水文分析与计算——频率分析及洪水流量过程

//频率分析.h
void PinLvFenXi()
{
	using namespace std;
	const int NYear = EndYear - 1862 + 1,//调查考证期(1862-2000)
		L = 1,//实测期特大洪水个数
		a = 2,//考证期及实测期特大洪水个数
		YearSuperYearW[a] = {1903, 1975},//特大洪水年份
		SuperYearW[a] = {21000, 12300};//特大洪水值
	int order;//降序的序号
	double AverageMaxYearW[J] = {0},
		HundredYearW[J] = {0},//不同年极值的百年一遇设计值
		K,//模比系数
		Cv = 0;//变差系数近似无偏估计值
		ofstream outfile;
		outfile.open("outfile_YearW_P.txt");


	outfile<<setw(10)<<"年份"<<setw(10)<<"最大1日"
			<<setw(10)<<"降序序号"<<setw(10)<<"经验频率"<<endl;
	outfile<<"调查考证期："<<endl;
	for(int M = 0; M < a; M++)//最大1日特大洪水经验频率
		outfile<<setw(10)<<YearSuperYearW[M]<<setw(10)<<SuperYearW[M]
			<<setw(10)<<M+1<<setw(10)<<(double)(M+1)/(NYear+1)<<endl;
	outfile<<"实测期："<<endl;
	for(int i = 0; i < Y; i++)
	{//最大1日实测洪水经验频率
		for(int M = 0; M < a; M++)
			if(StartYear+i == YearSuperYearW[M])
			{				
				outfile<<setw(10)<<YearSuperYearW[M]<<setw(10)<<SuperYearW[M]
					<<setw(10)<<"已计入特大洪水"<<endl;
				i++;
				M = 0;//再检验i++
			}
		if(i == Y) break;
		AverageMaxYearW[0] += MaxYearW[i][0];
		outfile<<setw(10)<<StartYear+i<<setw(10)<<MaxYearW[i][0];
		order = 1;//从1开始降序排序的(忽略L个特大洪水)
		for(int j = 0; j < Y; j++)
			if(MaxYearW[i][0]<MaxYearW[j][0]) order++;
		outfile<<setw(10)<<order - L<<setw(10)<<(double)(order - L)/(Y+1)<<endl;
	}
	AverageMaxYearW[0] *= ((NYear - a)/(Y - L));
	for(int M = 0; M < a; M++)
		AverageMaxYearW[0] += SuperYearW[M];
	AverageMaxYearW[0] /= NYear;//得到最大1日洪水的多年平均值
	for(int i = 0; i < Y; i++)
	{//计算最大1日洪水的变差系数
		for(int M = 0; M < a; M++)
			if(StartYear+i == YearSuperYearW[M])
			{				
				i++;
				M = 0;//再检验i++
			}
		if(i == Y) break;
		Cv += pow(MaxYearW[i][0] - AverageMaxYearW[0], 2);
	}
	Cv *= ((NYear - a)/(Y - L));
	for(int M = 0; M < a; M++)
		Cv += pow(SuperYearW[M] - AverageMaxYearW[0], 2);
	Cv = pow(Cv/(NYear - 1), 0.5)/AverageMaxYearW[0];


	outfile<<endl<<endl<<setw(10)<<"年份";
	for(int k = 1; k < J; k++)//其他年极值洪水经验频率
		outfile<<setw(7)<<"最大"<<NumJ[k]<<"日"
			<<setw(10)<<"降序序号"<<setw(10)<<"经验频率";
	outfile<<endl;
	for(int i = 0; i < Y; i++)
	{//算经验频率
		outfile<<setw(10)<<StartYear+i;
		for(int k = 1; k < J; k++)
		{
			outfile<<setw(10)<<MaxYearW[i][k];
			order = 1;//从1开始降序排序的
			for(int j = 0; j < Y; j++)
				if(MaxYearW[i][k]<MaxYearW[j][k]) order++;
			outfile<<setw(10)<<order<<setw(10)<<(double)order/(Y+1);
		}
		outfile<<endl;
	}
	outfile.close();

	for(int k = 1; k < J; k++)
	{//算其他年极值的多年平均值
		for(int i = 0; i < Y; i++)
			AverageMaxYearW[k] += MaxYearW[i][k];
		AverageMaxYearW[k] /= Y;
	}
	cout<<"年极值系列频率分析——理论频率曲线参数初值如下："<<endl;
	for(int k = 0; k < J; k++)
	{//计算其他年极值的变差系数
		if(k != 0)
		{
			Cv = 0;
			for(int i = 0; i < Y; i++)
			{
				K = MaxYearW[i][k]/AverageMaxYearW[k];
				Cv += pow(K - 1, 2);
			}
			Cv = pow(Cv/(Y - 1), 0.5);
		}
		cout<<"最大"<<NumJ[k]<<"日"<<"多年平均值=  "<<AverageMaxYearW[k]<<endl
			<<"变差系数近似无偏估计值Cv = "<<Cv<<endl<<endl;
	}



	//推求设计洪水过程线
	double ClassicalMonthQ[31],//典型洪水月流量
		ForcastQ[31],//设计洪水过程
		MaxClassicalYearW[J],//典型洪水的极值洪量
		RatioW[J];//同频率倍比
	int date[J];//记录典型年极值时段，判断是否为包含关系
	ifstream infile;
	infile.open("infile_ClassicalWprocess.txt");
	for(int i = 0; i < 31; i++)
		infile>>ClassicalMonthQ[i];
	infile.close();
	outfile.open("outfile_ForecastWprocess.txt");

	for(int k = 0; k<J; k++)
	{//求典型洪水的极值洪量
		 MaxClassicalYearW[k] = 0;//初始化
		 for(int j = 0; j < 31 - NumJ[k] + 1; j++)
		 {
			 temp_W = 0;//初始化
			 for(int n = 0; n < NumJ[k]; n++)
				 temp_W += ClassicalMonthQ[j + n];
			 if(temp_W >MaxClassicalYearW[k])
			 {
				MaxClassicalYearW[k] = temp_W;//(m3/s*月)
				date[k] = j;
			 }
		 }
		 cout<<"最大"<<NumJ[k]<<"日的时段：1975年8月"
			 <<date[k]+1<<"日至"<<date[k]+NumJ[k]<<"日"<<endl;
	}
	cout<<"由以上时段包含关系判断典型洪水选取是否合适！"
		<<"合适请输入1，否则请关闭！"<<endl;
	cin>>order;
	if(order == 1)
	{
		cout<<"输入由理论频率曲线得到的百年一遇设计值："<<endl;
		for(int k = 0; k < J; k++)
		{//求同频率放大倍比
			cout<<"最大"<<NumJ[k]<<"日  "
				<<"典型洪水："<<MaxClassicalYearW[k]
				<<"     设计洪水：";
			cin>>HundredYearW[k];
			if( k == 0) RatioW[k] = HundredYearW[k]/MaxClassicalYearW[k];
			else RatioW[k] = (HundredYearW[k] - HundredYearW[k - 1])/(MaxClassicalYearW[k] - MaxClassicalYearW[k - 1]);
		}
		for(int k = 0; k < J; k++)
		{//求设计洪水过程
			for(int i = date[k]; i < date[k]+NumJ[k]; i++)
			{
				if(k == 0)	ForcastQ[i] = ClassicalMonthQ[i]*RatioW[k];
				else if(i < date[k-1]|| i>=date[k-1]+NumJ[k-1])
					ForcastQ[i] = ClassicalMonthQ[i]*RatioW[k];
			}
		}
		outfile<<setw(10)<<"典型洪水"<<setw(10)<<"设计洪水"<<endl;
		for(int i = date[J - 1]; i < date[J - 1] + NumJ[J - 1]; i++)
			outfile<<setw(10)<<ClassicalMonthQ[i]<<setw(10)<<ForcastQ[i]<<endl;
		outfile.close();
		cout<<"频率分析已结束，请关闭！"<<endl;
		cin>>Cv;//控制台暂停
	}
}