一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法技术

本发明专利技术属于洪水频率分析技术领域，本发明专利技术旨在解决现有技术中非连序洪水频率分析存在的准确度低的问题，提出一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，方案概括为：收集并整理研究流域某水文站的洪水资料；根据实测洪水资料与多个洪水频率分布线型的拟合度确定最优洪水频率分布；初估最优洪水频率分布的统计参数，确定统计参数的取值范围；确定非连序洪水样本经验频率修正公式，建立基于SCE‑UA算法的优化适线法，计算统计参数最优值；根据最优洪水频率分布及统计参数最优值，计算指定重现期的设计洪水。本发明专利技术提高了非连序洪水频率分析的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法
本专利技术属于洪水频率分析
，特别涉及一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法。
技术介绍
科学合理设计洪水是水利水电工程设计的首要任务，也是确定工程规模、防洪度汛和运行调度的重要依据，一直是国际工程水文分析计算领域的热点和难点问题之一。目前国内外设计洪水主要通过洪水频率分析(FloodFrequencyAnalysis，FFA)途径，依据实测洪水或历史洪水(含古洪水)资料，并广泛结合地区洪水规律，拟合洪水频率分布曲线，估计洪水频率分布参数，并据此将频率曲线外延，推求各重现期的设计洪水。为了充分利用更多的洪水信息，在洪水频率分析中加入历史洪水资料，将实测洪水、历史洪水共同组成非连序洪水系列，进行非连序洪水频率分析，这有效增加了洪水系列的代表性，为确定洪水频率曲线在稀遇频率的外延趋势提供了有力支撑，可显著提高设计洪水成果质量。参数估计是洪水频率分析中最为关键的技术环节，其精度直接影响设计洪水可靠性。现行《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)中针对考虑历史洪水的非连序洪水频率分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、收集并整理研究流域某水文站的洪水资料，所述洪水资料包括实测洪水资料和历史洪水资料，确定所述历史洪水资料中各历史洪水所在的考证期及其对应的洪水阈值；/n步骤2、根据所述实测洪水资料与多个洪水频率分布线型的拟合度，结合研究流域所在地区的洪水频率分布线型规律，确定最优洪水频率分布；/n步骤3、采用考虑历史洪水的线性矩法初估所述最优洪水频率分布的统计参数，结合参数地区分布规律，确定统计参数的取值范围；/n步骤4、确定非连序洪水样本经验频率修正公式，建立基于SCE-UA算法的优化适线法，计算所述最优洪水频率分布的统计参数...

【技术特征摘要】
1.一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、收集并整理研究流域某水文站的洪水资料，所述洪水资料包括实测洪水资料和历史洪水资料，确定所述历史洪水资料中各历史洪水所在的考证期及其对应的洪水阈值；
步骤2、根据所述实测洪水资料与多个洪水频率分布线型的拟合度，结合研究流域所在地区的洪水频率分布线型规律，确定最优洪水频率分布；
步骤3、采用考虑历史洪水的线性矩法初估所述最优洪水频率分布的统计参数，结合参数地区分布规律，确定统计参数的取值范围；
步骤4、确定非连序洪水样本经验频率修正公式，建立基于SCE-UA算法的优化适线法，计算所述最优洪水频率分布的统计参数最优值；
步骤5、根据所述最优洪水频率分布及统计参数最优值，计算指定重现期的设计洪水。


2.如权利要求1所述的一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，其特征在于，实测洪水资料与洪水频率分布线型的拟合度的确定方法包括：
采用Ksdensity核密度估计方法，估计实测洪水系列的期望值和标准差；
假设实测洪水系列服从某一洪水频率分布线型，计算其数值次序统计量的期望值系列；
基于柯尔莫可洛夫-斯米洛夫检验法计算实测洪水系列和数值次序统计量的期望值系列的差值绝对值的最大值，所述最大值越小，表示实测洪水资料与该洪水频率分布线型的拟合度越好。


3.如权利要求2所述的一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，其特征在于，所述数值次序统计量的期望值系列的计算方法包括：
假设洪水随机变量X的概率密度函数和概率分布函数分别为f(x)、F(x)，若洪水随机变量X的简单随机样本为(X1，X2，…，Xn)，定义数值次序统计量X(m)取(x1，x2，…，xn)中从大到小排列后的第m项数值，则第m个X(m)的期望值E(X(m))计算公式为：



式中，n为实测洪水系列长度，x(F)为概率分布线型为F(x)的逆函数。


4.如权利要求1所述的一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，其特征在于，当所述最优洪水频率分布为P-III型分布时，假定所研究的洪水随机变量X服从P-III型分布，记作X～Γ(x；a，α，β)，其概率密度函数f(x)和概率分布函数F(x)的计算公式分别为：






式中，a为位置参数，即洪水随机变量X的最小值，α为形状参数，β为尺度参数；
所述洪水频率分布统计参数包括期望值Ex、变差系数Cv和偏态系数Cs，与位置参数a、形状参数α和尺度参数β之间的数学关系为：

或


5.如权利要求4所述的一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，其特征在于，所述洪水频率分布统计参数的取值范围应满足：
Ex∈[Ex0×0.3，Ex0×1.7]；
Cv∈[Cv0×0.4，Cv0×1.6]；
Cs∈[Cs0×0.5，Cs0×1.5]，Cs∈[0，2]；



式中，期望值Ex0、变差系数Cv0、偏态系数Cs0为初估的洪水频率分布统计参数，xmin为实测洪水系列中的最小值。


6.如权利要求4所述的一种考虑历史洪水的非连序洪水频率分析方法，其特征在于，所述非连序洪水样本经验频率修正公式确定的方法包括：
将实测洪水系列与历史洪水系列共同组成一个非连序洪水系列，设历史洪水考证期个数有M个，分别为N1，…，Nm，Nm+1，…，NM，对应的洪水阈值分别为S1，…，Sm，Sm+1，…，SM，大于各洪水阈值的洪水个数分别为k1，…，km，km+1，…，kM，在各考证期内被挑出在后一考证...

【专利技术属性】
技术研发人员：康有，张军良，张波，夏传清，马顺刚，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51