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。     

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。     

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。     

SCE-UA算法在暴雨强度公式参数优化中的应用

针对暴雨强度公式的超定非线性等特点,提出了将SCE-UA算法应用于不同重现期的暴雨强度与降雨历时关系式中参数的优化,并与优选回归法、遗传算法、粒子群算法和蚁群算法的优化结果进行了分析比较。实例应用结果表明,该算法可有效、快速地搜索到参数组全局最优解,且稳定可靠,提高了暴雨强度公式参数优化的精度,较其他算法具有一定的优越性。     

昆明城市暴雨洪水特性分析

昆明城市化进程加快后,城市暴雨洪水特性发生了变化。利用昆明市城内及城郊水文、雨量代表站1971～2011年实测资料,分析了城内及城郊暴雨洪水的地域分布、时空尺度变化、季节变化、年际变化。结果表明,昆明城区局部暴雨发生频次增多,暴雨中心主要位于盘龙江上游甸尾河—西北沙河—昆明主城一带,高强度暴雨常集中于几十分钟内,10min降雨占60min降雨的23%～70%,1h降雨占24h降雨的30%～63%。受城市化发展影响,城区暴雨量值在1990年后呈递增趋势,最大1d降雨量尤为明显,洪水的时空分布、季节变化与暴雨基本一致。     

昆明市室外排水流量公式参数拟合分析

针对城市暴雨强度公式、参数拟合的选择问题,采用最小二乘法原理,同时基于绝对标准差和相对标准差最小的原则,以昆明市近年来实测城市水文气象资料为例,分片区拟合了昆明城市暴雨强度公式及次洪径流系数.精度检验结果表明,暴雨强度公式及次洪径流系数具有一定的精度,可作为昆明城市建设中排水设计及淹水点整治的重要依据.     

基于网络爬虫和IDF曲线的郑州城区致灾降水特征研究

近年来,极端降水引发的城市内涝问题日益突出,对城市灾害性降水特征研究愈发重要。以郑州城区13个雨量站2011~2018年的降水摘录数据为基础,基于网络爬虫技术获取降雨场次同步的微博新闻报道信息,以敏感词为依据确定致灾降水的发生时间,利用GIS软件从水文过程演化角度对城市易涝点进行分析;结合郑州市暴雨强度公式,绘制郑州市不同重现期下的标准IDF曲线,与已判定致灾的34场降水强度-历时曲线对比,定量描述本地致灾降水特征。结果表明,郑州市致灾降水可分为雨强致灾和雨量致灾两种,主要致灾标准为峰值降雨20min内雨量达到25mm及以上,以及场次降水60min内雨量达到40mm及以上。     

SWMM模型在城市排水系统规划建设中的应用

鉴于城市化的飞速发展、极端降雨事件的频繁发生,以及城市地区现状排水设计标准偏低,从而导致城市地区暴雨内涝现象频发,借助ArcGIS数据处理工具,基于SWMM模型,对拟建的开封市运粮河组团项目区的雨水管网系统进行概化,模拟了多种情景下城区规划雨水管网系统运行状况,分析了不同雨型和重现期暴雨情景及不同城市化水平下的暴雨内涝情况,并采取低影响开发(LID)设施对研究区的雨洪控制效果进行模拟与评估。结果表明,SWMM模型可以对规划方案进行初步校核,在规划区具有良好的适用性;低影响开发措施的合理应用可有效控制城市洪水,从而在一定程度上提高城市抵抗大暴雨的能力。     

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强，研究洪水对降雨空间异质性的响应关系，对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例，应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980～2020年6～9月逐小时降雨数据进行频率分析，推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景，利用构建的水文模型模拟，对临沂站的洪水过程进行分析，得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明，降雨空间分布对洪峰流量的影响显著，靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素，降雨空间异质性高的情景下，较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。     

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。     

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。     

基于社会总投入最低的长沙市雨水系统设计重现期研究

设计重现期不仅是暴雨强度公式的重要组成部分,也是雨水排水系统规划与设计的重要参数,重现期选用的合理与否直接关系到城市防洪排涝的安全。为此,以长沙市新开铺污水厂纳污区的青山路、杉木冲路、湘府路三条支系为例,基于社会总投入最低的雨水系统设计重现期分析方法,合理地确定长沙市雨水系统设计重现期。结果表明,长沙市雨水系统规划设计重现期对于一般地区重现期推荐取值3年,重要地区重现期推荐取值5年,为减少城市发生道路积水与内涝提供了参考。     

基于SWMM模型的城市化地区雨水桶应用研究

针对城市化地区用地紧张和不透水比例高的特性,基于SWMM模型,模拟了不同比例雨水桶布置在不同设计降雨情境下的区域产流和淹水情况,分析了不同比例雨水桶的应用效果。结果表明,不同比例的雨水桶布置均具有径流和淹水量控制作用,且低重现期降雨情境下雨水桶布置的径流削减和淹水量控制效果明显优于高重现期的降雨情境下的削减效果。雨水桶布置比例的增加对径流系数、峰值流量和淹水量等削减程度增大,对径流系数削减效果更为明显。     

排水管网的公式法设计与模型模拟效果分析

为对比分析小面积排水管网公式法与数学模型模拟效果之间的差异,分别采用传统推理公式法和SWMM模型结合芝加哥降雨过程线对一小汇水面积片区的排水管网系统进行设计和模拟计算,对比分析了两者管道流量、节点水深的差异及峰值排水过程。结果表明,两者管道流量峰值相近,模拟的最大节点水深略高于公式法设计值,可见对小汇水面积而言,按公式法设计的管网系统能满足相应重现期的排水过程要求。     

极端降雨情景下城市区域积水风险特征研究

由于极端降雨事件频发,城市区域内涝问题日益突出。为探究极端降雨情景下区域积水风险特征,以广州市某居住小区为例,构建区域排涝模型,采用投影寻踪技术分析区域内涝风险。结果表明,除积水时数、最大积水速率和积水总量外,所选指标投影分量值均趋近于0;在设计暴雨重现期为5、10、20、50年时,分别有1、3、4、4个节点具有积水风险,其中积水风险最大的节点为J23,其积水风险值约为1.8;随着降雨重现期的增大,区域受雨洪灾害的影响范围和程度亦随之增大。此外,对排水管网系统积水黑点和区域积水风险的定性定量分析,揭示了不同降雨强度下区域积水风险变化特征,对区域雨洪灾害的治理具有一定的指导意义。