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新疆洪水频率分布线型选择研究

作　者: 郭文娟
导　师: 李诚
学　校: 长沙理工大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 年最大洪峰流量频率分析线型选择参数估计适线准则
分类号: TV122
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

频率分析是设计洪水分析与计算的主要方法,也是工程水文学的重要组成部分,对各种工程的投资与安全都有着直接的影响。其中线型选择是水文频率计算中的重要课题之一,特别是曲线外延的合理性直接影响着设计值。目前在新疆水文设计的实际工作中,线型的选用基本还是以经验性为主,一般把皮尔逊Ⅲ型频率曲线作为理论线型。本文在新疆公路桥梁水毁调查的基础上,针对新疆设计流量严重偏小的现状,对新疆干旱半干旱地区是否存在比皮尔逊Ⅲ型更好的洪水频率分布模型展开了研究。本文分别以离差平方和最小、离差绝对值和最小、相对离差平方和最小为适线准则,采用多种频率分布模型多种参数估计方法进行平行计算的总体思路,结合新疆地区洪水成因、类型以及宽浅、变迁河流的特点,对新疆地区六个分区38个水文测站年最大洪峰流量系列进行了频率分布模型的优选,同时确定了最优参数估计方法。主要内容如下:一、在本文选题的背景和研究目的的基础上,详细阐述了了水文频率分析国内外研究进展,指出现代水文频率分析的趋势以及各种分析方法的优缺点。二、概述皮尔逊Ⅲ型分布、两参数对数正态分布、广义极值分布、Weibull分布、广义Pareto分布、广义Logistic分布六种水文频率分布模型的统计特征。三、传统参数估计方法以及模拟退火算法、遗传算法、粒子群算法参数优化识别方法的介绍。四、新疆公路桥梁水毁调查,对新疆宽浅、变迁性河流的特点及洪水的成因、类型有了进一步了解。五、本文以新疆地区六个分区38个测站的年最大洪峰流量系列为基础资料,通过通用频率分析系统对每个测站的资料分别采用六种不同分布,每种分布运用运用矩法初步估计一组参数值,进而基于三种智能算法进行参数的优化识别,分别在三种适线准则下优化适线确定了新疆地区38个测站年最大洪峰流量系列的最优线型,最优参数优化算法,并计算出各测站最优分布下的设计洪峰流量,最后对设计洪峰流量频率成果进行了对比分析。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-19
  1.1 选题背景和研究意义  11
  1.2 国内外研究进展  11-13
    1.2.1 水文频率分析国外研究进展  11-12
    1.2.2 水文频率分析国内研究进展  12-13
  1.3 现代水文频率分析理论概述  13-16
    1.3.1 区域洪水频率分析  13-14
    1.3.2 多变量极值分析  14-15
    1.3.3 非参数统计理论在洪水频率分析中的应用  15-16
  1.4 问题的引出  16-17
  1.5 本文主要研究内容和技术路线  17-19
    1.5.1 本文主要研究内容  17
    1.5.2 本文技术路线图  17-19
第二章水文频率分布模型  19-25
  2.1 皮尔逊Ⅲ型分布  19-20
  2.2 对数正态分布  20-21
  2.3 威布尔分布  21-22
  2.4 广义极值分布  22-23
  2.5 广义PARETO 分布  23
  2.6 广义LOGISTIC 分布  23-25
第三章参数优化算法  25-33
  3.1 传统参数估计方法概述  25
    3.1.1 矩法  25
    3.1.2 概率权重矩法  25
  3.2 基于模拟退火算法的参数优化识别  25-27
    3.2.1 模拟退火算法的基本原理  25-26
    3.2.2 模拟退火算法的实现流程  26-27
  3.3 基于遗传算法的参数优化识别  27-31
    3.3.1 遗传算法的基本原理  27-29
    3.3.2 遗传算法的实现流程  29-31
  3.4 基于粒子群算法的参数优化识别  31-33
    3.4.1 粒子群算法的基本原理  31
    3.4.2 粒子群算法的具体实现  31-33
第四章新疆公路桥梁水毁调查  33-38
  4.1 新疆宽浅、变迁河流的特点  33
  4.2 桥涵水毁原因  33-34
  4.3 洪水成因和类型  34-38
    4.3.1 融水洪水  35
    4.3.2 暴雨洪水  35-36
    4.3.3 融水与暴雨混合洪水  36
    4.3.4 各种类型突发性洪水  36-38
第五章新疆洪水频率分析计算  38-70
  5.1 水文资料的搜集  38-40
  5.2 线型拟合分析  40-49
    5.2.1 离差平方和最小准则(OLS)  40-45
    5.2.2 相对离差平方和最小准则（WLS）  45-47
    5.2.3 离差绝对值和最小准则（ABS）  47-49
  5.3 线型优化分析  49-54
    5.3.1 线型统计结果  49-51
    5.3.2 线型优选分析  51-54
    5.3.3 算法优选分析  54
  5.4 最优线型频率拟合图  54-62
    5.4.1 OLS 准则  55-57
    5.4.2 WLS 准则  57-59
    5.4.3 ABS 准则  59-62
  5.5 计算成果的比较和分析  62-70
    5.5.1 频率计算成果  62-69
    5.5.2 计算成果分析  69-70
第六章结论与展望  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
附录A （攻读学位期间发表的主要论文）  77
附录B （攻读学位期间参与项目目录）  77
附录C （最优频率分布图）  77-94
详细摘要  94-101

新疆洪水频率分布线型选择研究

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