城市暴雨强度公式编制及应用方法

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1、第1期(总第144期)2010年2月中回彳盛暑稚CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．1(SeriaINo．144)Feb．2010城市暴雨强度公式编制及应用方法金家明(杭州市综合交通研究中心，浙江杭州310006)摘要：从暴雨选样方法及相互炎系、暴雨频率曲线选用、暴雨公式的参数率定、暴雨公式的误差计算等几个重要方面对暴雨强度编制方法进行了分析，并对暴雨公式在工程应用巾可能存在的问题进行了梳理。关键词：城市暴雨强度公式：编制；应用中图分类号：TU992．02文献标识码：A文章编

2、号：1004—4655(2010)01一0038一02在城市化过程中．城市的水文特性与暴雨强度均发生着显著的变化。城市型水灾害对传统的设计理念与模式提出了新的挑战。但我国许多城市在雨水排水设计中采用的暴雨强度公式仍然是建立在年份短、代表性差的基础上．传统的暴雨强度公式已不能适应城市雨水排水设计工作的实际需要。亟需修改和调整。1编制方法1．1暴雨选样方法暴雨选样方法有年最大值法、年超大值法、年超定量法与年多个样法4种．其中后3种为非年最大值法。年最大值法具有选样简单、独立性强等优点，一般要求暴雨资

3、料年份≥20a。非年最大值法比较适合重现期较低(<1a)、暴雨资料年份不长(≥10a)的城市。1963年开始我国排水规范推荐采用年多个样法．GB50014—2006《室外排水设计规范》(简称《设计规范》)仍推荐采用该方法；给水排水设计手册第五册则推荐采用年超定量法。国际上近30a来一致采用样本独立性强的年最大值法。目前国内有诸多学者建议改用年最大值法选样。主要有如下几点原因。1)随着雨量资料的积累．国内很多地区的年最大值资料已有20～30a．具备年最大值法选样条件。2)年最大值法选样简单。目前气

4、象、水文部门颁布的暴雨资料．只有年最大值。年最大值法选样客观上使中、小城市有条件编制符合当地客观实际的暴雨强度公式。非年最大值法需要重新大量收集、处理资料，统计工作量大，耗时费力。特别是我国中、小城市的暴雨强度公式编制工作目前推进缓慢．大多是套用邻近城市的暴雨强度公式。3)年最大值法平均每年只选取一个最大值．最低收稿日期：2009—12—2538计算重现期为la。随着经济的发展．国内各地区雨水管道设计标准已普遍采用≥la的蓖现期。同时．由于选样方法的不同．采用年最大值法推求的暴雨强度公式，其重现

5、期PE=1．1a时的暴雨强度值相当于采用年多个样法推求的暴雨强度公式，其重现期PM=0．5a时的暴雨强度值。4)计算暴雨重现期时．水利部门一般采用年最大值法。城建部门目前多采用非年最大值法。城市暴雨公式采用年最大值法选样与城市防洪的重现期意义相统一。便于理解。5)年最大值法多采用耿贝尔或指数分布曲线．非年最大值法多采用P一Ⅲ型分布曲线或指数分布曲线。耿贝尔(P一Ⅲ型分布岱=1．1395时的特例)或指数分布曲线(P一Ⅲ犁分布岱=2时的特例)均为两参数公式．计算简单，易于手算或电算。且精度良好。P一

6、Ⅲ型分布曲线为三参数公式．拟合困难．&计算不可靠．计算结果往往因人而异。1．2选样方法的相互关系按概率计算．年最大值法与年多个样法推求暴雨强度公式．对应重现期转换公式：R=面f0而PM：J彳(1)1_eR式中：R为年多个样法推求公式的重现期；尸M为年最大值法推求式的重现期。根据式(1)计算出的PE与PM的关系见表1。概率计算表明，只有P>lOa时，两者暴雨强度值才比较接近。表1PE与尸。的关系PE，aO．501．001．455．oolO．0020．0050．00100．()oR／a1．101．5

7、82．oo5．54lO．5220．4J050．50100．50中圄千放王稚金家明：城市暴雨强度公式编制及应用方法2010年第1期1．3暴雨频率曲线选用暴雨强度公式统计中．常用的理论频率曲线是皮尔逊Ⅲ犁曲线、指数分布曲线、耿贝尔分布曲线。选用何种分布曲线．关键是要看分布曲线对原始数据的拟合程度：误差越小、精度越高的分布曲线越有代表性。1．4暴雨公式的参数率定暴雨强度公式的参数率定方法通常为图解法、解析法和数理统计法。为提高暴雨强度公式的精度，一般采用数理统计法推求暴雨强度公式。根据《设计规范》，暴

8、雨公式为．，：丛±Q理f2、(f+B)“⋯。⋯式中：，为￡历时内的平均暴雨强度。删_Il／min：P为重现期，a；f为暴雨历时，min；4、C、曰、n为地方参数。根据统计方法进行计算确定。暴雨公式的参数率定一般先对暴雨资料进行频率分析。求出各历时指定重现期的设计暴雨强度值．再根据设计暴雨强度值确定各历时的参数．最后推求各历时统一的暴雨强度公式中的各个参数。目前也有单位在推求暴雨公式时直接应用暴雨数据进行拟合．不求各个历时达到最优拟合．力求综合各个历时达到整体上最优的直接拟合法，实现4个参数A、C