城市暴雨强度公式编修技术资料汇编.docx

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1、城市暴雨强度公式编修规划技术资料近年来，城市暴雨内涝已成为影响城市发展、威胁城市安全的突出问题，给人民群众生产生活造成了巨大影响。为落实关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知要求，气象局、住房与城乡建设部联合签署关于联合开展城市内涝预报预警与防治工作的合作框架协议，并发布了关于做好暴雨强度公式修订有关工作的通知和城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则。要求所有市编制完成城市排水防涝规划。1.1 意义城市暴雨强度公式编制是室外排水工程规划设计的重要基础性工作。我国已经进入高速城市化时期，特大城市和城市群的出现，使城市降雨特征发生变化。已有数据表明，部分城市每隔10年左右就出现超过历史记录

2、的特大暴雨。依据水文气象频率分析理论，基于已有的降雨记录数据，采用数理统计的方法拟合出的城市暴雨量、暴雨强度等曲线函数，是科学表达城市降雨规律的一种方法。根据国家建设部室外排水设计规范（GB500142006,2014年版）规定，在进行室外排水设计时，雨水管网的设计排水量应通过当地的暴雨强度公式计算求得。设计暴雨强度是计算雨水排水设计流量的基本依据，它直接影响到排水工程的投资预算和可靠性。我国幅员辽阔，各地降雨强度不一。城市排水工程的可靠性、经济性与采用的暴雨强度公式有直接的关系。因此，编制适合各地实际情况的暴雨强度公式是一项重要的基础工作。1.2 编制依据引用了下列法规、条例、规范中的有关条

3、款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本报告。室外排水设计规范(GB500142006,2014年版)(简称规范)城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则(简称导则)数值修约规则与极限数值的表示和判定(GB/T8170-2008)地面气象观测规范第8部分：降水观测(QX/T52-2007)地面气候资料30年整编常规项目及其统计方法(QX/T22.2004)地面气象观测资料质量控制(QX/T118-2010)水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-2006)城市排水工程规划规范(GB50318-2000)建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)公路排水设计规范(JTG/TD3

4、3-2012)住房城乡建设部、中国气象局关于做好暴雨强度公式修订有关工作的通知(建城(2014)66号)L3要求按照导则要求的技术流程、降雨资料和统计样本、频率分布曲线、暴雨强度公式参数求解、短历时设计暴雨雨型确定、图表绘制、适用性分析和成果表达格式等方面的技术要求完成。并遵循：资料准确可靠、推算方法科学合理、编制成果规范表达的原则。1.4内容和方法根据导则，暴雨强度公式编制和暴雨雨型确定工作内容包括:代表性站点选择、原始数据整理、降雨资料年限确定、统计样本建立、频率计算和分布曲线拟合、暴雨强度公式参数求解、短历时设计暴雨雨型确定、图表绘制、成果适用性分析、精度检验、各历时暴雨变化特征等。暴雨

5、强度公式编制和暴雨雨型确定工作是基于历史降雨资料，采用频率分析、数值拟合等数理统计方法进行的。具体流程如下:数据处理*质里审核频率计算d适用性分析d成果报告d自记纸隆水资料“自动记录站展水固料“nHV暴雨资料统计处理频率计算和分布曲线拟合d5暴雨强度公式骗制“误差分析dhi-质1审树常用图我编制V精度检骁与合理性分析“短历时暴雨雨型推求d暴雨强度公式适用性分析d暴雨时间变化特征分析”社会影响分析d暴雨强度公式d成果报告编写U短田时暴雨卿V编制说昭图LL1暴雨强度公式编制流程图2术语和符号2.1术语降雨历时rainfallduration指连续降雨的时段，为累积雨量的时间长度，以分钟(min)计

6、。(2)降雨量rainfallamount某一时段内降落到水平面上的雨水累积深度，以毫米(mm)计。(3)降雨强度rainfallintensity指某一历时内单位时间(每分钟或每小时)的降雨量。(4)短历时降雨shortdurationprecipitation指降雨历时小于180分钟的降雨。(5)有效暴雨资料样本effectiverainstormsample作为暴雨公式和暴雨雨型编制的降雨数据样本。(6)暴雨重现期rainstormreturnperiod某一强度的暴雨重复出现的统计平均时间间隔，以年(a)计。(7)暴雨雨型rainstormprofile不同降雨历时内的暴雨强度随时间变

7、化的特征，以不同降雨历时的降雨过程线型表达。(8)雨峰位置系数peakintensitypositioncoefficient表征暴雨强度过程的雨峰位置的参数，从降雨历时开始至降雨峰值出现的时间段长度与降雨历时的比值。22符号q-设计暴雨强度（i-mm/min；qL/(s*hm2)P设计暴雨重现期（a）；p一经验频率（无量纲参数）；t一降雨历时（min）；Al.雨力参数（经验参数）；雨力变动参数（经验参数）b.降雨历时修正参数（经验参数）；n.暴雨衰减指数（经验参数）ri.雨峰位置系数（无量纲参数）。3资料和样本3.1降雨资料年限的确定规范要求暴雨强度公式编制采用的年最大值法基础资料年限至少需

8、要20年,有条件的地区可用到30年以上系列;气候平均状态一般是指持续30年的气候变动；如果使用资料年限过长，暴雨强度公式就不能很好的反应目前气候态下的暴雨极值规律;建站时间不一致，有许多县（市）气象观测站始建于上世纪70年代末，为了做出的暴雨强度公式能够与周边站暴雨强度公式进行对比并且满足规范要求。3.3 样本选取及分析按照规范的要求，暴雨公式编制的降雨历时应采用5min、10min15min20min、30min45min60min90min、120min150min180min共11个历时。3.4 时间分布特征根据导则要求，短历时暴雨雨型的确定，降雨历时采用30min、60min90min

9、120min150min、180min共6个历时；选取降雨资料样本中各降雨场次，记录选定降雨场次过程开始时间及逐分钟降雨量，作为芝加哥法雨型统计的有效暴雨资料样本。表341给出了历时30mh1、60mh1、90min120min150min180min选定降雨场次过程开始日期和开始的时刻。4频率计算和分布曲线确定4.1 经验频率和重现期计算经验频率计算是数理统计理论的基本数学方法，频率与重现期具有倒数关系。重现期可兼顾统计学和以年为周期的特征表达，物理意义较清晰。根据导则经验频率和重现期按下列方法计算。（D样本按照降序排列，样本经验频率按以下公式计算：p=m/(n+l)其中，P为经验频率,n为

10、样本容量，即样本总数。重现期与经验频率按照以下公式换算:P=l/p其中，P为重现期，p为经验频率（）。把降水强度不同历时不论年次按照降序排列，计算各历时暴雨强度的经验频率、年重现期。4.2 分布曲线由于实测系列的样本数n较小，直接用经验频率点绘出的曲线往往不能满足推求稀遇频率极值的要求，目估适线或外延会产生较大的误差，需要借助于理论频率曲线作为定线和外延的依据。从而得出重现期、降雨强度和降雨历时三者的关系，即P、i、t的关系表。421耿贝尔频率曲线根据统计学理论，原始分布为偏态铃型的，其极大值x的分布应属耿贝尔分布(Gumbel,即第I极值分布)，分布函数为：F(x)=exp(-exp(-a(

11、x-p)(a0oop0,p0)式中：r(a)为伽玛函数;a、Pao分别为关于形状、尺度和位置的参数。显然。、小。0确定以后，该密度函数也随之确定。可以推证这三个参数与总体的三个统计参数京G、Cs具有如下关系:a=4/C.尸=2/GCvG)=x(l-2Cv/Q)G为离差系数、Cs为偏差系数。人CvCs统计参数可以通过矩法进行初步确定。使用矩法计算3个统计参数公式如下:1甩占33一寸E(%-X)Cs=4一。-3)在实际计算中并不需要计算出0、。0,只要计算出入Cv、Cs就可以求出频率p对应的Xp,其关系式为:一(1+p.CJ*6P可以根据Cs、P查统计表取得。由此可知，在已知人Cv情况下，则可得出Pni型拟合分布曲线。