《水利水电工程设计计算程序集》程序说明文件.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流水利水电工程设计计算程序集程序说明文件.精品文档.水利水电工程设计计算程序集程序说明文件水利工程网yeguiren 整理收集欢迎共享您手头的水利软件Email：serviceA-1 直线相关计算程序一、功能 本程序用于计算Xi、Yi两系列直线相关方程式的a、b值，相关系数r值、相关系数的标准差sr及机误Er。两系列的标准差sx、sy值，已知X值可以插补Y值，并可以自动转换自变量和倚变量计算上述各值。二、方法概述及计算公式Xi、Yi为两系列的对应观测值，若（Xi、Yi）点据分布在一直线附近，则认为X、Y之间具有直线相关关系。按照最小二乘原理配合

2、一条最佳的直线，此直线称为回归直线，方程式为：式中：用相关系数r反映其相关程度：相关系数的标准差：相关系数的机误：当|r|4Er| 时，说明Xi、Yi两系列相关关系密切。Xi系列的标准差：Yi系列的标准差：Xi系列的均值：Yi系列的均值：三、数据文件顺序 系列项数，Xi系列值（拉萨站），Yi系列值（唐加站）四、操作方法 启动本程序后，点击数据来源介面，点击算例数据文件，算例的数据即进入相应的数据框中，然后点击计算，即得算例的文本结果和图形结果。 在数据框中填入自己的数据，以自己命名的文件存盘，可将自己工程的数据存为数据文件，点击计算，即得文本结果和图形结果。计算结果为汉字的计算书，一目了然。图

3、形文件可插入计算书中。五、算例现有拉萨、唐加两侧站17年9月份的对应径流系列，据分析拉萨与唐加站具有直线相关关系，用此程序计算拉萨唐加站的回归方程、相关系数、标准差、机误及系列均值，并转换自变量和倚变量再计算上述各值。原始资料年份 拉萨 唐加 年份 拉萨 唐加1963 826 642 1976 519 4561964 1020 761 1977 532 4221965 475 381 1978 458 3671966 984 755 1979 579 4501967 430 377 1980 735 6051968 431 365 1981 452 3851973 543 444 1982 4

4、13 3991974 764 577 1983 309 283 1975 674 566 此算例的数据文件名为：A-1.INT，17826,1020,475,984,430,431,543,764,674,519,532,458,579,735,452,413,309642,761,381,755,377,365,444,577,566,456,422,367,450,605,385,399,283 计算结果为：A-1.OUT * 直线相关计算书 A-1 *(一) 原始资料 I X(I) Y(I) I X(I) Y(I) 1 826.000 642.000 10 519.000 456.000

5、 2 1020.000 761.000 11 532.000 422.000 3 475.000 381.000 12 458.000 367.000 4 984.000 755.000 13 579.000 450.000 5 430.000 377.000 14 735.000 605.000 6 431.000 365.000 15 452.000 385.000 7 543.000 444.000 16 413.000 399.000 8 764.000 577.000 17 309.000 283.000 9 674.000 566.000(二) 计算结果: 相关系数 r= 0.99

6、0 回归直线方程 a= 77.697 b= 0.682 Y= 77.697+ 0.682X 相关系数标准差 Kr= 0.005 相关系数的机误 Er= 0.003 Yi系列标准差 Ky= 141.391 Xi系列标准差 Kx= 205.400 * 均 值 * X= 596.706 Y= 484.412 * 插补 y 值 * X Y 502.000 419.860 610.000 493.473 442.000 378.964 526.000 436.218 * 自变量x与倚变量y互换后，重新计算上述各值。 *(二) 计算结果: 相关系数 r= 0.990 回归直线方程 a= -100.078

7、b= 1.438 Y= -100.078+ 1.438X 相关系数标准差 Kr= 0.005 相关系数的机误 Er= 0.003 Yi系列标准差 Ky= 205.400 Xi系列标准差 Kx= 141.391 * 均 值 * X= 484.412 Y= 596.706A-2 三参数幂函数曲线拟合程序作者 陈 沂（水电部天津勘测设计院）一、程序功能本程序以三参数函数Y=axb+c作为数学模型，采用最小二乘法对一组实验（或实测）数据进行拟合。例如水文上经常使用的水位流量、水位库容曲线等，使用本程序能得到比较满意的结果。二、计算方法和公式将Y=axb+c改写为Y=ax+c的直线方程，其中X=xb。对

8、于同一类型曲线的b值往往比较稳定，便于优选。对Y=ax+c进行拟合时，以差值平方和作为拟合的目标函数，使其最小。求a、c。 根据回归分析的原理可分别求得：b值为幂函数中未知数的指数，比较稳定。可采取指定优选范围及精度的方法优选求得当b值已知时，所X=xb可反求X值，进而推求Y值。三、数据文件 数据顺序为：数组对数n,成对数组数据Xi,Yi,b值优选较小值B1，b值优选较大值B2，b值优选的精度E四、操作方法 启动本程序后，点击数据来源介面，点击算例数据文件，算例的数据即进入相应的数据框中，然后点击计算，即得算例的文本结果。 在数据框中填入自己的数据，以自己命名的文件存盘，可将自己工程的数据存为

9、数据文件，点击计算，即得文本结果。计算结果为汉字的计算书，一目了然。五、算例已知实测流量水位点据，要求进行三参数幂函数曲线拟合。输入N=6和流量水位值：Q(x) 0 75 350 920 1710 2880H(y) 52.0 53.0 54.0 55.0 56.0 57.0B1=0, B2=2, E=0.02 数据文件为A-2.INT6,0,75,350,920,1710,2880,52.0,53.0,54.0,55.0,56.0,57.0_ 计算结果文件为：A-2.OUT* 三参数幂函数曲线拟合计算书 *(一）、基本数据 N X(I) Y(I) 0 0.000 52.000 1 75.000

10、 53.000 2 350.000 54.000 3 920.000 55.000 4 1710.000 56.000 5 2880.000 57.000（二）、* 输入b值优选范围和精度要求 * 幂函数中未知数系数 a = 0.15520幂函数中未知数指数 b = 0.43614幂函数中常数项 c = 51.99003相关分析中相关系数平方 r*r= 0.99988Y( 0 )= 51.990Y( 1 )= 53.010Y( 2 )= 53.987Y( 3 )= 55.035Y( 4 )= 55.980Y( 5 )= 56.998回代计算中平均误差 Dcp= 0.01492回代计算中最大误差

11、 Dmax= 0.03455Y = 0.1550 X 0.43600+ 51.99000（三）、* 确定b值重新计算 ，打印采用成果 *幂函数中未知数系数 a = 0.15041幂函数中未知数指数 b = 0.44000幂函数中常数项 c = 52.00016相关分析中相关系数平方 r*r= 0.99990Y( 0 )= 52.000Y( 1 )= 53.005Y( 2 )= 53.980Y( 3 )= 55.029Y( 4 )= 55.979Y( 5 )= 57.005回代计算中平均误差 Dcp= 0.01347回代计算中最大误差 Dmax= 0.02950Y = 0.1500 X 0.44

12、000+ 52.00000A-3 水文频率计算程序作者 马 明（新疆水利水电勘测设计院）一、程序功能 本程序可一次完成一个水文系列频率计算的全部工作，对连续系列和不连续系列均为适用。本程序完成的工作内容包括：系列排队、计算经验频率及统计参数值、通过优选P-型曲线的参数Cv、C5值进行适线或用目估法适线、绘制频率曲线图、计算所采用的频率曲线的各设计频率下的设计值等。 为满足工程的实际需要，本程序除可用优选统计参数的方法适线外，还可用目估适线法进行适线。因为本程序在用优选法适线时，对各经验点据是给以等权重的处理。而当需要对各点据给以非等权重的处理时（如：设计洪水中要求多照顾首几项洪水；在年径流计算

13、时要多照顾末端；或由于基本资料精度差等），单用优选法就不合适，此时可改用目估适线法。为了减少目估适线时的盲目性，实际使用时，一般采用优选与目估适线相结合的方法，即先用优选法选出一条通过点群中心的频率曲线。在此基础上再用目估的方法对优选出的参数Cv、Cs做少许调整，重新适线，以达到对各点据给以不同权重的目的，获得满意的结果。本程序在一张图上最多可绘五条频率曲线（用彩色加以区别），以供适线之用。 本程序经多年实际应用，证明具有操作简便、灵活、迅速、实用等特点。二、方法概要1经验频率及统计参数的计算经验频率的计算采用设计规范中推荐的公式计算，统计参数用矩法公式。连续系列：不连续系列：特大洪水：实测洪

14、水：式中：N-重现期 n-实测值个数 a-特大值项数 L-从实测值中抽出的特大值项数 M-特大值排序 1（a-L） m-实测值排序 1n2.优选参数的数学模型及优选方法P-型频率曲线的形状取决于其密度函数中的三个参数Q、Cv、Cs。以上由矩法计算的统计参数，其中Q的抽样误差较小，故在适线时直接采用，不做修正。主要通过优选参数Cv、Cs来达到配线目的。优选参数的准则采用经验点据与理论频率曲线离差平方和最小，即目标函数为：式中：S-离差平方和 n-水文要素实测值（包括调查）个数 Q-水文要素实测值； Q-对应于实测值的理论值。求解此函数的最小值勤属多元函数寻优问题。多元函数寻优问题求解方法很多，根

15、据此函数特点，这里采用模式搜索法中的单纯形加速法优选Cv，Cs。经实际应用证明，此法收敛速度较快，并且有足够的精度。寻优原理可参阅有关优化方面的书籍，限于篇幅，这里不做介绍。目标函数中Qi的计算是利用以Cs及频率P为参数的离均系数p值表按下式计算：式中i值由给定Cs及Pi值用二元三点插值法计算。3频率曲线图的绘制 概率格纸的横坐标是以P=50%处的坐标为对称点。其余各频率的坐标与原点P=50%处的相对距离l需要用标准正态分布的积分曲线来进行换算。由于PC-1500机计算中心速度较慢，计算上述积分曲线很费时，所以这里用正态分布积分曲线的近似公式计算：其中 b0=1.570796288 b1=3.

16、706987906 E-2b2=-8.364353589 E-4 b3=-2.250947176 E-4b4=6.841218299 E-6 b5=5.824235515 E-6b6=-1.04527497 E-6 b7=8.360937017 E-8b8=-3.231081277 E-9 b9=3.657763036 E-11b10=6.936233982 E-13 为便于绘图，需给l加上3.090，即把P=50%的原点移至P=0.1%处再乘以比例系数Z（本程序取横坐标P的范围为0.1%99%，其相对距离为5.416，取打印纸的纵向步数为420步，则Z=420/5.416），即把相对距离l换

17、算成打印机纸上的纵向步数，同理可点绘经验频率点据及绘制频率曲线。三、数据文件顺序若为连续系列:站名,C,系列项数,连续系列第一个年份,以下为连续系列值。若为不连续系列:站名,D,重现期,连续系列项数,特大值项数,实测值中抽出的特大值项数,第一个特大值年份,特大值,第二个特大值年份,特大值, .连续系列第一个年份,以下为连续系列值.。四、操作方法 启动本程序后，点击数据来源介面，点击算例数据文件，算例的数据即进入相应的数据框中，然后点击计算，即得算例的文本结果和图形结果。 在数据框中填入自己的数据，以自己命名的文件存盘，可将自己工程的数据存为数据文件，点击计算，即得文本结果和图形结果。计算结果为

18、汉字的计算书，一目了然。图形文件可插入计算书中。五、算例例1：某水电站年径流频率计算。数据文件为A-31.INT算例1,C,33,1952,114118,116,105,122,88.8,141,132,107,94.8,94,113,114,101,104,92.8,97.1116,122,145,119,111,83.1,93.5,104,88.5,95.3,92.5,115,94.5,107,90.9,89.1 计算结果文件为A-31.OUT* 水文频率计算 A-3X * 站名: 算例1 一. 基 本 数 据实测系列项数 n= 33 序 原序号 值 序 原序号 值 1 1952 114.

19、00 2 1953 118.00 3 1954 116.00 4 1955 105.00 5 1956 122.00 6 1957 88.80 7 1958 141.00 8 1959 132.00 9 1960 107.00 10 1961 94.80 11 1962 94.00 12 1963 113.00 13 1964 114.00 14 1965 101.00 15 1966 104.00 16 1967 92.80 17 1968 97.10 18 1969 116.00 19 1970 122.00 20 1971 145.00 21 1972 119.00 22 1973 11

20、1.00 23 1974 83.10 24 1975 93.50 25 1976 104.00 26 1977 88.50 27 1978 95.30 28 1979 92.50 29 1980 115.00 30 1981 94.50 31 1982 107.00 32 1983 90.90 33 1984 89.10 二. 计 算 结 果 经 验 频 率 序 原序号 值 频率(%) 序 原序号 值 频率(%) 1 1971 145.00 2.94 2 1958 141.00 5.88 3 1959 132.00 8.82 4 1956 122.00 11.80 5 1970 122.00

21、14.70 6 1972 119.00 17.60 7 1953 118.00 20.60 8 1954 116.00 23.50 9 1969 116.00 26.50 10 1980 115.00 29.40 11 1964 114.00 32.40 12 1952 114.00 35.30 13 1963 113.00 38.20 14 1973 111.00 41.20 15 1960 107.00 44.10 16 1982 107.00 47.10 17 1955 105.00 50.00 18 1966 104.00 52.90 19 1976 104.00 55.90 20 1

22、965 101.00 58.80 21 1968 97.10 61.80 22 1978 95.30 64.70 23 1961 94.80 67.60 24 1981 94.50 70.60 25 1962 94.00 73.50 26 1975 93.50 76.50 27 1967 92.80 79.40 28 1979 92.50 82.40 29 1983 90.90 85.30 30 1984 89.10 88.20 31 1957 88.80 91.20 32 1977 88.50 94.10 33 1974 83.10 97.10 统 计 参 数 值均值 Qa= 107.00

23、CV= 0.143 CS= 0.709 R= 5 参 数 优 选 值CV= 0.157 CS= 1.023 R= 6.527 理 论 频 率 曲 线 设 计 值 表Qa= 107.00 CV= 0.160 CS= 1.040 R= 6.500频率P(%) KP 设计值QP 频率P(%) KP 设计值QP 0.010 1.968 210.545 30.000 1.060 113.411 0.100 1.734 185.547 40.000 1.013 108.388 0.200 1.662 177.795 50.000 0.973 104.085 0.500 1.564 167.327 60.0

24、00 0.936 100.171 1.000 1.488 159.193 70.000 0.901 96.378 2.000 1.409 150.814 80.000 0.864 92.436 3.000 1.362 145.785 90.000 0.821 87.827 5.000 1.301 139.254 95.000 0.792 84.704 10.000 1.214 129.948 97.000 0.776 82.982 20.000 1.120 119.879 99.000 0.750 80.29830.000 1.060 113.411 100.000 0.693 74.123

25、例2：水电站洪水频率计算数据文件为A-32.INT算例2,D,90,26,4,21896,4400,1914,4900,1955215,1930,2860,368,193,5670,1330,338,427,2180,4050,837,69.7,276,355,200,561,1260,298,515,383,79.7,190,67.6,608,640_ 计算结果文件为A-32.OUT* 水文频率计算 A-3X * 站名: 算例2 一. 基 本 数 据重现期 N= 90 实测系列项数 n= 26特大值项数 a= 4 实测系列中抽出的特大值项数 L= 2 序 原序号 值 序 原序号 值 1 18

26、96 4400.00 2 1914 4900.00 1 1955 215.00 2 1956 1930.00 3 1957 2860.00 4 1958 368.00 5 1959 193.00 6 1960 5670.00 7 1961 1330.00 8 1962 338.00 9 1963 427.00 10 1964 2180.00 11 1965 4050.00 12 1966 837.00 13 1967 69.70 14 1968 276.00 15 1969 355.00 16 1970 200.00 17 1971 561.00 18 1972 1260.00 19 1973

27、 298.00 20 1974 515.00 21 1975 383.00 22 1976 79.70 23 1977 190.00 24 1978 67.60 25 1979 608.00 26 1980 640.00 二. 计 算 结 果 经 验 频 率 序 原序号 值 频率(%) 序 原序号 值 频率(%) 1 1960 5670.00 1.10 2 1914 4900.00 2.20 3 1896 4400.00 3.30 4 1965 4050.00 4.40 5 1957 2860.00 8.22 6 1964 2180.00 12.00 7 1956 1930.00 15.90

28、8 1961 1330.00 19.70 9 1972 1260.00 23.50 10 1966 837.00 27.30 11 1980 640.00 31.20 12 1979 608.00 35.00 13 1971 561.00 38.80 14 1974 515.00 42.60 15 1963 427.00 46.50 16 1975 383.00 50.30 17 1958 368.00 54.10 18 1969 355.00 57.90 19 1962 338.00 61.80 20 1973 298.00 65.60 21 1968 276.00 69.40 22 195

29、5 215.00 73.20 23 1970 200.00 77.10 24 1959 193.00 80.90 25 1977 190.00 84.70 26 1976 79.70 88.50 27 1967 69.70 92.40 28 1978 67.60 96.20 统 计 参 数 值均值 Qa= 856.00 CV= 1.293 参 数 优 选 值CV= 1.529 CS= 3.142 R= 2.055 理 论 频 率 曲 线 设 计 值 表Qa= 856.00 CV= 1.500 CS= 3.000 R= 2.000频率P(%) KP 设计值QP 频率P(%) KP 设计值QP 0

30、.010 16.525 14145.401 30.000 1.035 885.532 0.100 11.728 10039.168 40.000 0.660 564.532 0.200 10.307 8823.220 50.000 0.407 348.820 0.500 8.455 7237.480 60.000 0.234 199.876 1.000 7.076 6057.484 70.000 0.118 101.008 2.000 5.728 4903.168 80.000 0.046 39.376 3.000 4.956 4241.908 90.000 0.010 8.560 5.000

31、 4.004 3427.852 95.000 0.002 2.140 10.000 2.770 2371.120 97.000 0.001 0.856 20.000 1.630 1395.280 99.000 -0.000 -0.428 30.000 1.035 885.532 100.000 -0.000 -0.428A-3 水文频率计算程序作者 马 明（新疆水利水电勘测设计院）一、程序功能 本程序可一次完成一个水文系列频率计算的全部工作，对连续系列和不连续系列均为适用。本程序完成的工作内容包括：系列排队、计算经验频率及统计参数值、通过优选P-型曲线的参数Cv、C5值进行适线或用目估法适线、绘制频率曲线图、计算所采用的频率曲线的各设计频率下的设计值等。 为满足