常州市区设计暴雨公式及雨型研究

通过对常州雨量站1983～2015年16种历时年最大暴雨强度系列的频率分析,确定各历时的设计暴雨;采用高斯-牛顿法率定暴雨强度公式参数,分别得到总历时180、1 440min的暴雨强度公式;采用芝加哥法、PC法推求总历时180min的设计雨型,采用同频率法推求总历时1 440min的设计雨型。该结果可为常州市区排水治涝、海绵城市建设提供依据。     

上海市杨浦区设计面暴雨量与设计暴雨雨型研究

选择上海市杨浦区作为试验区域,对极端性天气下不同重现期和不同历时的设计面暴雨量、设计暴雨雨型进行计算。设计面雨量的计算利用研究区附近3个站点3种历时1978~2015年的降雨资料及上海市频率曲线参数的等值线图插值进行频率计算,得到各重现期的设计面暴雨量;设计暴雨雨型的计算利用江湾站2001~2015年逐分钟暴雨资料,先用模糊识别法进行雨型分类,然后用PC法分别对单峰型和双峰型暴雨进行雨型设计,得到具有代表性的杨浦区设计暴雨雨型。     

短历时暴雨频率分布及暴雨公式研究

短历时暴雨频率分布及暴雨公式作为城镇雨涝和小流域设计洪水计算的重要基础模型,可为城市排水系统规划设计和小流域山洪灾害防治等提供依据。以宝鸡气象站为例,选取1981~2017年11个短历时统计时段的年最大暴雨量资料,采用线性矩法估计参数,分析常用的13种频率分布在短历时暴雨频率计算中的适应性;分别基于实测雨强和最优频率分布计算雨强,应用麦夸尔特法和遗传算法求解了四参数暴雨公式参数,并与宝鸡站现行暴雨公式进行比较分析。结果表明,对数皮尔逊Ⅲ型分布(LP-Ⅲ)在短历时暴雨频率分析计算时适应性更强;遗传算法更适宜于暴雨公式参数估计;实测雨强推求的暴雨公式精度优于最优频率分布计算雨强推求的暴雨公式;依据实测雨强基于遗传算法的宝鸡站暴雨公式相对现行暴雨公式更安全,可作为该区域防洪排涝设计的依据。     

基于LID组合措施的张家港中心城区雨洪控制效果模拟研究

针对城市化发展迅速,单一的灰色基础设施已不能满足现代化城市排水需求而造成城市内涝频频发生的问题,利用SWMM软件构建张家港中心城区排水防涝模型,并选用适合城市排水防涝计算的综合设计雨型作为模型的上边界输入,模拟现状条件和4种LID组合方案下地表径流量、溢流节点个数和超载管道个数的削减情况,分析了研究区雨洪控制效果.结果...     

基于聚类分析的短历时暴雨雨型研究

暴雨雨型直接影响着洪峰流量的大小及洪水过程,研究暴雨雨型可为防洪排涝、山洪灾害防治提供科学依据.根据陕西省宝鸡气象站1981～2017年自记降雨资料,采用Ward聚类分析法对120场暴雨做了分类研究,从多角度分析了雨型的发生规律,初步探讨了雨型与山洪内涝的关系.结果 表明,聚类分析法在雨型分类中具有较好的适用性;宝鸡气...     

安庆市短历时暴雨强度公式推求

为推求受近年极端天气影响下的安庆市短历时暴雨强度公式,首先收集了安庆市1983~2012年的暴雨整编资料,采用年最大值法选取了10个历时下的雨强样本;然后采用P-Ⅲ型、指数和耿贝尔分布曲线进行适线,确定了P-Ⅲ型分布曲线为其理论频率曲线,得到了10个历时下各频率对应的雨强;采用高斯—牛顿法推求了各单一重现期下的暴雨强度分公式和所有重现期下暴雨强度总公式的参数。误差检验发现暴雨强度分公式的精度符合要求;而暴雨强度总公式的精度达不到要求,进而分析了精度达不到要求的原因。除个别历时下的雨强外,单一重现期下的新公式计算的雨强值均大于1981版暴雨强度分公式计算的雨强值,其中2年、5年一遇的雨强值比1981版公式计算的相应雨强值偏大1.4%~20.4%,计算结果与近年来安庆市受极端天气影响下的短历时降雨强度增大的趋势相一致。推荐使用暴雨强度分公式计算相应重现期下各历时的暴雨强度,其他重现期下的暴雨强度公式参数采用已知重现期下的暴雨强度分公式的参数内插获得。     

城市地表暴雨产流模型及应用

为适应城市暴雨过程及地表特性,结合城市水文学及水力学原理,采用芝加哥雨型对暴雨进行时程分配,建立了不透水区、透水区及混合区的产流模型。对不透水区,在Linsley产流模型的基础上,结合径流系数对原模型做出了适当改进,建立了适合城市不透水区的产流模型;对透水区,将下渗能力分配曲线和蓄水容量分配曲线耦合,按照二者的产流原理,形成了扣除截留、下渗损失的产流模型;对混合区则结合不透水部分和透水部分的占地面积,通过叠加不透水部分的产流与对应时刻透水部分的雨强作为输入,建立了与之相适应的产流模型。并将所得的暴雨时程分配过程线作为输入,对武汉市汉口区的产流过程进行模拟,得到地表净雨过程线,通过对比,发现该模型能较好地反映城市地表的产流过程。     

基于InfoWorks ICM模型的内涝预警降雨量阈值研究

针对池州市当前缺乏精细化内涝预警降雨量阈值的问题,利用城市综合流域排水模型InfoWorks ICM构建了池州市主城区暴雨内涝模型,并选用4场实测排口流量数据和历史内涝积水点对城市内涝模型进行率定和验证,发现该模型具有较高的准确度和可靠性。在此基础上,以内涝积水深度为预警指标,对不同降雨历时,不同雨型的设计降雨情景下研究区域的积水深度进行模拟。结果表明,降雨历时对暴雨内涝预警的降雨量阈值影响显著,而降雨雨型对暴雨内涝预警的降雨量阈值影响不明显。研究得出的降雨量阈值可为池州市主城区暴雨内涝预警和内涝应急管理提供参考依据。     

不同降雨条件下的某航电枢纽工程砂砾体围堰稳定性分析

降雨入渗对岩土的力学性质和力学行为有较大影响,不同的降雨条件会导致土体内部产生不同的水力响应。基于江西省某航电枢纽工程,结合Abaqus通用有限元软件,分别考虑实际降雨的三个影响因素(降雨强度、降雨历时、降雨雨型)进行不同降雨条件下的砂砾体围堰渗流及稳定性数值计算与分析。结果表明,围堰体内部渗流速度、孔隙水压力及变形位移随降雨强度和降雨历时的增加而增加,而堰体安全系数则随之下降。同时,堰体渗流和稳定性与不同雨型的峰值分布有较强的相关性,雨强峰值出现越晚,在降雨终止时,堰体的非饱和区孔压、渗流速度等越大,堰体安全系数越小。     

厦门市管网排水与河道排涝标准关系分析

因河道排涝系统与管道排水系统均单独设计,两个系统采用的选样方法、设计暴雨历时及边界条件不同,造成排水与排涝标准的不衔接。对厦门市长系列雨量资料进行统计分析,采用年多个样法与年最大值法得出短历时不同选样方法重现期的对应关系。在此基础上,统计雨强较小、降雨历时较长、总降雨量较大的次雨量绘制频率曲线,即考虑河道高水位对管道排水的破坏率的影响下,分析管道排水与河道排涝重现期的对应及衔接关系,作为河道排涝设计标准的依据。结果表明,考虑河道与管道规划施工的衔接,当管道的设计标准为1、2、3、5年时对应的河道设计标准分别为5、10、15、20年。     

SWMM模型在感潮河网城市排水防涝计算中的应用

针对感潮河网城市地区产汇流特性,考虑河道排涝和管道排水的相互影响,采用SWMM模型对某研究区域内管渠系统进行概化。利用无因次潮位单位线法确定该区域沿江潮位过程,将区域防洪计算结果作为外河水位计算边界条件,输入经过同频率缩放的短历时设计暴雨过程,模拟计算了城市排水防涝过程。结果表明,水闸工程可有效控制各防洪分区的水位,河网水面率对防洪高水位具有一定的调节作用,管道排水和地面积水会因河道初始水位过高而受到影响。     

不同雨型条件下非饱和土边坡渗流及稳定分析

为探讨不同降雨等级下不同雨型对非饱和土边坡渗流及稳定性的影响,基于降雨入渗渗流理论,运用Geostudio有限元软件研究非饱和土边坡在中雨、大雨、暴雨降雨等级下分别历经前峰型、均匀型、后峰型、阶梯型4种不同雨型的孔隙水压力及安全系数的变化规律。结果表明,在相同降雨等级下各雨型对孔隙水压力的变化速率呈现不同的变化规律,即前峰型呈上凸型,均匀型呈直线型,后峰型呈下凹型,阶梯型呈先凸后凹型,对安全系数的变化速率与之相反;降雨等级相同时,后峰型降雨对坡体孔隙水压力的上升幅度最大,同时对安全系数的下降幅度也最大,对坡体的稳定最不利;在相同降雨雨型、不同降雨等级下,降雨等级越高,坡体孔隙水压力越大,安全系数越小,对坡体的稳定越不利。     

城市内涝综合设计暴雨研究

随着城市化进程的加快,城市暴雨致灾所导致的社会影响和经济损失越来越大,合理规划城区内排水体系就成为当前的研究难点。针对城市排水体系中区域排涝和市政排水综合设计需求,首先对现行城市排涝和城市排水相关设计暴雨规范进行分析,由此提出城市内涝综合设计暴雨计算与评判方法,并以武汉市汉口区黄孝河地区排水系统为例进行了综合设计暴雨和排涝流量计算。结果表明,考虑降雨强度和降雨总量的综合设计暴雨方法,符合研究区域特性,能较好地将城市排水与排涝设计有机联系起来,满足排水与排涝综合设计需求。该研究成果可应用于城市防洪、排水排涝系统现状评估和城市规划等方面。     

基于GIS和SWMM的城市暴雨内涝淹没模拟分析

针对暴雨导致的城市内涝淹水问题,利用地理信息系统(GIS)技术,构建了淹没分析模块,结合SWMM模型,实现了对城市暴雨内涝淹没范围和淹水深度的模拟分析。并以华南沿海某城市区域为例,进行了设计和典型暴雨条件下的模型计算。结果表明,基于GIS的淹没分析模块设计合理,计算结果较理想、可靠,能直观表现受涝区淹没范围和淹水深度,在城市排水管网规划、雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。     

短历时可能最大暴雨的一种计算方法

针对短历时暴雨资料较少,尤其针对高效特大短历时实测暴雨资料较少、推求短历时可能最大暴雨PMP较困难,目前尚无成熟的方法可以借鉴,推荐了先推求24 h可能最大暴雨PMP,然后再采用暴雨公式推求短历时PMP方法,并应用于实际工程中,计算结果较为适用合理。     

基于设计流量的两级系统重现期衔接关系研究

城市暴雨径流数据较难实测获取,故水利与市政部门常采用推求设计暴雨计算流量。但因两部门所用规范、计算方法不尽相同,致使两级系统之间往往存在衔接关系问题。为使城市排水排涝系统有效连接,采用设计降雨峰值类比、径流峰值流量对照并结合模型方法,以市政排水与水利排涝衔接关系为研究对象,确定了两级系统衔接的本质为重现期关系衔接,主要影响因素为汇流历时,进而推求出不同汇水面积下两级重现期对应关系。     

PMP估算中地形对山地暴雨增幅作用的影响

在山区可能最大降水(PMP)估算中,当确定移置附近气候相似区某场灾害性特大暴雨后,就必须定量估算山地地形对暴雨的增幅作用,以便在移置之前定量消除地形对被移置暴雨的影响。为了定量估算辐合雨分量及其时空分布形态,以福建莆田地区和香港地区两场不同类型的暴雨为例,基于福建东南沿海地区84个站点和香港地区77个站点1、3、6、12、24h的5个时段的历史年最大雨量资料和实测降雨资料,应用"分时段地形增强因子(SDOIF)"暴雨分割技术分割香港20080607和莆田19991009两场暴雨,探讨山区暴雨期间地形对暴雨的定量影响及其空间分布模式。研究发现山区地形对暴雨有着增幅作用,且随历时增加而逐渐增强,越靠近暴雨中心增强幅度也越显著。同时地形增强因子也受高程的影响,低海拔处地形增强因子的增速高于高海拔处。经暴雨分割后的辐合雨空间分布形态与实测降雨的形态也基本一致。可见基于极值暴雨历史系列统计特性分析及暴雨天气背景和地形地貌特征分析相结合的SDOIF暴雨分割技术,能够有效地反映特定地形对暴雨的增幅作用及其空间分布形态,为山区暴雨移置提供了可靠依据。     

基于Copula函数的甬江流域雨潮遭遇组合分析

雨潮遭遇组合分析和组合方式的选取是沿海地区防洪治涝规划的重要内容之一。以甬江流域为例,在考虑尾部相关性的基础上,采用Gumbel Copula函数构建流域暴雨和河口潮位的联合概率分布,分析不同暴雨潮位组合下的同现风险率、条件风险率和组合风险率,并基于条件最可能组合原理,计算给定设计暴雨条件下潮位的条件最可能值和置信区间。结果表明,当甬江流域发生10、20、50、100年一遇暴雨时,相应镇海站最可能发生4、8、21、43年一遇潮位。     

淮安市暴雨强度公式的推导与对比

随着城市化进程加快和极端气候频率增加,传统的暴雨强度公式已无法满足淮安市现有雨情和降雨特性。为此,以传统法和直接拟合法推求1980～2016、1990～2016年的暴雨强度公式,并基于设计雨强对其加以对比,分析直接拟合法应用于淮安市的适用性和城市化进程对暴雨强度公式的影响。结果表明,直接拟合法和传统法得出的暴雨强度公式的设计雨强相差不大,但前者拟合实测雨强的绝对和相对均方差比后者分别降低了11.9%～18.2%、9.7%～12.4%,故直接拟合法可作为推求暴雨强度公式更有效的方法;较1980～2016年约增加了0.05～0.40mm/min,验证了城市化进程使暴雨强度公式结果偏大,能保证排水系统设计更安全。     

基于Caflood的济南城区雨洪淹没模拟

为快速准确模拟城市洪水淹没并分析其时空演化规律,基于元胞自动机洪水模拟软件Caflood建立济南城区二维洪水淹没模型,并对济南城区雨洪淹没进行模拟。利用5次代表性雨洪数据率定模型并通过3次代表性雨洪数据验证该模型;同时为分析不同地形复杂度下的模拟效果及效率,采取不同分辨率DEM数据对20170718特大暴雨进行模拟,并对不同分辨率的模拟结果与MIKE21模拟结果进行对比分析。结果表明,模型率定及验证结果平均误差为0.02m;20170718特大暴雨模拟图形化显示结果基本符合实际淹没情形;选取22个实测点,以10m分辨率DEM作为模型输入的Caflood模拟最大水深平均误差为0.21m,30m分辨率的模拟平均误差为0.33m,但30m分辨率DEM运行时间仅为10m分辨率DEM的1/15,而MIKE21模拟的平均误差为0.27m。由此可见该模型运行可靠、精度较高、能较好地反映洪水的运动特性,与其他分布式雨洪模型相比具有计算时间短、建模条件较低且适应性较好的特点,更适合城市洪水预警与应急预案。研究成果可为城市雨洪模拟与预报提供参考。