基于Copula函数的设计暴雨雨型研究

城市原有排水防涝系统设计标准偏低会导致洪涝灾害频率升高。设计暴雨雨型是制定排水防涝系统设计标准的重要依据和前提,对城市建设和洪涝治理至关重要。采用同频率法、SCS法、暴雨衰减指数法和概率密度函数(PDF)法对宿迁市设计暴雨雨型进行研究,基于Copula函数的风险联合概率模型对4种雨型结果进行对比分析。研究结果表明:同频率法和暴雨衰减指数法的设计雨型相似,风险率相近;SCS法的雨峰偏大,风险率较小,但其最大6 h时段的降雨不集中;PDF法的雨峰与同频率法一样,但其最大3和6 h雨量较为集中,风险率最小。本次的研究方法和结果可以对设计雨型的方法和对比提供新思路和参考。     

江苏盐城市设计暴雨雨型研究

为盐城市区有效改造原有城市排水管网以及规划建设提供科学依据,合理确定排水管网除涝工程设计标准和规模,改善城市排水,防治内涝,在已经确定的盐城市暴雨强度公式基础上,通过对场次暴雨选样方法、降雨强度、历时、雨锋位置系数进行研究,分析每场暴雨的强度过程,采用芝加哥法推求盐城市设计雨型,提出适合盐城市城市防洪排涝的设计雨型。     

唐山市区短历时设计暴雨雨型分析

利用唐山市国家基本气象站1964~2014年的逐分钟降雨资料,通过模糊识别法对历时60min、120min和180min的降雨过程进行统计分析,并分别采用芝加哥法和PC法推求唐山市区3个历时,重现期2年以5min为单位时段的短历时设计暴雨雨型,比较分析两种方法所得结果的差异。结果表明:芝加哥法和PC法推求的唐山市区短历时设计暴雨雨型均呈单峰型,这与模糊识别法统计的结果基本吻合;两种方法得到的60min和120min设计暴雨雨型峰值基本处于整场降雨过程的1/3分位,而历时180min的雨型峰值则均超前于整场降雨过程的1/3分位;芝加哥法和PC法推求短历时设计暴雨雨型基本具有"单峰型、时间短、强度大"的特点,因此当短历时暴雨发生时,各相关部门应积极配合,在第一时间做好城市排水防涝工作。     

南京市短历时设计暴雨雨型研究

设计暴雨的确定是城市管网系统排水能力规划设计的重要基础。以南京市中心城区为研究区,首先应用暴雨强度公式分别计算历时60 min和120 min的不同重现期设计暴雨量,再基于1982-2015年降水资料利用年最大法选取得到年最大降雨序列,并计算综合雨峰系数,最后应用PilgrimCordery雨型和芝加哥雨型推求南京市中心城区历时60 min和120 min的设计暴雨过程,并对峰值大小、雨峰位置、雨峰出现时累计暴雨量进行对比分析。结果表明:历时60 min和历时120 min设计暴雨的雨峰分别处于整场降雨过程的1/2时间和前1/3时间;两种方法得到的雨峰值大小相当; PilgrimCordery雨型法计算的雨峰出现时累计暴雨量大于芝加哥雨型法;短历时设计暴雨雨型推荐选用芝加哥雨型。研究成果可为南京市中心城区地面积水风险评估与排水管网系统的规划和建设提供参考。     

廊坊市某片区暴雨强度及雨型分析

暴雨重现期及雨峰位置参数将显著影响缺水型城市的海绵城市设计规划方式及运行预期。基于此，运用廊坊市不同降雨重现期下的暴雨强度及芝加哥雨型分析方法，对廊坊市某片区的暴雨强度及雨型变化进行研究。结果表明：(1)在研究区域内，降雨重现期将显著影响暴雨强度，且随着降雨历时的增加暴雨强度之间的比值趋于稳定；(2)在研究区域内，降雨重现期及雨峰位置参数的选取将显著影响暴雨强度及雨型分布。研究结果可为华北典型缺水城市的海绵城市规划及片区排水系统工程设计提供基础的理论指导，并对海绵城市系统的稳定运行提供一定的预期。     

长江流域典型城市暴雨雨型特征分析

长江流域是我国洪涝灾害频繁出现的地区之一,对长江流域暴雨雨型特征演变的研究,可以为流域内城市防洪排涝提供科学依据。利用1970—2020年间长江流域11个典型城市站点的逐小时降雨观测资料,筛选场次暴雨后利用累计雨量历时曲线和模糊识别法识别暴雨雨型,采用Mann-Kendall方法对单峰型暴雨雨峰系数和占比进行趋势检测,并对不同历时暴雨分组后进行雨峰特征分析。结果表明:①长江流域典型城市中的单峰型暴雨出现频次占85%,平均型和双峰型出现较少;单峰型暴雨的前期集中型最多,占50%,中期集中型和后期集中型次之。②短历时(1~6 h)暴雨的雨峰占比达到70%,长历时(13~24 h)和超长历时(24 h以上)的雨峰占比分别只有28%和17%。最大小时雨强主导了短历时暴雨的特征,对长历时暴雨来说,降雨的持续性是总雨量变化的主要因素。③从上游到下游,暴雨的雨峰系数逐渐增大,峰现时间逐渐向后推移,长历时和超长历时暴雨尤为显著。     

基于SWMM模型的城市排水模拟应用研究

城市积水、内涝问题随城镇化进程的不断加快而日益严重。为有效解决这一问题,分析其出现的原因,以武汉市谌家矶片区为例,基于SWMM模型,结合城市DEM数据和雨水管网规划数据构建了城市排水模型,以溢流雨水井数量和超载管段长度为评价指标,模拟了不同雨峰位置系数和径流系数下雨水管的排水能力,并对评估指标做归一化处理,评估了雨峰位置系数和径流系数对城市排水的影响。结果表明：(1)积水雨水井数量、超载管段长度均正相关于径流系数和雨峰位置系数,城市积水内涝情况随径流系数和雨峰位置系数的增大而加剧,且受径流系数的影响更为严重;(2)不同评价指标下的相对敏感度有明显差异,径流系数对地面积水影响较大,雨峰位置系数对管段超载影响较大。     

论城市排水防涝工程水文问题

排水防涝工程是防治和减轻城市洪涝灾害的重要设施,其建设规模主要受到工程寿命期内雨洪变化规律、社会经济发展水平的制约。论述了城市雨洪变化的特点、洪涝灾害的成因和不同类型工程措施的防灾、减灾原理;阐述了致灾率、设计标准等概念;提出了城市排水防涝工程规划、设计中的水文计算任务;讨论了城市设计暴雨所涉及的暴雨强度公式、设计暴雨雨型等问题以及由设计暴雨确定设计洪水的原理和方法。     

不同拟合方法推求暴雨强度公式研究

人口大县沭阳县一直借用临近城市的暴雨公式,急需编制能反映本地降雨规律的暴雨强度公式,为其城市排水防涝系统规划和设计提供科学依据。基于沭阳县气象站1981-2015年共计35a的自记暴雨雨量资料,选取11个降雨历时的年最大值作为实测样本,分别基于P-Ⅲ型分布、指数分布和耿贝尔分布进行理论频率曲线分析,确定重现期-降雨强度-历时关系推求暴雨强度公式,绘制新公式和现行采用公式的暴雨强度-历时-重现期关系曲线进行对比分析。结果表明:新公式与现行采用公式的计算结果相差较大,因此有必要对沭阳县进行暴雨强度公式重新编制。     

山西省典型城市暴雨强度及雨型分析

山西省各地市的暴雨重现期及雨峰位置参数的合理设置,对区域内的排水系统设计规划具有重要意义。利用不同降雨重现期下的山西省各地市地暴雨强度公式及芝加哥雨型分析方法,研究不同降雨重现期及雨峰参数下的山西省暴雨强度及雨型变化。结果表明：研究区域内的各地市的暴雨强度存在明显差异,综合概率暴雨强度随着降雨重现期及降雨历时的增加会出现明显的上升;各地市的雨型在特征降雨重现期及雨峰位置参数下,均呈现先增加后降低的趋势。研究结果对理解山西省特征条件下暴雨强度的归趋及雨型的变化具有参考价值,可为山西省各地市海绵城市规划及片区排水系统工程设计提供支撑。     

城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值

城市排水管网、沟渠、河湖水系是承纳、转输、调蓄暴雨径流的重要基础设施，在应对城市暴雨内涝中发挥着至关重要的作用。城市排水防涝基础设施受设计标准、运行维护水平、城市下垫面环境变化等多重因素的影响，其自身应对暴雨的能力差异较大。科学量化城市排水防涝设施的应对能力对城市洪涝预报、预警和应急调度十分必要。本文提出了城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值，即：雨水管渠排水能力阈值、内涝防治系统应对能力阈值和应急设施防御上限阈值。这三个阈值通俗讲就是“不积水”阈值、“不内涝”阈值和“不失防”阈值。基于郑州2021年“7·20”特大暴雨灾害的调研结果，对三个阈值的表征指标和确定方法进行了初步探讨。结合文献调研，对北京、东京、深圳等城市对应阈值进行了分析量化，对暴雨量级超过不同阈值标准后的防控策略进行了探讨，提出了城市排水防涝阈值协同提升途径，可为城市极端暴雨的防控提供决策参考。     

苏州城市排水防涝对策探讨

<正>城市排水防涝系统是城市基础设施的重要组成部分,及时有效收集、输送和排放降雨,是城市正常生产和生活的安全保障。随着城市化水平的不断提高,城市排水防涝规划建设赶不上城市的扩张速度,导致城市内涝频发,逢大雨必涝,成为很多大城市的通病。     

西安市小寨区域城市雨洪综合模拟与解析研究

为有效评估城市雨洪管理效果,以西安市小寨区域为例,搭建耦合管网模型和地表漫流模型的绿-灰-蓝雨洪系统综合模拟模型,从径流控制、管网排水与城市防涝等方面解析城市雨洪管理现状。研究表明：小寨海绵城市改造区年径流总量控制率基本可满足要求;2 a一遇、3 a一遇降雨排水瓶颈的管网长度分别为145.02、181.91 km; 20～50 a一遇暴雨条件下,海绵城市改造区无明显积水,大环河北岸、南三环中段和雁展路局部积水深度大于15 cm。该模型能够直观表现地表雨水漫流和管道水流运动过程,科学评估城市排水防涝与生态海绵城市建设效果。     

上海市排水防涝“蓝-绿-灰”海绵空间融合探索

排水防涝事关人民群众生命财产安全,超大城市开发强度大、土地空间资源紧缺,而内涝损失大、排水提标要求高。以上海为例,汲取郑州“7·20”特大暴雨灾害经验,探索如何融合“蓝-绿-灰”海绵空间,如何推进超大城市排水防涝空间综合规划,研究采用“蓄、滞、排、管”系统治理方法,进一步提高城市排水防涝能力,提升城市面对极端暴雨的韧性,逐步解决城市内涝问题。     

基于WRF的郑州市暴雨中心最大时降雨过程模拟分析

为探究WRF模式对郑州市暴雨中心雨量最大时降雨过程的模拟能力,选用该模式常用的5种微物理过程方案,模拟郑州市2011-2018年发生的14场短时暴雨,结合时空分布、雨型、雨峰和降雨集中度等降雨特征进行分析。结果表明：WRF模式可以模拟出对应场次的降雨,但雨区位置有所偏移;60%以上场次降雨过程时间偏差在180 min内;模式对累积雨量模拟较好,模拟的降雨过程与实际过程相关性较高,但对过程雨量的模拟有所欠缺;采用模糊识别法分析雨型发现,WRF模式对郑州市单峰雨型模拟较好,对均匀类雨型模拟较差;WRF模式对单峰类雨型模拟时,其雨峰偏差基本控制在±30%内;13场降雨模拟结果的降雨集中度与实测结果基本相同。WRF模式总体模拟结果较为理想,可为郑州市短时暴雨研究提供数值方法的支撑。     

城市排水防涝综合规划治理研究

随着我国城镇化进程加快,城市内涝灾害频发,严重威胁着人民的生命财产安全和城镇安全,城市排水防涝综合规划治理已经成为人们关注的焦点。针对这一问题,阐述了目前城市排水防涝现状及主要存在的问题,介绍了城市雨水径流控制与资源化利用、城市排水管网系统规划和城市防涝系统规划等综合规划治理内容,并以某城市排水防涝规划治理作为典型案例进行分析,对城市排水防涝规划治理具有重要参考价值。     

基于InFoWorks ICM模型的城市片区排水防涝方案优化研究

以天府新区某中央商务区作为研究对象，利用InFoWorks ICM模型模拟100年一遇最不利1 h降雨时，该区域现状城市水系排水能力以及内涝分布情况。根据模拟结果，对区域排水防涝系统进行优化。通过调整“规划待建河道路径+局部区域排水方向”的优化方案实现城市排水防涝的综合性系统解决方案。优化方案减小了规划待建河道的规模和埋深，最大程度地利用现状湖泊的调蓄空间并发挥了现状排水管网的调蓄和排泄能力，使得极端降雨条件下的区域排水防涝风险可控。     

短历时雨型对城市排水管网运行状态影响研究

管网过流能力不足或老化会导致城市内涝问题日趋严重,借助水力模型辅助城市排水管网改造尤为必要。考虑到设计雨型是影响管网设计标准的重要因素,以广州市猎德涌排涝片为研究区域,分析两种短历时设计雨型对管网运行状态(包括溢流和充满度两方面)的影响。研究表明：芝加哥雨型雨峰系数为0.35,降雨集中在雨峰附近,P&C雨型降雨波动分布在前半时程,主雨峰系数为0.16;芝加哥雨型下的满流管段数与溢流检查井个数大于P&C雨型的,对于管道的设计标准要求更高;而P&C雨型下的溢流总水量及单个检查井溢流水量大于芝加哥雨型的,对于地表积水影响更大;10 a一遇设计情景下,两个雨型模拟结果差距最大。通过量化分析溢流与管段充满度对雨型的响应,以期为城市管网设计与改造提供参考。     

天津市设计暴雨雨型的演变

利用天津市1951—2004年54年逐分钟的暴雨资料,采用Huff雨型法研究了天津市设计暴雨雨型及其年代变化。结果表明,天津市的暴雨雨峰大部分出现在降雨历时的第一和第二的四分之一时段内;对比前后27年数据得到的设计暴雨雨型,发现近年来暴雨出现了雨峰提前、雨峰峰值升高等现象,受此影响,暴雨径流出现了洪峰提前、径流总量升高的现象;即使设计暴雨在总量上没有变化,其降雨过程和雨型对防洪排涝和年径流总量控制的效果也会有相当大的影响。因此设计雨型的研究和设计暴雨一样都应当时常更新,并在工程设计中考虑降雨过程和设计雨型的变化可能带来的影响和水文效应。     

城市流域径流峰值对降雨时空异质性的响应

基于高时空分辨率的降雨产品,采用RainyDay暴雨生成器生成具有不同时空分布情景和降雨历时的设计降雨,通过分布式水文模型GSSHA模拟分析径流峰值对降雨时空异质性的响应规律,结合协方差分析方法和所构建的降雨时空异质性指标体系,定量研究不同降雨时空异质性指标对径流峰值的影响。结果表明:耦合短时序(2008—2016年)栅格降雨数据和RainyDay暴雨发生器,可以生成与实际降雨时空分布相似的流域设计降雨;降雨时空异质性对径流峰值具有显著的影响,其影响比降雨历时和降水量对径流峰值的影响大;雨峰系数、降雨集中度、1 h最大降水量对径流峰值的影响较大,其中雨峰系数的影响随着降雨历时或降雨重现期增大而减小,而降雨集中度则相反。