水文频率新型计算理论与应用.docx

水文频率新型计算理论与应用【摘要】水文频率计算的中心问题即设计值必须满足给定的设计标准其计算方法的好坏直接影响到成果的有效性和可靠性从而进一步对工程的防洪安全起到影响。本文通过分析水文计算方法评选标准进而探讨当下水文频率计算方法的问题并提出了利用MATLAB软件对水文频率进行计算的方法然后进一步分析MATLAB计算方法的实际应用情况对今后的水文频率计算提供一定的参考。【关键词】水文频率;计算;新型目前在各类水利水电工程、交通建设以及海港工程项目中都需要指定设计标准的水文设计值而这样的设计值往往通过对水文频率的计算获得。水文设计值结果对工程的设计、投资和工期计算都有着重要意义所以对于设计值必须确保经过多方面分析、检查。对于水文设计值及相关的统计参数并不是将资料进行简单的统计计算比如某一项水利工程能够提供50年的资料那么就需要考虑到是否有百年一遇的可能性甚至更长。接下来就根据实际的水文频率计算理论展开探讨。1常规的水文频率计算方法在以往的水文频率计算中较为普遍的计算方法为矩法与线性矩法[1]。这两种方法的具体计算过程有着很多的相似之处都是在频率分布模型和经验频率制定后对估计参数进行计算的大方向其中矩法是依据多年依赖的常规矩以变数X的r幂数来进行计算而线性矩法则是通过近期所提出的线性矩采取变数X的一次幂和一定的概率作为权重概率矩然后再一次进行线性组合。这两种方法如果出现了X估算有误差的情况出现经过高次幂后会使得误差值更大所以通常不会单独地使用一种方法而是将两种方法进行结合使用这样将误差控制在一个尽量小的范围内。在这两种方法中对于平均值的计算结果是相同的所以常常以计算值为主不再作变动但因为资料、方法等方面还存在着一些不确定因素所以计算所得的参数值往往只能作为估计的初值具有一定的参考价值却达不到具体应用的水准这样对于后续设计以及施工工作的展开造成了不小的难度这些数值往往需要通过实践和空间上的综合平衡分析后才能够得到实际应用这样的做法即会造成计算的不准确在耗时上也会更多。2水文频率具体计算方法和评选标准上文分析了现在普遍使用的水文频率计算方法的实际情况下面就水文频率的具体计算进行深入分析。首先是对水文系列的统计参数进行估算然后利用所选取的频率分布模型进行频率曲线线型计算计算其中各种频率的设计值[2]。目前我国的设计人员在各类水文频率的计算方法中都是从假定水文特征量入手假定水文特征量X服从某一水利工程的已知分部条件拟合出X的理论频率曲线F（x）之后根据估算的参数和频率曲线推求出可以满足设计标准的设计值xp这样的算法在同一样板上因为估计方法的不同也会使计算结果不同。其具体的计算公式如下：其中为设计值的理论值。这样的计算方法在实际中的应用往往会出现总体的期望破坏概率的情况期望概率大大超过设计频率时有发生这样就无法保证水文设计值的准确说明了我国目前的水文频率计算方法还不能使设计对象达到安全标准。3水文频率新型结算方法探究下面笔者对利用MATLAB软件对水文频率进行计算的方法开展分析就MATLAB软件的概念以及整个的计算流程做出深入探讨。3.1MATLAB概念MATLAB是上个世纪八十年代由美国MathWorks公司推出的高效运算软件在经过数十年的发展后MATLAB软件具有科学计算、试图交互系统、动态系统仿真等一些先进的计算能力。其主要的优势体现在操作简单、函数运算丰富、图形符号功能全面、科学智能选择运算方法以及多种语言支持[3]。3.2MATLAB的参数计算将水文频率计算引入MATLAB软件计算中一般采用的是P-Ш型分布水文变量X的三个统计参数为、、另一组的参数用、、表示通过这两组的参数来推算出水文设计值。在MATLAB计算中平均值的函数表示为：P-Ш型分布属于伽马分布数以对于P-Ш型分布的两个统计参数和在MATLAB计算中需要达到P-Ш型分布统计参数的目的P-Ш型分布的概率函数公式为：在该公式中说包含的和两个参数在MATLAB中的古估算函数为：和的极大似然估计值分别与向量对应。最终、以及的参数值计算由以下公式得出：为的极大似然估计值为的极大似然估计值。3.3MATLAB的理论频率计算在得出了、和得数值后可以进一步的金粟庵理论概率其具体结算公式如下：其中MATLAB的P-Ш型分布函数定义为：利用上述的公式将变量的频率在P-Ш型分布函数的逆函数中表示为：在将上述的所有参数估计与理论频率计算带入MATLAB软件进行计算编程