一种新的水文频率计算方法

简要介绍了当今先进的科学与工程计算软件MATLAB.分析探讨了使用MATLAB进行水文频率计算的原理:借助伽玛分布,采用极大似然法估计P-Ⅲ型分布的参数;用伽玛累积分布函数计算理论频率;普通频率坐标转化为其位置坐标的方法:以人机交互的方式通过屏幕配线确定模型的参数.最后,通过一个实例说明了水文频率计算的具体方法.应用MATLAB进行水文频率计算,不仅语言简洁、容易操作,而且计算速度快、精度高,并具有较好的实用性和通用性.     

皮尔逊-Ⅲ型分布曲线的变步长数值积分

通过对皮尔逊-Ⅲ型曲线数值积分的研究,提出了一种新的积分方法——事先确定误差和变步长积分法.其主要思想是先将皮尔逊-Ⅲ型分布曲线的广义积分转换为伽玛函数和常义积分,利用伽玛函数的递推公式和逼近公式计算出伽玛函数值,然后根据预定容许的相对误差和伽玛函数值确定绝对误差,再利用绝对误差确定基本步长,最后建立步长变动函数,使数值积分的步长按照抛物线规律自动增加,同时,充分考虑参数的适应性,以解决小参数收敛慢和大参数数据溢出问题.测试试验结果表明:事先确定误差免去了数值积分的试算过程,变步长积分能显著节省计算机的运行时间,且具有很宽的参数适应范围,在水利工程设计中具有较大的使用价值.     

P-Ⅲ、对数P-Ⅲ和GL分布线型比较研究

以淮河和珠江流域为研究对象,收集了淮河18个和珠江16个水文站19512010年长系列日流量资料。通过年极大值取样,应用线性矩法估计参数,比较分析了P-Ⅲ、对数P-Ⅲ和GL分布曲线在两个流域洪水频率分析计算情况。研究结果表明,对于小概率事件,在这两个流域对数P-Ⅲ和GL分布曲线设计洪水值要大于P-Ⅲ曲线分布计算的值,而通过误差分析,P-Ⅲ曲线的误差整体上小于对数P-Ⅲ曲线。     

用相关函数优化法计算离散线性水文模型参数

借助于日降雨和出流资料系列,采用相关函数优化方法确定离散线性水文模型参数是一种新的方法.文中选用4个流域8年日降雨和径流资料系列来检验相关函数优化法(6年作为率定期,2年作为验证期),所得结果与常规最小二乘法计算的结果进行比较表明:新方法计算精度比常规最小二乘法计算的精度有所提高,常规最小二乘法仅是相关函数优化法的一种特例.     

岩土样本力学参数的模糊统计特征研究

岩土工程参数中的各种信息都存在模糊性。通过对岩土样本力学参数试验值的研究,提出当分析样本统计特征时,应该充分考虑模糊不确定性因素对参数特征值的影响。在确定的参数隶属函数基础上,推导了岩土样本力学参数模糊统计特征值的计算公式,并证明了公式的合理性。应用实例表明,由于文中提出的计算方法考虑了参数模糊性的影响,其计算结果比按常规统计方法得到的结果更具合理性。在任何情况下,模糊方差和模糊变异系数都比常规统计方法得到的方差和变异系数小。分析结果表明,该方法具有广泛的推广价值。     

大伙房水库洪水预报误差分布规律分析

以大伙房水库洪水预报误差资料为例,采用P-Ⅲ型分布、极大熵误差分布和P-范分布来分析对比洪水预报误差的分布规律,并提出采用粒子群优化算法进行参数的全局优化求解P-Ⅲ型分布、极大熵误差分布参数。分析结果表明:4阶最大熵误差分布、P-Ⅲ型分布拟合经验点据较好,而P-范分布拟合偏差较大。     

基于广义第二类beta分布的洪水频率分析

精确计算设计洪水值对水利水电工程规划设计至关重要,其关键问题之一是选择合适的分布函数。目前多数研究仅选取单一的频率分布线型进行洪水频率分析,其设计洪水结果具有较大的不确定性。研究引入一种新的广义分布函数,即第二类beta分布(Generalized beta distribution of the second kind,GB2),进行洪水频率分析。该四参数分布具有较好的灵活性,基本可拟合任何偏度和峰度的曲线。采用最大熵原理推求分布函数的参数。研究利用科罗拉多河流域数据检验广义第二类beta分布函数的拟合效果,并将所提分布与水文中的其它传统分布进行比较分析。结果表明:四参数的广义第二类beta分布非常适于水文频率分析,其拟合效果基本优于水文中的其它传统分布。     

相关函数法求解土性参数相关距离

介绍了相关距离在岩土工程应用中的实际物理意义,探讨了相关函数法计算相关距离的基本思路、标准相关函数型式的选择标准以及一些典型土层的标准相关函数类型。计算中发现,当土性参数的标准相关函数符合指数函数,尤其是单指数时,相关函数法能较合理地确定相关距离值。通过大量计算,得出了石家庄市桥东区3种典型土层的相关距离的分布范围,对于指导岩土工程勘测中的钻孔布置和取样间距具有一定的实际应用价值。同时得到相关距离具有区域性的特点,分区域研究具有重要的实际意义。     

关于土层相关距离计算方法的研究

根据随机场理论,对求解土层相关距离的递推空间法和相关函数法进行比较和探讨,指出两种方法所求得的相关距离值存在偏差的原因,并从理论上证明当样本容量足够大时两种方法的计算结果可以得到统一。对相关函数法作出改进,使其更易于曲线的拟合和参数的确定,最后采用实际工程的勘察测试资料进行了分析计算,验证了由计算公式推导所得的结论在实际工程中也是成立的。     

布尔分布在辽宁省西部半干旱地区水文频率分析中的应用

在我国洪水频率分析计算中,一般选取P-Ⅲ型分布曲线作为理论曲线,但P-Ⅲ型曲线并非在任何自然条件下均适用。据此,采用EB-Ⅻ分布,对辽宁省西部17个水文站点经一致性修正后的年最大日流量序列进行拟合,与包括P-Ⅲ型曲线在内的9种曲线的拟合效果进行对比,找寻拟合效果最优的频率分布。结果表明:EB-Ⅻ分布在整体以及频率小于50%、频率小于25%的上尾区间段的拟合效果均优于P-Ⅲ型分布及其他8种分布,具有拟合效果好且稳定的特点,此外,根据EB-Ⅻ分布曲线进行外延得到的设计值的大小比较适中。因此,推荐在辽宁省西部地区使用EB-Ⅻ分布作为P-Ⅲ型分布的替代曲线。     

复杂边界孔口出流的数值模拟

运用复势理论建立了求解明流泄洪洞泄流的一种新的计算模型,并提出了未知流量的求解方法。通过数值求解边界积分方程组,对流量、水面线和边壁压力等水力参数进行了数值模拟。计算表明,提出的方法计算速度较快、收敛性较好、精度较高,计算值与试验值符合良好。     

基于格林函数的相邻条形基础摇摆动力相互作用

基于弹性半空间理论,研究两个相邻明置条形基础的摇摆动力相互作用,将各条形基础与地基的接触面分割成若干个子单元,各单元的位移由基础的刚体位移决定。推导了非对称简谐条形均布载荷作用下弹性地基位移的格林函数,通过分段积分及Cauchy主值积分处理多值广义函数的积分问题。运用所得格林函数求解各单元上的接触力,根据叠加原理得到土与相邻明置条形基础的摇摆动力耦合阻抗函数,详细分析了基础和地基参数对摇摆动力相互作用的影响。计算表明,当两明置条形基础距宽比S/L≤4.0时,应考虑其摇摆动力相互作用效应。所提方法具有计算简便和精度高的特点,对全频段阻抗函数的计算均适用,研究结果为结构抗震设计中考虑土体与多基础的动力相互作用提供了理论依据。     

估计迹长概率分布函数的新方法及其应用

本文提出一种估计迹长概率分布函数的新方法。该方法的优点是不需要有节理在测窗上出露长度的数据，有效的减少了野外工作量     

用积分法求取岩石孔隙结构特征值

针对图解法求取孔隙结构特征值使用条件严格,同时误差较大,而矩法饱和度范围又受限于试验。采用积分法求取特征值,即对孔隙半径进行积分求取特征值。积分法必须先获取孔隙半径数学表达式,即毛管压力数学模型。对毛管压力数学模型进行了探究,在双对数坐标系下推导并建立了毛管压力幂函数模型,采用最小二乘法求取模型参数,并通过对比Sami论文数据验证了推导的模型。深入分析矩法与积分法的联系可知,代入孔隙半径数学表达式即可用积分法求取岩石孔隙结构特征值。最后,对3种方法求取结果进行分析讨论,得出积分法算法严谨,更加接近真实值。这一研究加深了对岩石微观孔隙结构认识。     

基于Bootstrap方法的岩土体参数联合分布模型识别

小样本容量岩土体参数最优联合概率分布模型的识别是一个富有挑战性的问题。基于Bootstrap提出了小样本容量岩土体参数最优边缘分布函数和最优Copula函数识别方法。简要介绍了岩土体参数联合概率分布函数构造的Copula方法,采用AIC准则识别最优的边缘分布函数和Copula函数。将识别结果表示为不同备选边缘分布函数和Copula函数为最优边缘分布和最优Copula的权重系数集合,以基桩荷载-位移双曲线参数试验数据为例证明了所提方法的有效性。结果表明：基于小样本容量岩土体参数试验数据估计的样本均值、标准差和相关系数具有较大的离散性,这种离散性进一步导致了统计量AIC值存在较大变异性。提出的基于Bootstrap的最优边缘分布函数和最优Copula函数识别方法不仅可以有效地考虑统计量AIC值的变异性,而且能够综合地反映不同备选边缘分布函数和Copula函数为最优边缘分布和最优Copula函数的概率,为小样本容量岩土体参数最优边缘分布函数和最优Copula函数的识别提供了一条有效的途径。     

水文地质分区中的模糊聚类系数法

利用隶属函数构造模聚类系数，给出了一种新的分区方法。运用此方法对水文地质进行分区可大大降低了计算量，并且避免了一些主观因素，该方法的关键是确定隶属函数，可以通过计算机的模拟计算解决。     

Closed Form Solutions of the Two-Dimensional Turning Bands Equation

The turning bands method generates realizations of isotropic Gaussian random fields by means of appropriately summed line processes. For two-dimensional simulations the relation between the isotropic correlation function of the random field and the correlation function to be simulated along the lines is given by an integral equation of Abel type. We present closed form solutions of this integral equation for almost all two-dimensional correlation models encountered in practice and discuss their numerical implementation. As an additional benefit, our tables and illustrations serve as a concise guide to correlation models useful in geostatistics.     

基于钻孔摄像技术的岩体完整性评价方法

通过钻孔摄像技术获取岩体的结构特性,提出一种评价岩体完整性的新方法--RMDI法,并应用于开滦煤矿唐山矿区数字钻孔摄像工程地质勘测中的离层孔。结果表明：（1）高精度的钻孔图像能为岩体完整性评价提供可靠的结果;（2）DIDF能反映钻孔壁岩体完整程度的轴向分布状况;（3）RMDI法用于评价岩体完整性是可行的;（4）RMDI法能实现全孔段或局部孔段的岩体完整性评价,完成对岩体不同完整段的位置搜索。     

体积分方程法模拟复电阻率三维体电磁响应

利用体积分方程法计算了均匀半空间中复电阻率(激电)效应和电磁效应同时存在时的三维体响应。在计算中,对于需要计算三重积分的张量格林函数电荷项一次部分,应用一种差分近似的方法求解,这种方法在保证计算精度的同时更加便于计算机实现;采用二次剖分的算法解决了计算张量格林函数时的奇异值问题;计算含有贝塞尔函数的积分项时,利用一种结合连分式展开的高斯求积代替常规的快速汉克尔变换方法。验证了计算结果并分析了三维体复电阻率模型(Cole-Cole)参数对正演结果的影响,为三维体复电阻率及其参数反演提供了正演依据。      

Karhunen-Loeve展开在土性各向异性随机场模拟中的应用研究

研究了Karhunen-Loeve(简称KL)展开在土性参数随机场模拟中的应用,分析了KL展开的特点,针对不规则区域和任意类型协方差函数提出了积分方程的Galerkin数值解法,模拟了土壤渗透系数各向异性随机场。分析结果表明：较低阶Karhunen-Loeve展开能够较好描述随机场的空间结构,与转动带法相比,KL展开法在模拟随机场的各向异性特性方面更具优势;与谱展开法相比,KL展开法具有更优的收敛性。