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        黑龍江省旱田排水模數(shù)降雨~徑流關(guān)系回歸模型研究

        2015-04-13 09:58:28鮑文菊
        黑龍江水利科技 2015年10期
        關(guān)鍵詞:旱田模數(shù)回歸方程

        鮑文菊,李 洋

        (1.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,哈爾濱150080;2.黑龍江省慶達(dá)水利水電工程有限公司,哈爾濱150080)

        排水模數(shù)是單位排水面積的最大排水流量,《黑龍江省旱田排水模數(shù)》詳細(xì)介紹了黑龍江省旱田排水模數(shù)計(jì)算方法—平均排除法的應(yīng)用過程,平均排除法概念比較明確,方法簡(jiǎn)單,所需資料較少,適用于以農(nóng)田為主的平原區(qū)排水計(jì)算。共收集分析了89次降雨~徑流資料,將黑龍江省分為3個(gè)區(qū),東Ⅰ區(qū)、中Ⅱ區(qū)、西Ⅲ區(qū),并制定了降雨~徑流關(guān)系線,每一區(qū)根據(jù)土壤類型不同分別制定了壤土、粘壤土、粘土降雨~徑流關(guān)系線。在此基礎(chǔ)上,本次通過曲線回歸和多元線性回歸理論,建立黑龍江省降水~徑流關(guān)系回歸模型。

        1 降雨~徑流關(guān)系回歸模型建立

        1.1 P+Pa計(jì)算

        設(shè)計(jì)暴雨樣本系列采用1 d暴雨加前期影響雨量之和年最大(P1+Pa)m獨(dú)立選樣。前期影響雨量Pa自每年5月1日起連續(xù)計(jì)算至9月30日,計(jì)算公式為:

        式中:5月1日起始Pa值取40mm,折減系數(shù)K取0.93,前期影響雨量參數(shù)Imax取80mm。

        1.2 降雨~徑流曲線

        東Ⅰ區(qū)為東部的三江平原、穆棱河、螞蟻河、牡丹江、湯旺河等流域,土壤為白漿土和沼澤化草甸土;中Ⅱ區(qū)為中部的拉林河、呼蘭河、科洛河、訥謨爾河、烏裕爾河上游地區(qū),土壤為黑土、棕色森林土;西Ⅲ區(qū)為安達(dá)閉流區(qū)、嫩江下游地區(qū),土壤為碳酸鹽草甸土和輕度鹽化草甸土?!逗邶埥『堤锱潘?shù)》共收集分析了89次降雨~徑流資料,其中東部地區(qū)43次,中部地區(qū)12次,西部地區(qū)34次(其中包括17次坡耕地資料),分析結(jié)果表明東部地區(qū)點(diǎn)據(jù)密集,中、西部地區(qū)點(diǎn)據(jù)散亂,但亦有一定的變化趨勢(shì),冊(cè)內(nèi)降雨~徑流關(guān)系曲線圖如圖1。

        1.3 回歸模型

        將降雨~徑流關(guān)系線總體分為2個(gè)部分,上半部分為直線,下半部分為冪函數(shù)曲線,以降雨P(guān)+Pa取值到一定數(shù)值為分界線,在相應(yīng)的取值范圍內(nèi)分別進(jìn)行回歸計(jì)算,演算出其回歸方程。

        1.3.1 一元線性回歸

        以降雨P(guān)+Pa為對(duì)象y,凈雨深R為對(duì)象x,表示y和x的線性回歸曲線為:

        已知(x,y)的一組觀測(cè)資料(x1,y1)、(x2,y2)…(xn,yn),根據(jù)最小二乘法原理可以代入求得,求出回歸方程。之后可以反求出函數(shù)x=f(y),即得到R= f(P+Pa)回歸方程。

        圖1 東Ⅰ區(qū)、中Ⅱ區(qū)、西Ⅲ區(qū)降雨~徑流關(guān)系線

        1.3.2 曲線回歸

        以降雨P(guān)+Pa為對(duì)象y,凈雨深R為對(duì)象x,表示y和x的回歸曲線為:

        兩邊同時(shí)取lg,并令Y=lgy,X=lgx,A=lga,則得:

        利用直線回歸求系數(shù)的方法求出系數(shù)A、b,然后將系數(shù)A還原為系數(shù)a,將系數(shù)a、b代入公式(3),即可得到曲線回歸方程,再反求出函數(shù)x=f(y),即得到R=f(P+Pa)回歸方程。

        1.3.3 成果

        根據(jù)上述理論建立黑龍江省旱田排水模數(shù)降雨~徑流關(guān)系回歸模型,分區(qū)成果公式見表1~3。

        表1 黑龍江省東Ⅰ區(qū)旱田排水模數(shù)降雨~徑流關(guān)系回歸方程 mm

        表2 黑龍江省中Ⅱ區(qū)旱田排水模數(shù)降雨~徑流關(guān)系回歸方程 mm

        表3 黑龍江省西Ⅲ區(qū)旱田排水模數(shù)降雨~徑流關(guān)系回歸方程 mm

        2 總結(jié)

        該成果簡(jiǎn)化并精確了現(xiàn)有黑龍江省旱田排水模數(shù)計(jì)算過程,能夠更快、更準(zhǔn)確的計(jì)算出徑流深,提高了計(jì)算效率。部分地區(qū)數(shù)據(jù)點(diǎn)稀疏,曲線的代表性有待提高,合理性及準(zhǔn)確性也需要深一步核查,建立準(zhǔn)確的降雨~徑流關(guān)系曲線。在完善降雨~徑流關(guān)系曲線后,根據(jù)本文上述方法重新進(jìn)行回歸計(jì)算,由此建立的回歸方程會(huì)更準(zhǔn)確更可靠,將更好的指導(dǎo)黑龍江省旱田排水模數(shù)計(jì)算。

        [1]郭元裕.農(nóng)田水利學(xué)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1997:37-39.

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