[發明專利]基于一致性與非一致性假定條件下的設計暴雨安全性分析方法

有效

• 申請號: 201810877331.1
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109271664B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 賴成光;曾照洋;王兆禮;李軍;陳家超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了基于一致性與非一致性假定條件下的設計暴雨安全性分析方法，包括下述步驟：從多年日降水量序列中提取年最大值序列；采用30年窗口滑動法和30年窗口增長法從年最大值序列中提取一系列子序列；通過廣義極值分布擬合各個子序列并推求設計暴雨值序列；采用線性回歸法計算設計暴雨序列的趨勢值；將上述兩種提取方法下的設計暴雨序列的趨勢值作差值，根據差值進行安全性分析。本發明為探討非一致性與一致性假定對推求設計暴雨的差異提出了一種新的方法，比較兩種假定下推算的設計暴雨的年際差異，有利于評估設計標準的安全性，能夠為水利工程建設、水資源和安全管理、防洪減災提供借鑒意義。

技術領域

本發明涉及水文氣象與水文統計領域，特別涉及一種基于一致性與非一致性假定條件下的設計暴雨安全性分析方法。

背景技術

由于全球氣候變化的影響，許多水文、氣象要素隨時間推移表現出明顯的變異，降水就是其中一種存在變異的要素。在實際的水利工程建設中，設計暴雨一般是基于一致性假定、通過年最大值法與水文頻率曲線計算得到，而典型的水文頻率曲線有廣義極值分布(GEV)、皮爾遜Ⅲ型、廣義正態分布、廣義logistic分布等。因此，非一致性的存在可能會導致實際采用的設計值與預期值會有差異，探討這種潛在的差異對水利工程的安全性具有重要意義。在針對一致性假定與非一致性假定下設計暴雨差異的相關研究中，大多數研究主要集中在探討非一致性暴雨設計值的計算方法與變化趨勢。為探討非一致性的影響，大概有兩種處理方法：(1)將分布函數的統計參數認為是時間或者其它因子(比如降水、氣溫等因子)的函數，雖然此方法可以探討歷史以及未來設計暴雨的變化趨勢，但是需要事先假定參數所滿足的函數分布類型；(2)采用固定年窗口滑動法減弱非一致性的影響，比如30年滑動窗口法，即每次將水文頻率曲線擬合連續30年的降水序列，這與直接擬合所有降水序列的傳統方法有所不同，適用于探討歷史設計暴雨的變化趨勢。但是，對于一致性與非一致性假定下設計暴雨的差異性，大多數研究把基于一致性假定推求的設計暴雨值視為定值，即將水文頻率曲線擬合所有可獲取的降水序列，從而忽略了其隨觀測年份增加(降水序列增長)而變化的影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種基于一致性與非一致性假定條件下的設計暴雨安全性分析方法，為大型水利工程設計的安全性提供參考，進而為水利工程建設、水資源和安全管理、防洪減災提供科學和實用價值。

為實現以上目的，本發明采取如下技術方案：

基于一致性與非一致性假定條件下的設計暴雨安全性分析方法，包括下述步驟：

S1、從多年日降水量序列中提取年最大值序列X＝{X₁,X₂,...,X_i,...,X_n}，其中n是序列長度，X_i表示序列中第i年的降雨量最大值，0in，且i∈N⁺；

S2、分別采用30年窗口滑動法與30年窗口增長法從年最大值序列中提取n-29組子序列，其組成的集合通式為S＝{S₁,S₂,...,S_j,...,S_n-29}，其中S_j表示第j組子序列，0jn-29，且j∈N⁺；

S3、采用廣義極值分布擬合集合S的每個子序列，計算子序列S_j在給定重現期下的設計暴雨值，進而求得設計暴雨序列；

S4、利用線性回歸方法對步驟S3求得的設計暴雨序列進行趨勢分析，計算設計暴雨值的年際變化趨勢；

S5、由于采用基于30年窗口滑動法與30年窗口增長法分別提取子序列S_j，根據S4求得的設計暴雨值的年際變化趨勢得到兩種提取方法下的設計暴雨值的年際變化趨勢，并將這兩種趨勢作差，根據趨勢差值分析一致性假定和非一致性假定條件下計算的設計暴雨值的安全性。