区域线性矩法在黄河下游洪水频率分析中的应用研究

摘要

随着我国国民经济的发展，洪水造成的危害越来越大。水利水电工程的设计例如大坝、溢洪道、公路、铁路桥、管道和城市雨洪系统等都需要以设计洪水频率为基础。而现在的实际情况是社会经济在不断发展，防洪标准确没有相应地提高，设计洪水计算方法的技术没有相应地更新。 线性矩法是在概率权重矩的基础上发展起来的用来估计洪水频率曲线参数值的一种新方法，具有较好的不偏性和稳健性。英国水文研究所在1999年重编《洪水估计手册》时，全面采用线性矩进行洪水频率分析计算。区域线性矩算法应用于美国年暴雨量频率的分析与计算，效果也较为理想，已经形成一整套完整的水文频率算法。 本文系统地介绍了线性矩理论和基于线性矩的区域频率分析的理论和算法及影响算法的因素。针对黄河下游八个站点运用区域线性矩法进行洪水频率分析。采用年最大流量序列，通过不和谐性检验(DiscordancyMeasure)和异质性检验(HeterogeneityMeasure)，认为该八个站点为一致性(homogeneous)区域，采用蒙特卡罗模拟(MonteCarlosimulation)、均方误差和实测数据检测三种方法对五种分布：广义逻辑斯谛分布(GeneralizedLogisticdistribution，简称GLO)，广义极值分布(GeneralizedExtremeValuedistribution，简称GEV)，广义正态分布(GeneralizedNormalor3-parameterLog-Normaldistribution，简称GNO)，广义帕累托分布(GeneralizedParetodistribution，简称GPA)和皮尔逊Ⅲ分布(PearsonTypeⅢdistribution，简称PE3)进行检验，认为GEV分布是稳健的，并给出了区域设计洪水公式。其中，在进行异质性检验时H出现负值，表明站点之间可能具有相关性，进行相关性检验之后，选用五个站点进行区域频率分析，确定GEV分布为该区域分布，设计结果同八个站点区域设计结果相差不超过5％，故仍然认为八个站点的区域是合适的。 根据部分时段序列设计洪水，通过检测同样认为该八个站点为一致性区域，分布函数为GNO分布，比较部分时段序列的洪水频率设计值和年最大序列洪水频率设计值，认为两者之间存在一定的关系，在1.0～1.3之间。 针对本文的设计结果，在设计洪水资料和过程等方面进行了合理性评价。最后，给出本文的结论，及提出有待进一步研究和改进的方面。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1概述

1.2设计洪水研究现状

1.3线性矩法国内外研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4本文的主要工作

1.5本文的主要内容

第2章线性矩

2.1定义

2.2线性矩和概率权重矩

2.3线性矩特性

2.4样本线性矩

2.5线性矩的实用表达式

2.6常规矩和线性矩比较

第3章区域线性矩法

3.1区域分析法的原则

3.2数据抽样方法

3.3数据的选择

3.3.1选择数据的重要性

3.3.2不和谐检测

3.4一致性区域的鉴定

3.4.1确定区域的方法

3.4.2一致性区域的检测

3.5频率分布的选择

3.5.1几种常用的频率分布

3.5.2拟合优度检验

3.6区域频率分析方法

3.6.1指标洪水概念

3.6.2指标洪水估计

3.7区域线性矩算法的影响因素

第4章黄河下游研究区域概况

4.1黄河概况

4.2黄河下游研究区域状况

4.2.1黄河下游地势地形

4.2.2黄河下游水文特征

4.2.3黄河下游社会经济

第5章黄河下游洪水频率分析

5.1数据的选择

5.2一致性区域的鉴别

5.3区域分布函数的确定

5.4各站点重现期估计值的确定

5.5区域线性矩法洪水频率曲线和常规矩法PE3曲线比较

5.6洪水流量公式的推求

5.6.1有资料地区洪水流量公式的推求

5.6.2无资料地区的洪水流量公式

第6章部分时段序列模型

6.1部分时段序列抽样

6.2部分时段序列区域频率分析

第7章洪水频率合理性评价

7.1评价的内容

7.1.1基本资料

7.1.2计算方法

7.1.3计算成果

7.2黄河下游洪水频率合理性评价

7.2.1对黄河下游基本资料的评价

7.2.2对区域线性矩算法的评价

7.3本文设计成果的分析

第8章结论与展望

8.1结论

8.2讨论与展望

参考文献

附录

附录A部分时段序列洪水频率分析计算结果

致谢

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果