一种城市雨水管道的设计方法技术

一种城市雨水管道的设计方法，包括有下列步骤：１．将所掌握的城市降雨原始资料以数据库或文本的形式输入到计算机中；２．调用硬盘中的原始降雨数据到中央处理器ＣＰＵ中进行数据整理；３．对经过初步处理后的数据进行频率分析，得出ｉ－ｔ－Ｐ表；４．通过计算机中央处理器调用“曲面搜索法程序”，并对已有的ｉ－ｔ－Ｐ表进行计算，进而推求出城市暴雨强度公式；５．使用已得的暴雨强度公式计算出城市雨水管道的管径。本发明专利技术在保证结果的准确性前提下，大大提高了公式的推求速度和计算精度，同时还能避免出现人为错误，进一步减小了公式的误差，具有收敛速度快、数值稳定性好特点，对现阶段我国各个城市大面积推求暴雨强度公式是一个重要补充。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及一种采用曲面搜索法程序计算城市雨水管道的管径设计中重要设计参数----城市暴雨强度公式的方法，是对城市暴雨强度公式的传统计算方法的改进，属于市政排水及计算机应用
，可广泛应用于各地区的城市暴雨强度公式的计算及城市雨水管道的管径设计中。
技术介绍
目前城市排水体制的潮流是分流制。即污水和雨水分别由污水管道和雨水管道收集和输送，污水进入城市污水处理厂，雨水直接排入水体。因此，雨水管道设计指导思想是及时、迅速地排除降雨形成的地面径流。据测定城市中的降雨量的90％将形成径流。因此，随着城市发展，雨水径流量将大大增加，如果城市雨水管道的管径设计不当，则雨水径流将不能快速排出，从而给城市建设和人民生活造成损失。作为城市防洪和排水设计的基础依据是暴雨强度预测，其准确与否直接关系到和城市基础设施建设的科学性和经济合理性。而作为暴雨强度预测的核心是城市暴雨强度公式，传统的建立城市暴雨强度公式，一般根据当地气象台(站)自计雨量资料，采用统计计算方法确定，存在着费时费力、准确性差、统计资料多和计算工作量大的缺点。为快速和精确地建立城市暴雨强度公式提供先进可靠的方法，近几年在城市暴雨公式推求中很多人提出了用曲面最小二乘法解决参数寻优的一般过程，但由于曲面最小二乘法所推导的基础曲面是重现期P和降雨历时t表示的二元空间的曲面，所以此法只能计算暴雨强度公式的总公式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，通过对现有用曲面最小二乘法推求城市暴雨公式的方法进行改进，给出了一种采用曲面搜索法推求城市暴雨公式的设计城市雨水管道的方法。本专利技术所采用的曲面搜索法所表示的曲面是由降雨历时修正参数b和降雨衰减指数n所构成的曲面，所以它不但可以计算总公式，还可以计算暴雨强度的分公式。并将此方法用VB语言编制成计算机程序，来推求暴雨强度公式，并用此来计算城市雨水管道。本专利技术所采用的曲面搜索法在保证结果的准确性前提下，大大提高了公式的推求速度和计算精度，通过对比和实践验证，本专利技术具有收敛速度快、数值稳定性好等优点，对现阶段我国各个城市大面积推求暴雨强度公式是一个重要补充。本专利技术给出的技术方案是这种城市雨水管道的设计方法，包括有下列步骤1.使用能够支持Visual Basic 6.0的计算机，将所掌握的城市降雨原始资料以数据库或文本的形式输入到计算机中；2.调用硬盘中的原始降雨数据到计算机内存RAM中，在中央处理器CPU中进行数据整理；3.对经过初步处理后的数据进行频率分析，得出i-t-P表，传达给计算机终端的显示器；4.通过计算机中央处理器调用“曲面搜索法程序”，并对已有的i-t-P表进行计算，进而推求出城市暴雨强度公式；5.使用已得的暴雨强度公式计算出城市雨水管道的管径，并用计算机终端的打印机输出。为更好的实现本专利技术的目的，当采用曲面搜索法程序推求出城市暴雨强度公式时，包括有下列步骤 (1).程序自动导入所需的公式推导条件i-t-P表；(2).确定参数b的搜索区间为，并将其分别赋值给b1和b2；(3).在区间使用黄金分割法对b值进行搜索；先将较小的一个值赋给b3，在b3的条件下同样使用黄金搜索法求参数n的值，n值的搜索区间为；得到参数b、n的最优值后就可继续使用最小二乘法的公式求得另外两个参数A1和C的值了，并计算出该参数下的误差值EF1；同理，将较大的值赋给b4后，在b4的条件下求出参数n的值，进而求出参数A1和C的值，并计算出该参数下的误差值EF2；(4).对两个计算误差EF1和EF2进行比较；如果EF1＜EF2，则把b1赋值给b1，把b4赋值给b2；如果EF1＞EF2，则把b3赋值给b1，把b2赋值给b2；如果EF1＝EF2，把b1赋值给b1，把b4赋值给b2；(5).判断b1和b2的差值|b1-b2|是否足够小，即|b1-b2|＜ε；(6).结果为是，则可得到参数b的值以及与它相应的参数n、A1和C的值；(7).结束；步骤(5)的结果为否，则按新的搜索区间搜索参数b的值，返回到步骤(3)的开始端。本专利技术的原理是将暴雨强度公式中的四个参数A1、C、n、b看作变量，并记为f(A1,C,b,n)=A1(1+ClgP)(t+b)n]]>上式所表示的是一条非线性曲线，通过对公式中四个参数分析可知，当固定n、b两个自变量时，此式便为线性关系式。对于线性曲线的拟和问题，完全可以用最小二乘法来计算。①采用四参数最小二乘法的计算公式A1值A1=ΣAΣlg2P-ΣAlgPΣlgPrΣlg2P-(ΣlgP)2=fa(b,n)]]>式中r-重现期P的个数；A-设计降雨的雨力，分公式中的参数，可按下式计算；lgA=Σlgi+nΣlg(t+b)m]]>C值C=ΣA-rA1ΣlgT/A1=fc(b,n)]]>②同样可以采用曲面最小二乘法的计算公式C值C=ΣlgPΣi(t+b)n-mΣilgP(t+b)nΣlgPΣilgP(t+b)n-ΣlgP2Σi(t+b)n=fc(b,n)]]>A1值A1=Σi(1+ClgP)(t+b)nΣ(1+ClgP)2(t+b)2n=fa(b,n)]]>实践证明使用第②种公式要比第①种的计算精度高0.001左右。所以我们把参数A1、C看作是n、b的函数，并将暴雨强度公式变为f(A1,C,b,n)=fa(b,n)(1+fc(b,n)lgP)(t+b)n=g(b,n)]]> 由于最小二乘法只能解决线性或可以线性化的函数的拟合问题，而上式无论如何都是不能线性化的，所以无论是四参数最小二乘法还是曲面最小二乘法的解值都不一定是它的最优解。随着计算机的发展，使我们可以在参数b、n所构成的二维空间上直接寻求最优值。最简单的办法就是以一定的间距把b、n二维空间无限网格化，来搜索最优解。为了加快搜索速度，可以用黄金分割法来搜索最优解所在的区间，把该区间不断的压缩到规定大小，则为原问题的解。曲线拟合求解公式参数就是求下式的极值。H=Σk=1m[g(b,n)-i]x]]>式中H是参数A1、C、b、n的泛函(泛函的定义设{y(x)}是已给的函数集，如果对于这个函数集合中的任一函数y(x)恒有某个确定的数与之对应，记为∏[y(x)]，则记∏[y(x)]是定义于集合{y(x)}上的一个泛函)，当x＝2时，此泛函数变为下式Q(b,n)=Σk=1m[g(b,n)-ik]2]]>此公式即为目标函数公式。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是在保证结果的准确性前提下，大大提高了公式的推求速度和计算精度，同时还能避免出现人为错误，进一步减小了公式的误差，通过对比和实践验证，本专利技术具有收敛速度快、数值稳定性好等优点，对现阶段我国各个城市大面积推求暴雨强度公式是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市雨水管道的设计方法，其特征在于包括有下列步骤：　　　　①．使用能够支持Ｖｉｓｕａｌ　　Ｂａｓｉｃ　　６．０的计算机，将所掌握的城市降雨原始资料以数据库或文本的形式手动输入到计算机中；　　　　②．调用硬盘中的原始降雨数据到计算机内存ＲＡＭ中，在中央处理器ＣＰＵ中进行数据整理；　　　　③．对经过初步处理后的数据进行频率分析，得出ｉ－ｔ－Ｐ表，传达给计算机终端的显示器；　　　　④．通过计算机中央处理器调用“曲面搜索法程序”，并对已有的ｉ－ｔ－Ｐ表进行计算，进而推求出城市暴雨强度公式；　　　　⑤．使用已得的暴雨强度公式计算出城市雨水管道的管径，并用计算机终端的打印机输出。

【技术特征摘要】
1.一种城市雨水管道的设计方法，其特征在于包括有下列步骤①.使用能够支持Visual Basic 6.0的计算机，将所掌握的城市降雨原始资料以数据库或文本的形式手动输入到计算机中；②.调用硬盘中的原始降雨数据到计算机内存RAM中，在中央处理器CPU中进行数据整理；③.对经过初步处理后的数据进行频率分析，得出i-t-P表，传达给计算机终端的显示器；④.通过计算机中央处理器调用“曲面搜索法程序”，并对已有的i-t-P表进行计算，进而推求出城市暴雨强度公式；⑤.使用已得的暴雨强度公式计算出城市雨水管道的管径，并用计算机终端的打印机输出。2.根据权利要求1所述的城市雨水管道的设计方法，其特征在于当采用曲面搜索法程序推求出城市暴雨强度公式时，包括有下列步骤(1).程序自动导入所需的公式推导条件i-t-P表；(2).确定参数b的搜索区间为，并将其分别赋值给b1和b2；(3).在区间使用黄金分割法对...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅金祥，林齐，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]