明,双权函数法的无偏性最好,概率权重矩法次之,矩法最差;双权函数法的稳健性最优,概率权重矩法次之,矩法最差;就频率曲线与历史实际点据拟合效果来看,双权函数法明显优于其他两种方法。     

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。     

水文频率分析计算研究——以郁江南宁站为例

以郁江南宁站1943~1990年的历年最大流量、最高水位资料为基础,进行了水文极值的频率分析计算研究。分别采用矩法、权函数法、概率权重矩法和线性矩法4种数理统计方法,并以离差平方和最小、离差绝对值和最小及相对离差平方和最小3个准则作为统计参数计算结果的评价标准。结果表明,在年最大流量和年最高水位的频率分析计算中概率权重矩法均表现最好,权函数法和矩法各有优劣、相差不大,线性矩法表现最差。针对南宁站的水文频率统计参数计算问题,建议优先选用概率权重矩法。     

L-矩法在澜沧江流域参数统计中的应用

水文频率分析计算中一般采用矩法作为参数估计方法,国内外许多研究及应用表明。矩法估计时有较大的估计偏差。L-矩是目前洪水频率分析计算的最新发展之一。它的最大特点是对洪水系列中的极大值和极小值远没有常规矩那么敏感,因而根据L-矩求得的洪水频率曲线参数的估计值比用常规矩所求得的值偏差小些。本文在澜沧江流域进行参数统计时运用了L-矩法,效果较好。     

GEV分布参数的部分概率权重矩估计方法

应用部分概率权重矩研究了洪水频率分布参数的估计方法,采用MATLAB编程求解了GEV参数,并通过Monte Carlo试验对比了不同低删失样本的部分概率权重矩和矩法估计量的统计特性。以渭河林家村站、张家山站、氵状头站的年最大洪峰流量系列为例,进行了两种GEV分布参数估计方法的对比。结果表明:低删失样本的部分概率权重矩在高分位数估计方面呈现出良好的有效性,估计量的统计特性均较矩法好。     

P-Ⅲ型分布参数的线性矩估计法及期望概率研究

在总体为P-Ⅲ型分布的假定下,利用矩法、概率权重矩法、绝对值准则适线法及线性矩法4种方法估计未知参数,计算对比了P-Ⅲ型分布的期望概率。统计试验结果表明:适线法与线性矩法计算得出的期望概率结果较为接近,总体上都略优于概率权重矩法,而由矩法得到的期望概率远远高于设计频率,因而从期望概率这一角度论证线性矩法相对来说是合理有效的。     

切比晓夫多项式拟合在水文频率分析中的应用

在水文频率分析计算中,频率曲线的参数估计有各种各样的方法,而目前实际工程设计中广泛采用的水文频率分析方法多为目估适值配线法。这种方法是根据实测资料计算经验频率点据并点绘在机率格纸上,以实测资料为样本,用矩法计算统计参数X和Cr,并估计其     

基于运动扩散模型的含零值降水序列频率计算

应用运动扩散(KD)模型,研究含零值降水序列频率计算。以陕西省6个测站2月份降水序列为例,在Strupczewski推导矩法、极大似然法参数计算公式的基础上,利用数学变换原理和数值计算原理,推导了KD模型含零值序列分布概率权重矩法参数计算公式。采用AIC准则、OLS准则和残差平方和(RSS)最小准则,进行KD模型、频率比例法和II型乘法分布模型拟合效果评价。结果表明:KD模型可以应用于含零值降水序列频率计算,且该模型拟合效果优于频率比例法和II型乘法分布法;3种KD模型参数估计方法中,概率权重矩法估计KD模型参数拟合度最优。文中方法以期为我国含零值水文序列频率计算提供一种新的计算方法。     

水文概率分布参数估计的新进展简介

本文在对水文频率曲线参数估计方法进行简单分类的基础上,简要概述了当前水文概率分布参数估计的进展情况,并对各种参娄估计方法进行了统计检验.计算成果表明,权函数法和概率权重矩法,与传统的矩法相比,具有较优良的统计特性,因而,在目前工程设计中具有一定的推广价值.     

双权函数法在推求年最大日降雨量频率中的应用

根据永修县1950~2009年的年最大日降雨量资料,探讨了双权函数法在推求年最大日降雨量频率中的应用,改进了常规的P-Ⅲ分布计算方法,所得频率曲线与历史实际数据拟合情况良好,其计算结果可作为防讯规划设计的参考依据.     

An analysis of characteristic discharges for the Adaim River (Iraq) in multiyear period

A major River Tigris tributary in Iraq, the Adaim River, has a Mediterranean river flow regime with a total basin area of 12,482 km². The river catchment responds almost immediately to rainfall with apparently minimum storage (i.e. flashy stream). The river daily hydrograph showed a daily peak flow of 1,476 m³/s with substantial seasonal and random variability; the flow duration curve followed the two‐parameter lognormal probability distribution. Gamma and the two‐parameter Weibull probability distributions fitted the monthly mean river discharge for the period 1937–2012 well. Normal and gamma probability distributions were found to appropriately describe the distribution of the annual mean river discharge for the same period. Gumbel extreme value, Log Pearson type III, and the two‐parameter lognormal distributions gave a reasonable fit to the annual maximum discharge record for the river. A regression formula was used to fit the annual minimum discharge record, which has a significant number of zero values. There was a positive and significant correlation (r = 0.77) between the annual mean discharge at the measuring site and seasonal rainfall measured at Karkuk meteorological station located in the north central part of the basin. The rainfall record at Karkuk showed a significant decline in seasonal rainfall after 1993.     

一种新的洪水频率分析方法研究

为解决采用参数法做洪水频率分析时的线型限制问题,同时避免非参数统计法计算过程中复杂的核函数选取问题,提出一种新的洪水频率分析手段,即基于概率密度演化法来推求洪水频率值。首先通过对概率密度演化法的介绍,给出了年最大洪峰流量联合概率密度函数模型;其次利用具有方向自适应性质的单边差分格式对模型进行数值求解,并对求解结果进行积分,得到洪峰流量概率密度函数值;最终,通过三次样条插值及梯形法由洪峰流量概率密度函数值推求洪峰流量频率值。分别以台湾石门水库及黑龙江省嫩江下游的大赉水文站为例,对其洪水频率进行分析。研究结果表明,同实际工程计算中经常应用的参数洪水频率分析方法相比,采用基于概率密度演化法得到的洪水频率曲线能更好地拟合经验频率点据,是一种有效的水文频率分析方法。     

一种新的洪水频率分析方法研究

为解决采用参数法做洪水频率分析时的线型限制问题,同时避免非参数统计法计算过程中复杂的核函数选取问题,提出一种新的洪水频率分析手段,即基于概率密度演化法来推求洪水频率值。首先通过对概率密度演化法的介绍,给出了年最大洪峰流量联合概率密度函数模型;其次利用具有方向自适应性质的单边差分格式对模型进行数值求解,并对求解结果进行积分,得到洪峰流量概率密度函数值;最终,通过三次样条插值及梯形法由洪峰流量概率密度函数值推求洪峰流量频率值。分别以台湾石门水库及黑龙江省嫩江下游的大赉水文站为例,对其洪水频率进行分析。研究结果表明,同实际工程计算中经常应用的参数洪水频率分析方法相比,采用基于概率密度演化法得到的洪水频率曲线能更好地拟合于经验频率点据,是一种有效的水文频率分析方法。     

A regional frequency study of extremal rainfall and runoff processes

The annual maximum daily rainfall and annual maximum flood discharges in Lesotho were subjected to regional analysis. The mean of both time series was found to be a satisfactory parameter for regional study. The nondimensional series generated by using the mean as the divisor rendered the sequences homogeneous in the statistical sense throughout the whole country. The processes in question obey a lognormal probability law and are random in their sequential evolution. The annual maximum daily rainfall does not produce the annual maximum peak discharge in the rivers of Lesotho.     

极端暴雨条件下暴雨频率曲线线型及参数分析

为解决极端暴雨条件下频率曲线线型及参数问题,分别采用不同偏变比P-Ⅲ型以及广义极值分布(GEV)频率曲线分析,并以山东省小清河流域为实例说明了算法适用性。利奇马暴雨在小清河重现期为120~140 a,利用R_sv=3.5、R_sv=5和R_sv=6三种偏变比P-Ⅲ型频率曲线,以及广义极值分布(GEV)频率曲线拟合1951年~2019年不同历时(最大24、72 h)暴雨经验点据,结果表明:上游、中游、下游最大24 h暴雨以及上游、中游最大72 h暴雨均可采用R_sv=3.5的P-Ⅲ型频率曲线;下游最大72 h暴雨,GEV与R_sv=5的P-Ⅲ型拟合效果佳且二者成果接近,工程设计中可采用R_sv=5的P-Ⅲ型频率曲线。     

上海市不同历时暴雨组合概率研究

基于上海市徐家汇站1960—2011年的日降雨资料,分析上海市年最大1d和3d降水量年际变化和年代际变化特性;择优选择GH Copula函数构建了年最大1 d与3 d降水量的联合分布模型,并推算它们的同现重现期和组合风险概率。结果表明:年最大1 d和3 d降水随时间呈增加趋势,自20世纪70年代开始其均值随年代增加;年最大1 d和3 d设计暴雨同频遭遇风险率在75%~85%之间,且同现风险率随年最大1 d设计暴雨值增大而增加。在设计上海市防洪排涝标准时若考虑最大1 d和3 d降水量的遭遇组合,有利于提升防洪排涝能力,保障防洪安全。     

泰森多边形法在小流域面雨量计算中的应用

为探究泰森多边形法在小流域面雨量计算中的适用性,以地处江淮丘陵区适宜进行产汇流机制等水文基础理论研究的典型闭合小流域花山流域为例,结合流域现状站点分布和地形特点,选取流域多年面雨量、典型场次与典型日面雨量三种不同降雨量级实例,分别采用算术平均法、泰森多边形法和等值线法计算面雨量进行对比。年面雨量和场次面雨量计算中泰森多边法对比等值线法计算值相对误差小于 1.00%,日面雨量计算值相对误差小于 2.00%;算术平均法在典型场次面雨量样本中有 40.0%的计算值相对误差大于 1.00%,最大相对误差为 -2.47%,在典型日面雨量样本中有36.8%的计算值相对误差大于 2.00%,最大相对误差为 9.38%。结果表明：不同降雨量级使用泰森多边形法计算面雨量比算术平均法更接近于等值线法计算值;算术平均法在降雨量较小时受局部降雨影响计算误差较大,在年面雨量计算时可以和泰森多边形法互换使用。     

基于模拟退火算法的皮尔逊Ⅲ型分布参数估计

以渭河流域3个气象站的年降水量资料为例,采用模拟退火算法按照离差平方和最小准则、离差绝对值和最小准则、相对离差平方和最小准则对皮尔逊Ⅲ型分布进行参数优化,并与矩法、极大似然法、线性矩法3种常规分布参数估计方法计算结果作对比。结果表明:模拟退火算法是一种可行的水文频率曲线参数估计方法,其估计精度优于3种常规参数估计方法。     

A physically based stochastic-deterministic procedure for the estimation of flood frequency

A procedure based on the method of derived distributions is proposed for the estimation of flood frequency from ungauged watersheds. The results of previous research on rainfall characteristics and watershed response are incorporated into the proposed procedure. These rainfall characteristics are storm depth, storm duration, space and time distribution. A simplified watershed model is used which has previously given good simulation of the watershed response. Some of the rainfall and watershed model parameters are stochastic in nature and are assumed to follow various probability distributions. Monte Carlo simulation is used for the generation of the various parameter values and simulation of the peak flow hydrographs. After 5000 realizations, the frequency of the hourly and daily peak flow and the flood volume is estimated. The proposed procedure is applied to eight coastal British Columbia watersheds and the results compare well with the observed data and with fitted probability distributions. The method is easy to apply, requires limited data and is shown to be reliable. Sensitivity analysis shows that the procedure is not very sensitive to uncertainty of the parameter values and is not dependent on the parameter probability distributions used.