重庆主城区暴雨强度公式推算和应用探讨

根据重庆市主城区沙坪坝、北碚、巴南、渝北站1981-2013年逐分钟降水资料,基于年最大值和年多个样法两种数据采样方式,采用皮尔逊Ⅲ型分布、耿贝尔分布和指数分布曲线拟合,分别编制了暴雨强度公式。结果表明:年最大值法取样推求的暴雨强度值在10 a以下重现期部分小于年多个样法,在11-30 a重现期部分两者差别小,在31-100 a重现期部分年最大值法大于年多个样法。4站均以年多个样法取样推求的暴雨强度公式误差最小。巴南和北碚选用1981-2013年、渝北与沙坪坝选用1991-2013年降水数据根据年多个样法取样采用指数分布曲线拟合推算的暴雨强度公式。通过分析各历时降水量空间分布特征,划定了新编暴雨强度公式在重庆主城区的适用范围。     

石家庄市城区暴雨强度公式修正方法对比分析

利用石家庄市国家基本气象站1961~2012年近52 a降水资料,基于年多个样法和年最大值法进行选样,采用皮尔逊-Ⅲ型分布对暴雨进行理论频率分析,得出暴雨强度—历时—重现期关系曲线,并利用高斯—牛顿迭代法对暴雨强度公式进行求解,以绝对标准差和相对标准差作为暴雨强度公式评价指标。结果表明:基于年多个样法推算的暴雨强度公式精度比年最大值法高,且满足暴雨强度公式评价指标。新编制的暴雨强度公式计算的暴雨强度值大部分比1978年编制的大,且随着降水历时的增长,其偏大的幅度呈增加趋势,与近30 a来石家庄市极端降水事件呈增加趋势基本相符。     

黄山市暴雨强度公式的研制

利用黄山市屯溪气象站1987～2016年连续30a的降水观测资料,获得降水量统计样本;采用"年最大值法"进行资料选样,按照P—Ⅲ分布、耿贝尔分布和指数分布进行分布曲线拟合得到雨强—重现期—历时(i-P-t)三联表;采用最小二乘法、高斯牛顿法求解暴雨强度分公式和总公式参数,根据误差最小原则确定最优方法,得到黄山市暴雨强度公式。结果表明:耿贝尔分布和指数分布各降水历时下的相对均方根误差比P-Ⅲ分布较小;采用最小二乘法参数组合方法计算分公式和总公式误差比高斯牛顿法较小,精度满足国标要求,是目前较为合适的暴雨强度公式计算方法,推荐为最优的暴雨强度公式。     

柳州市暴雨强度公式修订研究

根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006,2014版)、《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》修订柳州市区暴雨强度公式,选定柳州国家气象站作为代表站,采用年最大值法进行降雨数据采样,采样年限为1995-2014年,挑取最大降水量的时段分为5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180min共11个时段。采用概率型分布指数分布曲线进行拟合调整,进行单一重现期暴雨强度公式拟合,计算重现期区间暴雨强度公式和暴雨强度总公式。     

基于不同取样方法的百色市强降雨雨型研究

利用百色气象站1955—2014年逐分钟降雨资料,采用"自然法"和"最大值法"两种取样方法研究了百色市重现期2a历时30-180min的芝加哥设计雨型,同时对两种取样方法雨型结果进行对比分析。结果表明:(1)"自然法"历时30min的芝加哥设计雨型峰值位于降雨过程的中间位置,历时60-180min的峰值位于降雨过程的中间靠前位置;"最大值法"历时30-180min芝加哥设计雨型峰值位于降雨过程的三分之一位置。(2)历时越长,两种方法峰值位置的降雨强度越大。(3)"自然法"的雨峰位置比"最大值法"的雨峰位置靠后,且"自然法"的雨峰峰值比"最大值法"明显。     

吉林市暴雨强度公式推求和设计雨型

利用吉林市1961—2017年分钟降雨量数据,分别采用年最大值法和年多个样法选样,P-Ⅲ型、指数型和Gumbel分布拟合频率分布曲线,根据误差最小原则选择最佳取样及拟合方法,采用最小二乘法求解暴雨强度公式参数,并将新旧暴雨强度公式进行比较,再利用推求出的公式参数模拟吉林市短历时芝加哥雨型。结果表明:通过年最大值法选样和P-Ⅲ型频率分布曲线拟合得到的暴雨强度公式精度最高。5~20 min历时新编暴雨强度公式计算的暴雨强度值与旧编公式相当或偏小,30~180 min历时新编暴雨强度公式计算的暴雨强度值偏大。在相同重现期下,随着降雨历时的延长,雨强变化率逐渐加大。吉林市短历时雨型的综合雨峰位置系数为0.389。30~180 min历时雨型形态均为单峰型,各历时瞬时雨强峰值接近,雨峰位置位于偏整场降雨过程的1/2处之前。累计雨量的变化特征与设计暴雨雨型形态一致。     

湖北省荆门市城区新一代暴雨强度公式的研制

利用湖北省荆门市气象站1974—2014年分钟降水数据,采用"年最大值法"进行资料选样,采用指数分布、耿贝尔分布和P-Ⅲ分布进行分布曲线拟合得到雨强一历时一重现期(i-t-T)三联表,采用最小二乘法、高斯牛顿法求解暴雨强度分公式和总公式参数,根据误差最小原则确定最优方法,并将新公式与现用公式计算所得雨强进行比较。结果指出:P-Ⅲ分布各降水历时下的相对均方根误差较小;采用P-Ⅲ分布、最小二乘法参数组合方法计算分公式和P-Ⅲ分布、高斯牛顿法参数组合方法计算总公式误差较小;新分公式和总公式较现用公式算出的对应雨强整体偏大。建议相关排水规划部门在设计地下管网时加大管径的设计。目前,该公式经荆门市政府同意已发布执行。     

鲁中主城区暴雨强度公式的修正方法

利用鲁中淄博地区1981~2013年降水资料,分析降水变化的时空规律。基于年最大值法选样,采用P-Ⅲ型分布、指数分布和耿贝尔分布对淄博主城区暴雨强度进行理论频率拟合分析,得出重现期—暴雨强度—历时的关系曲线,结合最小二乘法和高斯—牛顿法推求暴雨强度公式参数,以绝对误差和相对误差作为公式主要评价指标,得出淄博主城区暴雨强度公式。结果表明:淄博市近30 a来暴雨强度呈上升趋势,上升幅度由短历时向长历时递减;年平均暴雨日数呈现山区多、平原少的空间分布,其中,淄博主城区最少为1.6 d,南部山区博山最多为2.5 d;P-Ⅲ型分布曲线拟合理论频率—最小二乘法推求参数得到的暴雨强度总公式和单一公式效果最好,总公式平均绝对标准差和平均相对标准差分别为0.026 mm/min和2.35%;新修正的暴雨公式计算的暴雨强度值多数比1980年代编制的大,偏大幅度随重现期的增加而增加,对临近平原地区暴雨强度有较好的拟合效果。     

水文学中雨强公式参数求解的一种最优化方法

提出了一种客观的、最优化的暴雨强度公式参数估算方法:先将公式线性化, 确定出未知参数b, C取值范围, 给定一个b值 (分公式)、b, C组合 (总公式), 再对雨强-历时-重现期 (i-t-T) 三联表数据进行最小二乘法拟合可得到参数A, n, 以总误差最小为控制条件, 理论上可得到最优的一组参数估算值。并以深圳、武汉两市为例, 进行暴雨强度公式参数估算, 精度高于国家标准要求, 且明显优于对比方法。该法已被编制成计算机软件, 只要输入原始资料就可以很快输出结果, 包括曲线型估计、参数估算、误差分析、图表, 使用极其方便, 可向全国各地推广应用。     

南疆阿克苏市短历时强降水特征及暴雨强度公式推算

基于阿克苏市1956—2020年的逐分钟降雨数据,采用年最大值法样本选样,分别选取近65年中逐5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180 min等11个降水历时的逐年最大值作为样本数据。采用一元线性拟合方法分析各历时降水年际变化特征,并使用耿贝尔分布、皮尔逊-Ⅲ型分布、指数分布曲线对各历时降水资料进行拟合,对比三种分布曲线拟合结果的理论频率和经验频率后,采用最小二乘法和高斯牛顿法计算暴雨强度公式参数,并进行暴雨强度公式精度检验。结果表明：阿克苏市近年来短历时的城市暴雨特征愈加明显;阿克苏市降水数据使用指数分布拟合、高斯牛顿方法推算所得的暴雨强度公式精度最高。