海河口潮位數(shù)理統(tǒng)計分析

海河口潮位數(shù)理統(tǒng)計分析

海河支流是一條重要的海上通道，與渤海流域相連。河口位于天津市濱海新區(qū)，是朝河。確定合理的河口設計潮位對海河干流治理和天津市防洪規(guī)劃具有重要的意義。1強化強化特征,穩(wěn)定性統(tǒng)計潮位變化復雜,影響潮位變化的因素很多。目前仍采用數(shù)理統(tǒng)計方法進行潮位分析,國內外學者的研究成果表明,由實測高潮位組成的樣本,各元素是相互獨立的隨機變量。隨著樣本元素增多,當元素個數(shù)n>30時,統(tǒng)計特征趨于穩(wěn)定。潮位分布線型主要有P-Ⅲ型分布和Gumbel分布2種形式。1.1分布p-ii分布密度函數(shù)為:1.2格姆分布分布密度函數(shù)為:2采用海口設計潮位計算2.1潮位和主潮位分析海河口曾有多處驗潮站,但多數(shù)站點的觀測年限較短,且資料不完整,計算選用觀測年限在30年以上且資料完整的六米和海河閘2個驗潮站的1959—1992年最高潮位及汛期最高潮位資料,同時對北炮臺站年最高潮位和汛期最高潮位資料進行分析。根據(jù)歷年地面沉降觀測值對1959年以來的潮位觀測值進行修正,測站基本情況詳見表1。2.2潮位值的測定在六米和海河閘站的觀測資料中,1992年的年最高潮位分別達到4.83m,較一般年份高出很多,應做特大值處理。在近百年中1885年曾出現(xiàn)過1次強潮,但具體潮位值難以確定。1939年北炮臺站觀測值為4.63m,但北炮臺站處在感潮河段(當時未建海河閘),其多年平均值較海河閘站低0.22m,所以確定1992年高潮位重現(xiàn)期約為50~100年。2.3參數(shù)估算均值(數(shù)學期望)采用矩法計算:CV值采用矩法估算:經驗頻率計算公式為:分布參數(shù)詳見表2。2.4擬合頻率曲線采用P-Ⅲ型和Gumbel型2種分布型式分別分析出六米站、海河閘和北炮臺站不同設計頻率相應的設計潮位,成果詳見表3。由擬合頻率曲線可以看出,P-Ⅲ型與Gumbel型計算出的結果相近,但擬合成果P-Ⅲ型優(yōu)于Gumbel型。所以推薦采用P-Ⅲ型分布推求設計潮位。3成就的可靠性分析3.1錯誤的檢測參數(shù)估算后,對所選用的分布線型是否合理進行分析。3.1.1潮位參數(shù)的確定由于北炮臺、六米站及海河閘的距離很近,對是否可將北炮臺與六米站或海河閘做為同一系列進行計算,這里應用t檢驗法進行分析。由計算成果可知,北炮臺站年潮位系列參數(shù):X=3.78,Cv=0.07,S=0.26,n=53。則統(tǒng)計量:3.1.2研究方法(1)數(shù)學期望(均值):按照上文2.3中的(3)式計算。(2)方差σ2的檢驗:X2檢驗法。已知:總體方差S=0.316,樣本方差σ0=0.28,則統(tǒng)計量ns2/σ02=43.3。取顯著水平α=0.05,由自由度n-1=33及所對應的2個臨界值得:說明方差一致。即:樣本參數(shù)與總體是一致的,具有較好的代表性。3.1.3非參數(shù)測試計算統(tǒng)計量:由以上成果可以看出,P-Ⅲ型曲線適于在潮位分布計算中應用。3.2均方誤差的影響由于潮位是隨機變量,采用頻率分析法推求設計潮位有均方誤差σxp。為了安全起見,通常要在設計值上加上均方誤差作為安全修正值。均方誤差計算公式為:4潮位曲線對比根據(jù)驗潮站六米站、海河閘和北炮臺1959—1992年的潮位資料,由P-Ⅲ型分布和Gumbel型分布設計潮位,P-Ⅲ型分布的擬合效果較優(yōu);經參數(shù)檢驗,P-Ⅲ型頻率曲線更適于在潮位分布中的計算應用。因此,P-Ⅲ型分布適宜應用于推求設計潮位。Cs應用配線法估計。六米站年潮位系列參數(shù):X1=3.95,Cv1=0.08,S1=0.316,n1=34。海河閘年潮位系列參數(shù):X2=4.00,Cv2=0.074,S2=0.31,n2=35。由自由度n1+n-2=85取顯著水平α=0.05得t=1.98,則P(T北炮臺~六米站>1.98)=0.95;由自由度n2+n-2=86取顯著水平α=0.05得t=1.98,則P(T北炮臺~海河閘>1.98)=0.95。所以,前后兩段的潮位是取自不同的系列,經檢驗可知,北炮臺與六米站或與海河閘的潮位是相互獨立的,來自2個總體的2個樣本,故不能將北炮臺與六米站或與海河閘組合計算。X=3.95,Cv=0.08,Cs=1.40,且n=34,采用k=6,Pi=1/6=0.1667,Npi=5.667(i=1~6)。根據(jù)上述參數(shù)及Pi值可在頻率曲線上求得5個分位點,即:Y1=4.22,Y2=4.02,Y3=3.88,Y4=3.77,Y5=3.67。根據(jù)分位點,由樣本差得fi,詳見表4。由自由度k-r-1=6-3-1=2,顯著水平α=0.05得X20.05=5