城市暴雨強(qiáng)度公式選樣方法研究

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1、第45卷第19期人民長江Vol.45,No.192014年10月YangtzeRiverOct.,2014文章編號:1001-4179(2014)19-0006-03城市暴雨強(qiáng)度公式選樣方法研究1112王昆,王超,王潔,劉俊(1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司規(guī)劃分院,江蘇南京210098;2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇南京210098)摘要:降雨資料的選樣是暴雨強(qiáng)度公式編制的基礎(chǔ),目前常用的方法為年最大值法和年多個樣法。闡述了兩種方法推求公式的優(yōu)劣,并利用江蘇淮安市計算實例建立了兩者重現(xiàn)期之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。依據(jù)城市發(fā)展及降雨資料情況,建議推廣年最大

2、值法,并編制了兩種取樣方法的暴雨強(qiáng)度公式,用以解決工程設(shè)計中兩種方法使用時的銜接問題。關(guān)鍵詞:暴雨強(qiáng)度公式;選樣;年最大值法;年多個樣法中圖法分類號:P642.62文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A(2)超定量法。按不同歷時選取全部N年資料1研究背景中超過某一暴雨標(biāo)準(zhǔn)以上的所有資料。一般情況下,近年來,由于極端氣候的出現(xiàn)、城市發(fā)展的立體總的選樣次數(shù)可以是N的3~4倍?；⑴艥吃O(shè)施更新的滯后,城市內(nèi)澇問題頻現(xiàn),且發(fā)生(3)年最大值法。該方法是各種歷時每年選取一范圍越來越廣,積水越來越深,積水時間也越來越長,個最大值。這對新時期城市排水系統(tǒng)的建設(shè)提出了更高要求。通(4)年超大

3、值法。全部N年資料中分不同歷時,過對城市短歷時暴雨資料的統(tǒng)計計算,得出城市暴雨按大小順序選取最大的N組降雨資料,平均每年選一強(qiáng)度公式,是城市雨水管渠系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計的基本依組。據(jù),關(guān)系著城市排水排澇系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)模與適用性。國外部分發(fā)達(dá)國家,城市排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較高,20降雨資料選樣是暴雨強(qiáng)度公式編制的基礎(chǔ),只有世紀(jì)60年代開始采用年最大值法選樣,90年代開始選擇正確、合適的樣本系列,才能使編制公式具有較強(qiáng)改用年超大值法選樣。我國早期城市自記雨量資料不的代表性及可靠性。本文在分析各選樣方法的基礎(chǔ)足,城市排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低,20世紀(jì)60年代以后,排上,建立了年最大

4、值法與年多個樣法重現(xiàn)期的關(guān)系,為水規(guī)范建議采用年多個樣法選樣;80年代中期以來,[1-2]合理選用城市暴雨強(qiáng)度公式選樣方法提供了參考依鄧培德、周黔生等建議采用年最大值法選樣。據(jù)。2011版的《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB50014-2006)建議,同時采用年多個樣法和年最大值法。在具有10a2選樣方法簡述以上自動雨量記錄的地區(qū),設(shè)計暴雨強(qiáng)度公式宜采用選樣方法通?？煞譃槟甓鄠€樣法、超定量法、年最年多個樣法,有條件的地區(qū)可采用年最大值法。有條大值法和年超大值法。件的地區(qū)指既有20a以上的自記雨量資料,又有能力[3]進(jìn)行分析統(tǒng)計的地區(qū)。(1)年多個樣法。按不同歷

5、時每年取最大的n組雨樣,在現(xiàn)行《室外排水設(shè)計規(guī)范》中明確規(guī)定,統(tǒng)計2.1年最大值法各歷時每年最大的n(n=6,8)次雨量,按大小排序,年最大值法選樣簡單,只需要年份足夠長的不同選取各歷時最大的n/2次雨量作為樣本。歷時年最大雨量系列,主要考慮雨量的年際變化。樣收稿日期:2014-05-19作者簡介:王昆,男,碩士,主要研究方向為城市防洪排水設(shè)計。E-mail:wkhohai@163.com第19期王昆,等:城市暴雨強(qiáng)度公式選樣方法研究7本數(shù)據(jù)之間相對獨立,理論上比較嚴(yán)密,按極值理論,行適線處理,結(jié)果見圖1、2。當(dāng)資料年份很長時,它近似于全部資料系列。同

6、時,我國水利部門歷來采用年最大值法進(jìn)行暴雨選樣,這樣可使市政部門與水利部門統(tǒng)一,避免兩者在暴雨重現(xiàn)期上銜接不一致。但采用年最大值法會使大雨年雨量次大值被遺漏,從而使較小重現(xiàn)期部分的降雨強(qiáng)度明顯偏小,與目前廣泛使用的年多個樣法取樣存在工程設(shè)計不銜接問題、已建工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)校核以及今后設(shè)計方法不統(tǒng)一[3]的問題。2.2年多個樣法圖1年多個樣法P-Ⅲ型頻率擬合曲線年多個樣法對資料要求較高,需進(jìn)行次雨量劃分,統(tǒng)計各歷時每年最大的n次雨量,按大小排序,選取各歷時最大的n/2次雨量作為樣本,不致出現(xiàn)某年年雨量次大值大于另一年年雨量最大值而漏選的情況,考慮了年內(nèi)降雨量

7、的變化,在低重現(xiàn)期比較符合降雨規(guī)律。然而,自20世紀(jì)60年代后期起,國內(nèi)水文部門與氣象部門只分析年最大值法暴雨資料,不再作年多個樣法分析,現(xiàn)年多個樣法的樣本資料已很難直接獲取,需做專門分析,費用較高,統(tǒng)計也困難。圖2年最大值法P-Ⅲ型頻率擬合曲線2.3兩種選樣方法重現(xiàn)期關(guān)系依據(jù)以上擬合結(jié)果,進(jìn)一步建立降雨資料的重現(xiàn)關(guān)于年最大值法重現(xiàn)期T及年多個樣法重現(xiàn)期M期T-降雨強(qiáng)度i-降雨歷時t的關(guān)系,利用MATLAB[4]T之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,可通過概率計算得出,但在部E電算程序和麥夸特法得出暴雨強(qiáng)度公式參數(shù),見表1。分城市運用過程中發(fā)現(xiàn),其數(shù)據(jù)隨歷時的改變而改變,

8、表1不同選樣方法P-Ⅲ型頻率分布暴雨強(qiáng)度公式擬合參數(shù)存在一定偏差。建議同時編制兩種取樣方法的暴