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水文频率分析适线法参数估计研究

鲍振鑫  
【摘要】: 受到全球气候变化、人类活动加剧和社会经济发展等的影响,洪涝灾害将更加频繁,其带来的损失会更加严重,人类社会将面临越来越严峻的防洪安全挑战,从而对进一步提高设计洪水的计算精度问题提出了新的挑战。水文频率分析是推求设计洪水的核心技术环节,其计算成果的优劣对设计洪水的合理性具有决定性的影响。以适线法绘点位置和优化适线准则研究为主线,系统、全面而深入地探讨了适线法的理论分析框架、统计试验框架和次序统计量期望值的数值计算方法,并采用统计试验和实测资料两种途径对比分析了几种适线方案的优劣,主要研究内容和成果如下: 1.在水文随机模拟与统计试验研究中,通过对比分析蒙特卡罗和拟蒙特卡罗方法随机模拟结果的均匀性和统计性质,得到无论是均匀性、无偏性还是有效性,拟蒙特卡罗中的GLP点集都是最优序列。继而以各种统计试验方案模拟样本优劣的评价为基础,分析得到GLP点集分组模拟技术是最优的统计试验框架。 2.在适线法的绘点位置研究中,分析了采用无偏绘点位置计算的必要性和可行性。应用引申的广义次序统计量理论,系统、深入地分析了三种次序统计量之间的区别和联系。从而探讨了适线法绘点位置的选取,并通过统计试验方法对其进行了全面的评价。并以双指数数值积分技术为基础,构建了快速高精度的无偏绘点位置计算框架。 3.在适线法优化适线准则的研究中,以次序统计量理论为基础,系统地探讨了各种优化适线准则的无偏性和有效性。应用统计试验对其参数估计和设计值推求结果的优劣进行了全面的评价,从而在此基础上构建了无偏和有效的优化适线准则。 通过上述研究,总结提出了一个满足无偏性和有效性的适线法水文频率分析技术框架,并在淮河流域进行了应用研究。其参数估计技术的研究成果对提高水工程的防洪减灾作用,实时挖掘水库的调蓄洪水资源潜力,缓解水资源短缺和综合开发利用水资源等都具有重要意义。


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