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暴雨频率分析的适线方法研究

张婷  
【摘要】:水文频率曲线研究是水文学中的一项重要内容,而其中适线方法的研究又是该内容的核心部分,通过频率曲线与实测点据的最优拟合获得水文统计曲线参数,从而利用已有的资料系列来研究水文现象的统计规律,以样本的统计参数来代替其总体,为设计年径流、暴雨和洪水提供依据。本文在已有研究的基础上,针对设计暴雨和设计洪水中关注的问题,研究频率曲线的适线方法,着眼于优化方法中适线准则的改进,提出按暴雨大小设置不同权重的分段曲线优化准则,具体寻优目标设置为:频率小于10%的曲线段按实测和拟合曲线两者差值的4次方之和计算,10%~25%的曲线段按两者差值绝对值的3次方之和计算,25%~90%的曲线段按两者差值的平方和计算,90%~95%按两者差值绝对值的0.5次方和计算,其余的拟合曲线段按两者差值的绝对值之和计算,以各曲线段总的拟合误差最小为最优。利用邻域搜索的逼近原则,结合模拟退火算法的原理,实现上述目标的寻优过程。本论文研究的主要内容和获得的结论有:1、统计了研究区各站点的各历时10min、60min、6h、24h和3d)暴雨值,并建立数据库,将各站点数据统计至2013年,比以往的统计数据增加了15年系列长度;2、在统计数据的基础上,采用本文提出方法计算了各站(122站)各历时的均值Ex、变差系数Cv及偏态系数Cs值,并统计分析了不同历时暴雨均值的分布规律,结果表明研究区内南部暴雨均值较北部大;3、通过对研究区内大量站点数据的统计,采用最小二乘法及本文提出的分段设置优化准则的方法,对研究区内有资料站点进行逐站各历时适线,通过对比,分段设置优化准则的方法所得拟合曲线在频率≤10%的区域拟合效果更佳,符合设计洪水适线重点考虑稀遇点据的要求,可用于设计暴雨和设计洪水。


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