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基于NSGA-Ⅲ多目标优化算法的长短历时暴雨强度公式推求与适用性分析
1
作者
赵君
杨林
+4 位作者
刘翠善
刘雨
徐进超
肖凯旗
蔡雨菲
《水资源与水工程学报》
2026年第1期75-83,93,共10页
暴雨强度公式是城市雨洪排涝系统设计与洪涝风险评估的重要内容,其精度在很大程度上依赖于历史降雨极值的统计建模和参数估计方法。构建了以P-Ⅲ型分布为内核、以非支配排序遗传算法Ⅲ(NSGA-Ⅲ)为优化工具的山区城市暴雨强度公式。主要...
暴雨强度公式是城市雨洪排涝系统设计与洪涝风险评估的重要内容,其精度在很大程度上依赖于历史降雨极值的统计建模和参数估计方法。构建了以P-Ⅲ型分布为内核、以非支配排序遗传算法Ⅲ(NSGA-Ⅲ)为优化工具的山区城市暴雨强度公式。主要基于贵州省安顺市1990—2024年逐分钟降雨观测数据,采用P-Ⅲ型分布、Gumbel分布、指数分布等经典概率分布函数建立不同重现期下暴雨强度-历时-重现期关系,利用NSGA-Ⅲ算法对无约束条件下非线性模型参数进行多目标优化求解,推算出各测站和区域综合短历时(180 min)、长历时(1 440 min)暴雨强度公式,并通过对比新旧公式的设计值、历史极端降雨事件及长序列趋势分析与突变检验,对修编公式进行综合复核与适用性研究。结果表明:一方面,不同概率分布函数在山区城市暴雨强度公式推求中存在差异性,P-Ⅲ型分布在拟合偏态显著的降雨资料时表现最优,Gumbel分布在高重现期下极端降雨建模中具有较好适应性,而指数分布结构简洁,可用于数据缺失严重或初步规划阶段的快速估算;另一方面,在确认P-Ⅲ型分布为最优模型后,通过融合Pareto支配机制与参考点引导策略,引入的NSGA-Ⅲ算法显著提升了参数估计的稳健性与整体拟合精度。此外,考虑到安顺站是经常性的暴雨中心,从工程安全出发将新版安顺站暴雨强度公式作为安顺市暴雨强度推荐公式,主要适用于安顺市中心城区,而区域统一暴雨强度公式可作为主城区外降雨资料稀缺区域确定设计暴雨参数的有效参考,并建议每隔5~10 a对安顺市暴雨强度公式进行修订。研究分析成果可为分布函数合理选型及暴雨强度公式的优化提供理论依据,有助于提升山区城市雨洪系统的设计适应性与防灾减灾能力。
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关键词
暴雨强度公式
概率分布函数
频率分析
参数估计
非支配排序遗传算法
ⅲ
(NSGA-
ⅲ
)
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职称材料
2017年绥德“7·26”暴雨重现期分析
被引量：
5
2
作者
时芳欣
王志慧
+2 位作者
齐亮
马明卫
陈融旭
《人民黄河》
CAS
北大核心
2018年第7期11-14,共4页
2017年绥德"7·26"暴雨历时短、强度高、雨滴大,洪水形成时间短、洪峰高、含沙量大。运用P-Ⅲ型概率分布函数、GEV概率分布函数和Gumbel概率分布函数对大理河绥德站过去58 a的降水数据进行拟合,发现3种概率分布函数均通过...
2017年绥德"7·26"暴雨历时短、强度高、雨滴大,洪水形成时间短、洪峰高、含沙量大。运用P-Ⅲ型概率分布函数、GEV概率分布函数和Gumbel概率分布函数对大理河绥德站过去58 a的降水数据进行拟合,发现3种概率分布函数均通过K-S检验和A-D检验,其中GEV概率分布函数拟合效果相对最优,Gumbel概率分布函数拟合效果最差。采用这3种函数对"7·26"暴雨的重现期进行了计算,出于防洪考虑以及从本次暴雨造成的灾情损失来看,本次暴雨重现期应为GEV概率分布函数估计的约200 a一遇。
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关键词
p-
ⅲ
型概率分布函数
GEV概率分布函数
Gumbel概率分布函数
重现期
“7·26”暴雨
绥德
2017年
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职称材料
四川雨季小时降水的概率分布特征及其降水分区
被引量：
17
3
作者
王彬雁
赵琳娜
+1 位作者
许晖
刘莹
《暴雨灾害》
2018年第2期115-123,共9页
利用2010—2016年5—9月四川省157个国家自动气象站小时降水资料,采用皮尔逊Ⅲ型概率分布模型对四川全省小时降水进行拟合,给出全省超过不同阈值的降水累积概率空间分布;在此基础上,计算最大小时降水量的概率分布及其重现期极值。结果表...
利用2010—2016年5—9月四川省157个国家自动气象站小时降水资料,采用皮尔逊Ⅲ型概率分布模型对四川全省小时降水进行拟合,给出全省超过不同阈值的降水累积概率空间分布;在此基础上,计算最大小时降水量的概率分布及其重现期极值。结果表明:四川盆地西部沿山一带出现降水频次较少,但易发生较大量级的小时降水,攀西地区东部虽是降水高发区,但出现大量级小时降水的可能性小;50 a一遇小时降水高值中心分布在乐山市北部、遂宁市西北部与绵阳交界处以及达州市北部,其极值可达60 mm以上;100 a一遇小时降水极值分布趋势同50 a一遇的基本一致,其极值达70 mm;小时降水的皮尔逊Ⅲ型概率分布模型偏差系数与降水站点的海拔高度呈对数递减关系,决定系数达0.654 5,表明地形高度对四川小时降水分布有一定影响;此外用k均值聚类法可很好地对四川小时降水进行分区。
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关键词
概率分布
小时降水
皮尔逊
ⅲ
型
重现期
四川盆地
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职称材料
题名
基于NSGA-Ⅲ多目标优化算法的长短历时暴雨强度公式推求与适用性分析
1
作者
赵君
杨林
刘翠善
刘雨
徐进超
肖凯旗
蔡雨菲
机构
南京信息工程大学水文与水资源工程学院
出处
《水资源与水工程学报》
2026年第1期75-83,93,共10页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFC3202300)
国家自然科学基金项目(U2240203、52121006)
+4 种基金
宁波市“科创甬江2035”重点研发计划项目(2025Z036)
新疆伊犁州科技援疆项目(YHZ2024B02)
江苏省高等教育学会教学改革专项课题(2024AIGE39)
南京信息工程大学“课程思政”示范课程建设项目(2024KCSZK09、2024KCSZK14)
南京信息工程大学通识教育核心课程建设项目《走近黄河》、南京信息工程大学教材建设基金项目(23JCLX005、23JCLX045、20JCLX035)。
文摘
暴雨强度公式是城市雨洪排涝系统设计与洪涝风险评估的重要内容,其精度在很大程度上依赖于历史降雨极值的统计建模和参数估计方法。构建了以P-Ⅲ型分布为内核、以非支配排序遗传算法Ⅲ(NSGA-Ⅲ)为优化工具的山区城市暴雨强度公式。主要基于贵州省安顺市1990—2024年逐分钟降雨观测数据,采用P-Ⅲ型分布、Gumbel分布、指数分布等经典概率分布函数建立不同重现期下暴雨强度-历时-重现期关系,利用NSGA-Ⅲ算法对无约束条件下非线性模型参数进行多目标优化求解,推算出各测站和区域综合短历时(180 min)、长历时(1 440 min)暴雨强度公式,并通过对比新旧公式的设计值、历史极端降雨事件及长序列趋势分析与突变检验,对修编公式进行综合复核与适用性研究。结果表明:一方面,不同概率分布函数在山区城市暴雨强度公式推求中存在差异性,P-Ⅲ型分布在拟合偏态显著的降雨资料时表现最优,Gumbel分布在高重现期下极端降雨建模中具有较好适应性,而指数分布结构简洁,可用于数据缺失严重或初步规划阶段的快速估算;另一方面,在确认P-Ⅲ型分布为最优模型后,通过融合Pareto支配机制与参考点引导策略,引入的NSGA-Ⅲ算法显著提升了参数估计的稳健性与整体拟合精度。此外,考虑到安顺站是经常性的暴雨中心,从工程安全出发将新版安顺站暴雨强度公式作为安顺市暴雨强度推荐公式,主要适用于安顺市中心城区,而区域统一暴雨强度公式可作为主城区外降雨资料稀缺区域确定设计暴雨参数的有效参考,并建议每隔5~10 a对安顺市暴雨强度公式进行修订。研究分析成果可为分布函数合理选型及暴雨强度公式的优化提供理论依据,有助于提升山区城市雨洪系统的设计适应性与防灾减灾能力。
关键词
暴雨强度公式
概率分布函数
频率分析
参数估计
非支配排序遗传算法
ⅲ
(NSGA-
ⅲ
)
Keywords
rainstorm intensity formula
probability
distribution
function
frequency analysis
parameter estimation
non-dominated sorting genetic algorithm
ⅲ
(NSGA-
ⅲ
)
分类号
TU992.02 [建筑科学]
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职称材料
题名
2017年绥德“7·26”暴雨重现期分析
被引量：
5
2
作者
时芳欣
王志慧
齐亮
马明卫
陈融旭
机构
黄河水利科学研究院
黄河水利委员会防汛办公室
华北水利水电大学水利学院
出处
《人民黄河》
CAS
北大核心
2018年第7期11-14,共4页
基金
黄河水利科学研究院科技发展基金资助项目(201604)
国家重点研发计划项目(2016YFC0401610)
+2 种基金
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(HKY-JBYW-2017-20
HKY-JBYW-2016-08)
国家自然科学基金青年基金资助项目(51409116)
文摘
2017年绥德"7·26"暴雨历时短、强度高、雨滴大,洪水形成时间短、洪峰高、含沙量大。运用P-Ⅲ型概率分布函数、GEV概率分布函数和Gumbel概率分布函数对大理河绥德站过去58 a的降水数据进行拟合,发现3种概率分布函数均通过K-S检验和A-D检验,其中GEV概率分布函数拟合效果相对最优,Gumbel概率分布函数拟合效果最差。采用这3种函数对"7·26"暴雨的重现期进行了计算,出于防洪考虑以及从本次暴雨造成的灾情损失来看,本次暴雨重现期应为GEV概率分布函数估计的约200 a一遇。
关键词
p-
ⅲ
型概率分布函数
GEV概率分布函数
Gumbel概率分布函数
重现期
“7·26”暴雨
绥德
2017年
Keywords
p-ⅲ probability distribution function
GEV
probability
distribution
function
Gumbel
probability
distribution
function
return period
＂July 26＂ rainstorm
Suide County
year 2017
分类号
P333 [天文地球—水文科学]
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职称材料
题名
四川雨季小时降水的概率分布特征及其降水分区
被引量：
17
3
作者
王彬雁
赵琳娜
许晖
刘莹
机构
四川省气象台
中国气象科学研究院
广东省中山市气象局
出处
《暴雨灾害》
2018年第2期115-123,共9页
基金
国家自然科学基金项目(41475044)
国家重点研发计划(2017YFC1502004)
+1 种基金
高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室青年专项(省重实验室2017-青年-05)
国家科技支撑计划课题(2015BAK10B03)
文摘
利用2010—2016年5—9月四川省157个国家自动气象站小时降水资料,采用皮尔逊Ⅲ型概率分布模型对四川全省小时降水进行拟合,给出全省超过不同阈值的降水累积概率空间分布;在此基础上,计算最大小时降水量的概率分布及其重现期极值。结果表明:四川盆地西部沿山一带出现降水频次较少,但易发生较大量级的小时降水,攀西地区东部虽是降水高发区,但出现大量级小时降水的可能性小;50 a一遇小时降水高值中心分布在乐山市北部、遂宁市西北部与绵阳交界处以及达州市北部,其极值可达60 mm以上;100 a一遇小时降水极值分布趋势同50 a一遇的基本一致,其极值达70 mm;小时降水的皮尔逊Ⅲ型概率分布模型偏差系数与降水站点的海拔高度呈对数递减关系,决定系数达0.654 5,表明地形高度对四川小时降水分布有一定影响;此外用k均值聚类法可很好地对四川小时降水进行分区。
关键词
概率分布
小时降水
皮尔逊
ⅲ
型
重现期
四川盆地
Keywords
probability
distribution
hourly rainfall
Pearson-
ⅲ
distribution
function
return period
Sichuan Basin
分类号
P426.623 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于NSGA-Ⅲ多目标优化算法的长短历时暴雨强度公式推求与适用性分析
赵君
杨林
刘翠善
刘雨
徐进超
肖凯旗
蔡雨菲
《水资源与水工程学报》
2026
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职称材料
2
2017年绥德“7·26”暴雨重现期分析
时芳欣
王志慧
齐亮
马明卫
陈融旭
《人民黄河》
CAS
北大核心
2018
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
四川雨季小时降水的概率分布特征及其降水分区
王彬雁
赵琳娜
许晖
刘莹
《暴雨灾害》
2018
17
在线阅读
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职称材料
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