浙江省城市暴雨计算方法的比较研究

为了澄清城市排水规划设计中对暴雨计算的一些误区,合理确定浙江省城市市政排水和城市排涝系统的规模,对"浙江省城市暴雨强度公式"和《浙江省短历时暴雨图集》作了简要介绍,并从暴雨选样、拟合曲线和参数、设计雨量等方面进行了分析比较。认为"浙江省城市暴雨强度公式"对实测暴雨资料拟合最优,对降雨地区分布考虑较少;《浙江省短历时暴雨图集》对降雨地区分布规律考虑较多,存在"均化"效应;市政排水设计标准总体上低于水利行业的排涝标准。     

深圳城市两级排水系统设计暴雨重现期的衔接关系

城市内涝防治采用市政排水与水利排涝两级排涝模式,针对城市两级排水系统标准无法衔接的问题,以深 圳市大空港区为例,考虑城市两级排水系统可能遭遇的两类衔接风险,通过构建雨量结构关系分别得到以短历时 暴雨为主和以长历时暴雨为主的设计暴雨重现期衔接关系。同时利用芝加哥雨型和珠江三角洲雨型分别推求市 政排水与水利排涝设计暴雨过程,以探讨城市两级排水系统设计暴雨雨峰之间的衔接关系。最终通过 Spearman 相关系数评估截留河流域各条支流的衔接关系与地理参数之间的相关性。结果表明,水利排涝与市政排水设计 暴雨重现期的衔接关系受降雨强度和降雨历时共同作用,且设计暴雨雨峰衔接关系存在地区差异性。以德丰围 涌为例,在市政排水设计暴雨重现期为 X 年一遇时,水利排涝设计暴雨重现期应至少设计为（2~3）X 年一遇才能 实现城市两级排水系统的衔接。     

昆明市城市暴雨强度公式拟合研究

暴雨是引起昆明城区洪涝灾害的直接原因,对城市交通、群众生活、财产安全和经济发展有很大影响。对昆明市大观楼站1958～2002年暴雨资料进行分析,选用年最大值法和年多个样法,分别采用皮尔逊Ⅲ型分布模型、耿贝尔分布模型、指数分布模型拟合昆明市城市暴雨强度总公式和分公式。3种公式精度比较表明：采用指数分布模型拟合的昆明市城市暴雨强度公式精度较高。拟合的暴雨强度公式可用于洪水灾害的危险性分析、城市给水排水设计等洪水灾害管理中,对昆明市的防涝、排涝、排水设施规划和工程设计具有重大意义。     

内蒙古通辽市城市暴雨强度公式研究

暴雨强度公式是城市防洪、排涝及排水规划和工程设计极其重要的设计参数，其精确度直接影响工程安全、经济和合理性。通辽市当前使用的城市暴雨强度公式是1963年推求的（《通辽市城市总体规划2004—2020》）。由于时间较长，加之气候条件变化，城市化进程的加速，原公式已不适合通辽市的实际情况。根据通辽市现有35年（1972—2006）的降雨资料，利用皮尔逊3型、指数以及耿贝尔3种频率分布模型分别推求暴雨强度公式，并进行精度比较，从而提出适合通辽市的城市暴雨强度公式。     

城市暴雨强度公式复核 −以杭州主城区为例

在气候变化与快速城镇化共同影响下,很多城市暴雨特性发生变化,现行的暴雨强度计算公式可能不再适用,需要复核和更新。以杭州市主城区为例,根据钱塘江江畔闸口站1982—2022年降雨极值资料,分别选用皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布曲线进行线型拟合,采用粒子群优化算法推求暴雨强度公式参数,与现行规范给出的暴雨强度公式进行复核分析。结果表明：在重现期为2~20 a时,根据皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布推求得到暴雨强度新公式的平均绝对均方差均小于0.05mm/min,平均相对均方差均小于5%,符合精度要求;仅当降雨历时为10min时,2个新公式的暴雨强度要小于现行公式的暴雨强度,其他历时下2个新公式的暴雨强度都明显大于现行公式的暴雨强度;经合理性分析,本研究根据最新暴雨资料推求的暴雨强度公式可为杭州市主城区排水防涝工程设计和相关设施建设提供参考。     

市政排水与水利排涝设计暴雨重现期衔接关系的分析

目前市政排水与水利排涝设计标准仍无规范统一的方法,为保证设计重现期内的暴雨能够顺利地排出,构建两者的衔接关系十分必要。采用广州市长序列降雨资料构建长短历时降雨量的重现期衔接对比关系,表明汇流历时长短不同是导致市政和水利两者标准中重现期相差较大的主要原因。分析了市政排水与水利排涝设计暴雨过程线的雨峰衔接对比关系。结果表明:市政排水与水利排涝设计暴雨雨峰的重现期大约存在5倍的衔接关系,即一年一遇的市政排水的设计重现期大约对应水利排涝5年一遇的设计重现期。     

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。     

不同拟合方法推求城市暴雨强度公式研究

以推求城市最优暴雨强度公式为目的,选取某市以年最大值法选样10个历时的30年降雨资料,分别采用皮尔逊Ⅲ型分布曲线、耿贝尔分布曲线和指数分布曲线对其进行理论频率分析。确定"重现期-暴雨强度-降雨历时"的关系,通过采用高斯-牛顿、遗传算法和拟牛顿算法分别推求单一重现期暴雨强度公式、规范型总公式和变参型总公式。按照"公式编制精度以满足规范为前提,兼顾型式统一、应用方便"的原则,根据推求暴雨强度公式过程的误差结果分析,推荐使用由指数高斯-牛顿拟合的规范型总公式。     

《中国城市新一代暴雨强度公式》

正近年来,短历时高强度暴雨造成的城市水灾害备受关注。提高城市暴雨强度公式计算精度,对于实现城镇发展和基础设施建设具有重要的实践意义。根据现有研究成果,目前我国仅有几十座城市拥有可供参考的暴雨强度公式,且多建立于上世纪80年代初期。2004年2月国家建设主管部门再次提出修编和补充编制,入编《给水排水设计手册》的只有上海市、济南市,浙江省、福建省补充复核修编了60余座城镇的暴雨强度公式,这些公式远远不能满足我国城市型网络化大都市     

暴雨强度公式对比分析及参数优化求解

暴雨强度公式是计算城市防洪、除涝或排水工程设计暴雨量的重要依据,其选择的合理性直接影响到城市防洪排涝系统的规模和效益。以自贡气象站为例,通过对比分析我国水利行业和市政行业暴雨强度公式计算过程的差异,用对数离差绝对值和最小准则进行暴雨强度公式参数优化并求解,研究了水利行业和市政行业2种暴雨强度公式对计算成果的影响。结果表明:①SCE-UA算法能够有效地解决复杂超定非线性的暴雨强度公式参数求解问题;②市政行业暴雨强度公式拟合效果比水利行业拟合效果更优。计算成果可指导各地区水利工程或市政工程选择合适的暴雨强度公式,对建立完善的城市排水防涝系统和减少雨洪灾害对城市影响具有重要的意义。