水文频率适线法及例题
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第四章水文统计本章学习的内容和意义:本章应用数理统计的方法寻求水文现象的统计规律,在水文学中常被称为水文统计,包括频率计算和相关分析。
频率计算是研究和分析水文随机现象的统计变化特性,并以此为基础对水文现象未来可能的长期变化作出在概率意义下的定量预估,以满足水利水电工程规划、设计、施工和运行管理的需要。
相关分析又叫回归分析,在水利水电工程规划设计中常用于展延样本系列以提高样本的代表性,同时,也广泛应用于水文预报。
本章习题内容主要涉及:概率、频率计算,概率加法,概率乘法;随机变量及其统计参数的计算;理论频率曲线(正态分布,皮尔逊III型分布等)、经验频率曲线的确定;频率曲线参数的初估方法(矩法,权函数法,三点法等);水文频率计算的适线法;相关系数、回归系数、复相关系数、均方误的计算;两变量直线相关(直线回归)、曲线相关的分析方法;复相关(多元回归)分析法。
一、概念题(一)填空题1、必然现象是指____________________________________________。
2、偶然现象是指。
3、概率是指。
4、频率是指。
5、两个互斥事件A、B出现的概率P(A+B)等于。
6、两个独立事件A、B共同出现的概率P(AB)等于。
7、对于一个统计系列,当C s= 0时称为;当C s﹥0时称为;当C s﹤0时称为。
8、分布函数F(X)代表随机变量X 某一取值x的概率。
9、x、y两个系列,它们的变差系数分别为C V x、C V y,已知C V x>C V y ,说明x系列较y系列的离散程度。
10、正态频率曲线中包含的两个统计参数分别是,。
11、离均系数Φ的均值为,标准差为。
12、皮尔逊III型频率曲线中包含的三个统计参数分别是,,。
13、计算经验频率的数学期望公式为。
14、供水保证率为90%,其重现期为年。
15、发电年设计保证率为95%,相应重现期则为年。
16、重现期是指。
17、百年一遇的洪水是指。
18、十年一遇的枯水年是指。
案例一 水文统计频率曲线图某站有24年的实测年径流量资料,见表1,使用目估线推求年径流量平率曲线的三个参数,并会出曲线图。
年份 年径流深 年份 年径流深1952 538.3 1964 769.2 1953 624.9 1965 615.5 1954 663.2 1966 417.11955 591.7 1967 789.3 1956 557.2 1968 732.9 1957 998 1969 1064.5 1958 641.5 1970 606.7 1959 341.1 1971 586.7 1960 964.2 1972 567.4 1961 687.3 1973 587.7 1962 546.7 1974 709 1963 509.9 1975 883.5 表1 (1)经验频率计算①将原始资料填入表2,并且将原始资料按从小到大的排序也填入表2中。
②用公式100%1mP n =?+计算经验频率,并将其列入表2中,并将x 和p 对应的点绘制在频率格纸上(图1),本案例分析中n=24. ③计算序列的多年平均流量ni 1()/366.395i X x n ===å平 (m 3/s)④计算各项的模比系数按供公式i l x K x =平计算,并计入表2中,其总和应等于n 。
⑤计算各项(K i -1),列入表2中,其总和应为零。
⑥计算(K i -1)2,并列入表2中,可以求C v,,i 1(1)(K 1)0.261ni i v K C n =--==-å⑦计算(K i -1)3,并列入表2中,可求C s ,1(1)^30.05(3)^3ni i s v k C n C =-==-å计算经验参数平均值X 、变差系数C u 、偏态系数C s 如下表2. 年份 Q (m 3/s) 大小排序 序号 P ( %) KiKi-1 (Ki-1)^2 (Ki-1)^31952 538.3 1969 1064.5 1 4.00 1.60 0.60 0.36 0.21 1953 624.91957 998 2 8.00 1.50 0.50 0.250.121954 663.2 1960 964.2 3 12.00 1.45 0.45 0.20 0.09 1955 591.7 1975 883.5 4 16.00 1.33 0.33 0.11 0.03 1956 557.2 1967 789.3 5 20.00 1.18 0.18 0.03 0.01 1957 998 1964 769.2 6 24.00 1.15 0.15 0.02 0.00 1958 641.5 1968 732.9 7 28.00 1.10 0.10 0.01 0.00 1959 341.1 1974 709 8 32.00 1.06 0.06 0.00 0.00 1960 964.2 1961 687.3 9 36.00 1.03 0.03 0.00 0.00 1961 687.3 1954 663.2 10 40.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1962 546.7 1958 641.5 11 44.00 0.96 -0.04 0.00 0.00 1963 509.9 1953 624.912 48.00 0.94 -0.06 0.00 0.00 1964 769.2 1965 615.5 13 52.00 0.92 -0.08 0.01 0.00 1965 615.5 1970 606.7 14 56.00 0.91 -0.09 0.01 0.00 1966 417.1 1955 591.7 15 60.00 0.89 -0.11 0.01 0.00 1967 789.3 1973 587.7 16 64.00 0.88 -0.12 0.01 0.00 1968 732.9 1971 586.7 17 68.00 0.88 -0.12 0.01 0.00 1969 1064.5 1972 567.4 18 72.00 0.85 -0.15 0.02 0.00 1970 606.7 1956 557.2 19 76.00 0.84 -0.16 0.03 0.00 1971 586.7 1962 546.7 20 80.00 0.82 -0.18 0.03 -0.01 1972 567.4 1952 538.3 21 84.00 0.81 -0.19 0.04 -0.01 1973 587.7 1963 509.9 22 88.00 0.77 -0.23 0.06 -0.01 1974 709 1966 417.1 23 92.00 0.63 -0.37 0.14 -0.05 1975 883.5 1959 341.1 24 96.00 0.51 -0.49 0.24 -0.12 合计15993.5 合计15993.5 24 0 1.595 0.263 均值666.395C V0.28C S0.05 n 24表2(2)频率格纸绘制及适线根据表2计算出来的 Cv =0.28,Cs的经验取值为2.5Cv,查《工程水文》教材的附录1,进行配线,计算结果如表3.频率p% 第一次配线 C v=0.28,C s=2.5C v=0.7 第二次配线C v=0.31,C s=2.5C v=0.8 X轴值Q(m3/s)X轴值Q(m3/s)1 1.393 1230 1.393 1244 5 2.074 1030 2.074 1034 10 2.437 932 2.437 934 20 2.877 824 2.877 822 50 3.719 642 3.719 640 75 4.394 522 4.394 520 90 5.001 430 5.001 432 95 5.364 382 5.364 390 99 6.045 304 6.045 318表3根据两次配线结果,选取拟合较好的配线数组:第一次的配线,所画出的曲线偏离经验频率点较大,则重新配线;最后选取第二次配线C v =0.31,C s =2.5C v =0.8,配线的频率图如下图1.图1.年流量频率曲线案例二 设计年径流分析资料:某水利工程的设计站,有1954-1971年的实测径流资料。
水文统计分析习题及答案水文统计分析习题及答案水文统计分析是水文学中重要的一部分,通过对水文数据的统计分析,可以揭示水文过程的规律,为水资源管理和水文预测提供依据。
下面将介绍一些常见的水文统计分析习题,并给出相应的答案。
一、频率分析1. 某地区年最大降水量的序列如下:(单位:mm)120, 150, 180, 140, 160, 170, 200, 190, 210, 230, 250, 220, 240, 280, 260, 300, 320, 340, 380, 360请计算该地区的年最大降水量的平均值、标准差和变差系数。
答案:平均值 = (120 + 150 + 180 + 140 + 160 + 170 + 200 + 190 + 210 + 230 + 250 + 220 + 240 + 280 + 260 + 300 + 320 + 340 + 380 + 360) / 20 = 230 mm标准差= √[ (120-230)^2 + (150-230)^2 + (180-230)^2 + ... + (380-230)^2 + (360-230)^2 ] / 20 ≈ 72.18 mm变差系数 = (标准差 / 平均值) × 100% ≈ 31.41%2. 某河流的年最低流量数据如下:(单位:m³/s)20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115请计算该河流的年最低流量的中位数和极差。
答案:中位数= (50 + 55) / 2 = 52.5 m³/s极差 = 115 - 20 = 95 m³/s二、趋势分析3. 某湖泊近20年的年平均水位数据如下:(单位:m)10.2, 10.5, 10.7, 11.0, 11.3, 11.5, 11.8, 12.0, 12.3, 12.6, 12.8, 13.1, 13.4, 13.7, 14.0, 14.3, 14.6, 14.9, 15.2, 15.5请利用线性回归分析方法,计算湖泊水位的年均变化量和变化趋势。
项目三 分析水文现象规律学习的内容和意义:应用数理统计的方法寻求水文现象的统计规律,在水文学中常被称为水文统计,包括频率计算和相关分析。
频率计算是研究和分析水文随机现象的统计变化特性,并以此为基础对水文现象未来可能的长期变化作出在概率意义下的定量预估,以满足水利水电工程规划、设计、施工和运行管理的需要。
相关分析又叫回归分析,在水利水电工程规划设计中常用于展延样本系列以提高样本的代表性,同时,也广泛应用于水文预报。
习题内容主要涉及:概率、频率计算,概率加法,概率乘法;随机变量及其统计参数的计算;理论频率曲线(正态分布,皮尔逊III型分布等)、经验频率曲线的确定;频率曲线参数的初估方法(矩法,权函数法,三点法等);水文频率计算的适线法;相关系数、回归系数、复相关系数、均方误的计算; 两变量直线相关(直线回归)、曲线相关的分析方法;复相关(多元回归)分析法。
一、 概念题(一)填空题1、必然现象是指____________________________________________。
2、偶然现象是指。
3、概率是指。
4、频率是指。
5、两个互斥事件A、B出现的概率P(A+B)等于。
6、两个独立事件A、B共同出现的概率P(AB)等于。
7、对于一个统计系列,当C s= 0时称为;当C s﹥0时称为;当C s﹤0时称为。
8、分布函数F(X)代表随机变量X 某一取值x的概率。
9、x、y两个系列,它们的变差系数分别为C V x、C V y,已知C V x>C V y ,说明x系列较y系列的离散程度。
10、正态频率曲线中包含的两个统计参数分别是,。
11、离均系数Φ的均值为,标准差为。
12、皮尔逊III型频率曲线中包含的三个统计参数分别是,,。
13、计算经验频率的数学期望公式为。
14、供水保证率为90%,其重现期为年。
15、发电年设计保证率为95%,相应重现期则为年。
16、重现期是指。
17、百年一遇的洪水是指。
18、十年一遇的枯水年是指。
柳州2007五水文计算(一)填空1 若随机变量可以取得一个有限区间的任何数值,这种随机变量称为随机变量。
2所谓重现期是指在许多试验里,某一事件出现的的平均数,即平均的重现期间隔。
3概率就是出现的可能性。
(二)判断1 Cv值愈小,曲线愈陡。
()2 当Cs值增大时,曲线上段变陡而下段趋于平缓。
()湖北七、水文计算1、水文计算中常用的统计参数有三个,分别是系列()、()和()。
2、现行水文频率计算常用方法为(),选用线型()。
3、频率计算中,Cs 的取值常采用Cv 值的固定倍比法,即Cs=nCv,在进行年径流频率计算中,n的经验取值一般为()。
4、正确使用水文比拟法的关键是参证流域的选择,在选择参证流域时,应考虑哪几方面的问题?湖南2007六、水文计算1、已知A事件发生的概率P(A)=0.6,B事件发生的概率P(B)=0.4,A、B两事件同时发生的概率P(AB)=0.12。
那么,A、B两事件中有任一事件发生的概率P(A+B)=______,在A事件发生的条件下,B 事件发生的概率P(B︱A)=______。
2、对于一个闭合流域,其年径流量主要取决于________、_______和____________。
3、我们通常所说“百年一遇的洪水”是指()。
A、大于或等于这样的洪水一百年会发生一次。
B、大于或等于这样的洪水每隔一百年可能发生一次。
C、大于或等于这样的洪水在长期内平均一百年可能发生一次。
D、大于或等于这样的洪水在长期内平均一百年至少发生一次。
4、关于皮尔逊Ⅲ型曲线参数对频率曲线形状的影响,下列描述正确的是()。
A、Cs一定时,Cv越大,曲线越陡;Cv一定时,Cs增大,曲线上段变陡而下段变缓。
B、Cs一定时,Cv越小,曲线越陡;Cv一定时,Cs增大,曲线上段变陡而下段变缓。
C、Cs一定时,Cv越大,曲线越陡;Cv一定时,Cs减小,曲线上段变陡而下段变缓。
D、Cs一定时,Cv越小,曲线越陡;Cv一定时,Cs减小,曲线上段变陡而下段变缓。