长历时暴雨强度公式的推算与应用

3.0 闻远设计 2024-05-11 67 4 15.51KB 4 页免费

侵权投诉

长历时暴雨强度公式的推算与应用

近年来,全国范围内极端暴雨事件导致的内涝灾害不断发生,如: “北京 7·21” “、6·23”降雨事件,对

城市的规划建设、社会的经济发展甚至市民的人身安全已经产生了严重的威胁,造成了无法弥补

的后果,因此,能否很好地设计出一个雨水排除系统对城市的排水防涝能力起着决定性作用。城

市排水设计暴雨强度公式深深地影响到城市雨水排除系统的设计和规划。所以,有必要推求出一

个满足现阶段设计需求的暴雨强度公式。

目前市政排水、水利排涝都各自有 1套暴雨强度公式,都不能满足内涝防治工程体系的要求。但

实际上两者都取自同一个降雨资料,只是统计的方法不同,因此,如果能把 2套公式结合起来,推求

出一个针对城市内涝的长历时(24h)设计暴雨强度公式,新推求的公式能够包含于 2个系统当中,

也克服了两者在暴雨频率互通性上的问题。

1 研究方法

本文主要研究长历时暴雨强度公式推求方法,研究的技术路线见图 1。【图 1】

1.1 资料收集

以原始降雨资料作为数据基础,进行资料整理、数据整合工作。

1.2 数据处理

对原始数据进行规范化设计,使其满足数据结构要求,并利用计算机编程技术、数据库技术对原

始数据进行处理,使数据格式满足采样需求。

1.3 样本选取

根据室外排水规范的要求,市政排水由于一般区域较小,选取的降雨历时也较小,一般为

5,10,15,20,30,45,60,90,120min,而水利排涝的一般采样时段比较长,最小为 1h,一般不超过 30d,都

不能满足内涝防治工程设计降雨历时的要求,但是城市内涝防治工程的设计与市政排水设施和水

利排涝设施又是息息相关的,分别为市政排水的下游边界和水利排涝的上游边界,而且目前内涝

防治工程设计降雨雨型采用的采样历时一般为 5,15,30,45,60,90,120,150,180,240,360,720,1

440min。从统计学角度看,3 套体系的设计暴雨都取自同一个降雨过程,如果能在同频率下采用同

一设计降雨,不仅为工程设计带来极大的便利,更可从根本上解决市政和水利设计标准意义不匹

配的问题。

综上所述,本文选取降雨历时为 5,10,15,20,30,45,60,90,120,150,180,240,360,720,1 440min,共15

个。

由于选样方法的不同,采用的重现期范围也会有所不同,本研究因考虑到三套子系统的衔接,故采

用年最大值法每年各选 1个最大值作为分析样本,重现期范围 2~100a。

1.4 频率分析

样本选取结束后,就需要对样本进行理论频率分析,目前中国推求城市暴雨强度公式多采用的频

Ⅲ率分析方法有皮尔逊 (P-Ⅲ)型分布、指数分布和耿贝尔(Gumbel)分布,通过对样本的概率分布

进行分析可确定其适用于哪种频率分析方法。

确定频率分析方法后,根据实测数据和经验频率公式可以绘制出一条经验频率曲线,同时又可以

根据理论频率密度曲线积分绘制出一条理论频率曲线,通过适线法来确定合适的统计参数。本研

究因考虑到市政排水,水利排涝,内涝防治的衔接,在满足适线法基本要求的前提下多考虑重现期

在2~100a 之间的曲线,根据经验点调整每一个历时对应的Cs,Cv 值,直到使该Cs,Cv 值下的理论

频率曲线与样点群适合,记录下最终的Cs 大小,记下相应的Cs/Cv 值。然后,将所有历时的曲线进

行整体调整,使Cs/Cv 值尽可能地接近于某一个值,以成为一簇曲线。根据相应的参数给出相应

频率分布下的重现期(P)、暴雨强度(i)、降雨历时(t)三者之间的关系表。

1.5 公式推求

本研究根据现行给排水设计手册和有关文献,通过频率分析得到的 P-i-t 表,采用了 6种经典的推

求方法(北京法、北京简化法、南京法、曲面最小二乘法、同济大学法和直接拟合法)来推求暴

雨强度公式参数。公式形式:【1】

式中:i 为暴雨强度,单位 mm/min;t 为降雨历时,单位 min;P 为重现期,单位 a。n,A1,b,C 为地区参

数,其值随地域、气象差异的不同而不同。使用以上 6种方法直接求出暴雨强度总公式的参数

值,并算出各种方法的计算误差。

根据规范的要求,以平均绝对均方差和平均相对均方差来计算推求的暴雨强度公式的精度。将得

到的参数A1,C,n,b 分别代入公式中,求出不同方法下总公式的雨强值x,根据此雨强值与上述频率

分析后得到的 P-i-t 表中的雨强值可以计算相应的残差平方和、绝对均方差s11 以及相对均方差

s12。【2】

式中:σ 为残差平方和;m1 为降雨历时统计的个数;m2 为重现期统计的个数;xij 为各参数代入公式

后计算出的雨强(mm/min);xjp, xjp�� 为经频率调整后求解得出的雨强值及其均值(mm/

min);s11,s12 为总公式中每个重现期的绝对均方差以及相对均方差;, s11, s12�� 为总公式的

平均绝对均方差以及平均相对均方差。选出 6种方法中计算得到的误差最小且满足规范要求的

公式参数值。

1.6 长、短历时暴雨强度公式比较

本研究推导的长历时暴雨强度公式与采用年最大值法推求的短历时暴雨强度公式进行比较,虽然

在历时和重现期的选取上不同,但是两者都取自同一个降雨过程的观测资料,也就是同一个样本

数据,而且都是采用相同的选样方法,只是在历时长短上有所差异,在频率分析的适线时,本研究推

求的公式因为历时较长,所以在使 Cs/Cv 值尽可能地接近于某一个值成为一簇曲线时,较短历时

更为复杂,但其适线所遵循的原则都是一样的,在推求公式时,使用以上 6种方法推求的暴雨强度

的总公式都是通过先计算出各单一重现期的暴雨强度公式的参数再推求总公式的参数。反过来,

可以通过总公式来求任何重现期任何历时的暴雨强度,所以本文推求的公式同样可用来作为求短

历时暴雨强度的公式。

但若要对重现期有不同要求(市政:1~10a,本文考虑到 3套子系统的衔接,选择2~100a),那么频率分

布适线时在满足点群趋势下多考虑的范围就会有所差异,本文推导的公式需要多考虑上部和中部

点距,而市政排水多考虑的是中部和下部的点距,这样适线的效果会不同,相同的历时对应下,市政

排水 10a 重现期以下的雨强精确度就会比直接采用长历时精度高。相反的,10a 重现期以上的雨

强精度长历时会比市政排水精度高。

2 实例应用

2.1 北京市暴雨强度公式推求

本文以北京市作为实例,基于北京市的气象资料,运用上述方法对北京市暴雨强度公式进行推

求。采用北京市气象局提供的52a(1961—2012)原始降雨资料,通过编程技术编写降雨记录数据

采集软件,将全部资料换成统一格式的逐分钟降雨量记录电子数据文档,并选取

5,10,15,20,30,45,60,90,120,150,180,240,360,720,1 440min,共15 个历时降雨数据作为降雨的样本

点进行频率分析,经过对样本的概率分布的研究得出本地区降雨基本符合P-Ⅲ 分布的曲线类

型。各历时样本拟合的 P-Ⅲ 型分布曲线见图 2。【图 2略】

根据相应的参数给出相应频率分布下的 P-i-t 关系表,见表1。使用上述的 6种方法直接求出暴雨

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

免费 4人已下载

立即下载

摘要：

长历时暴雨强度公式的推算与应用近年来,全国范围内极端暴雨事件导致的内涝灾害不断发生,如:“北京7·21”“、6·23”降雨事件,对城市的规划建设、社会的经济发展甚至市民的人身安全已经产生了严重的威胁,造成了无法弥补的后果,因此,能否很好地设计出一个雨水排除系统对城市的排水防涝能力起着决定性作用。城市排水设计暴雨强度公式深深地影响到城市雨水排除系统的设计和规划。所以,有必要推求出一个满足现阶段设计需求的暴雨强度公式。目前市政排水、水利排涝都各自有1套暴雨强度公式,都不能满足内涝防治工程体系的要求。但实际上两者都取自同一个降雨资料,只是统计的方法不同,因此,如果能把2套公式结合起来,推求出一个针对...

展开>> 收起<<

长历时暴雨强度公式的推算与应用.docx

共4页,预览2页

还剩页未读，继续阅读

长历时暴雨强度公式的推算与应用

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: