城市设计暴雨频率计算问题

城市设计暴雨,具有历时短、设计标准较低的特点,与常用的频率计算方法不尽相同。简述了暴雨系列的取样问题;改正了与经验频率有关的计算公式;提出以经验适线法来拟合暴雨系列呈反Ｓ形的分布;比较了推求设计暴雨的几种方法,认为超定量综合法有偏于安全的结果;列述了我国一些城市的暴雨强度公式,其中的参数无一定的规律性,期望进一步工作,在点面上进行协调。     

合肥市暴雨强度公式的推求研究

城市暴雨强度公式的准确性直接影响着城市排水管网的规范设计.合肥市原有暴雨强度公式亟需重新修订。对合肥市董铺站1965~2012年共48年的全部暴雨资料进行分析,用年最大值法取样,采用皮尔逊-Ⅲ型分布,指数分布和耿贝尔分布曲线进行拟合,对频率分析后的数据分别采用了麦夸尔特法,高斯-牛顿法,遗传算法,拟牛顿法,模拟退火法,粒子群算法共6种优化算法进行公式参数推求,最终确定以指数分布配合麦夸尔特法确定的公式精度最好,公式精度大大优于合肥市原有的暴雨强度公式,所推求出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供水灾害管理中,对合肥市的防涝、排涝、排水设施规划和工程设计具有重大意义。     

关于城市暴雨强度公式推求的研究

城市暴雨强度公式的准确性直接影响着城市排水管网的规划设计,老一代的暴雨强度公式已经不能正确反映当地的降雨规律,亟需重新修订。本文以郑州市降雨资料为例,采用年最大值法选样和年多个样法选样对公式进行推求,通过对比分析发现年最大值法操作简单,误差更小,该方法有利于新一轮暴雨强度公式修编的普及。     

南通城市设计暴雨方法比较及公式修订

以南通市为研究对象,以31年实测降雨资料作为样本,采用年最大值法、年多个样法进行选样,通过皮尔逊-Ⅲ型频率曲线分析和高斯-牛顿法对暴雨强度公式进行求解,以绝对均方差作为暴雨强度公式评价指标。结果表明,年最大值法选样使其得到的暴雨公式较年多个样法得到的暴雨公式精度要高。新编暴雨公式与现有公式的比较表明,新编公式比现行公式雨强总体偏大8.5%左右,体现了南通市城区短历时降雨强度较20世纪80年代增幅明显的现实,说明新公式更能反映南通城区现状降雨情况。     

基于随机暴雨移置方法的城市设计暴雨分析

城市地区暴雨洪灾发生频繁，合理计算设计暴雨是解决城市洪涝的重要前提。采用随机暴雨移置方法（Stochastic Storm Transposition，SST），设定暴雨移置区并提取出暴雨目录，通过区域性概率重采样与暴雨空间变换相结合的方式进行降雨频率分析，估计本地化的极端暴雨频率。以上海地区为例，研究发现暴雨移置区内暴雨分布具有空间异质性，暴雨随机移置概率不均，计算得到的设计暴雨方案包含了降雨时空分布信息，在不同重现期下设计暴雨的时空结构存在变异性，说明传统方法中采用的简化雨型和均一化空间分布假设会增加设计暴雨的不确定性。     

基于随机暴雨移置方法的城市设计暴雨分析

城市地区暴雨洪灾发生频繁，合理计算设计暴雨是解决城市洪涝的重要前提。采用随机暴雨移置方法（Stochastic Storm Transposition，SST），设定暴雨移置区并提取出暴雨目录，通过区域性概率重采样与暴雨空间变换相结合的方式进行降雨频率分析，估计本地化的极端暴雨频率。以上海地区为例，研究发现暴雨移置区内暴雨分布具有空间异质性，暴雨随机移置概率不均，计算得到的设计暴雨方案包含了降雨时空分布信息，在不同重现期下设计暴雨的时空结构存在变异性，说明传统方法中采用的简化雨型和均一化空间分布假设会增加设计暴雨的不确定性。     

考虑降雨时空变化的单位线研究

流域降雨的时空变异性和地形地貌特征，以及不确定性因素对单位线的影响始终是流域汇流计算方法研究的难点问题。本文分析了传统的根据降雨时空分布不均匀性对单位线进行分类的方法及其缺点，推导了考虑暴雨重心位置和降雨强度的影响的S曲线法，给出了新的S曲线方程，建立了S曲线参数与暴雨重心位置和降雨强度的关系，采用该方法可求得任一暴雨重心位置及任一降雨强度下的时段单位线。该方法具有谢尔曼经验单位线简便实用的特点，又具有考虑降雨时空变异性的优点，在沮河流域洪水预报模型中的应用表明该方法是可行的。     

上海城区降雨时空分布变化与暴雨频率分析

基于2001～2018年的GPM卫星降雨数据,采用一致性检验、累积距平、滑动平均等方法对上海市多年暴雨时空变化进行分析,同时引入随机暴雨移置法(Stochastic Storm Transposition,SST)进行暴雨频率分析.研究发现上海市降雨年际、月际分布不均,近20年降雨量、降雨强度有所增加,空间分布上降雨自...     

"98·7"陕南宽坪特大暴雨调查分析

“98·7”陕南宽坪特大暴雨降雨强度之大为历史罕见,暴雨中心最大点雨量超过1300mm,降雨历时6～7小时,超过迄今同历时降雨量的世界最大纪录。对这场暴雨进行了调查,对暴雨特性和成因进行了分析,雨洪对照对暴雨进行了合理性检查,得到了合理、可信的科学数据。     

基于暴雨衰减特性的上海市长历时综合暴雨公式

编制适用于不同历时的综合暴雨公式是协调城市管网排水与区域防洪治涝的重要基础。选用上海市代表雨量站徐家汇站65 a实测雨量资料,建立不同重现期暴雨强度与历时关系,解析暴雨衰减规律,编制单一重现期暴雨公式,结合雨力公式推求适用不同重现期的长历时综合暴雨公式,并推导出暴雨重现期公式。结果表明:不同重现期1~24 h历时暴雨强度均以0.74的衰减指数衰减,据此推求的长历时综合暴雨公式可计算1~24 h任意历时、2~100 a任意重现期的设计暴雨,且平均相对和平均绝对均方根误差分别为1.9%和0.009 mm/min,符合规范要求;暴雨重现期公式可估算1~24 h历时内任意场次暴雨的重现期,高效地服务于城市洪涝防治决策。成果已纳入上海市治涝地方标准,对其他城市具有参考价值。     

区域滑坡泥石流灾害预警理论与方法研究

根据数年来的调查观测研究和工作实践,提出了滑坡泥石流灾害的预警分类体系,包括按物理参量划分的空间、时间与强度预警和按诱发因素参量划分的气象、地震与人类活动预警以及多参数、多因素共同作用下的综合预警。初步创建了区域性滑坡泥石流灾害暴发的两种预警理论方法,一种是基于临界过程降雨量判据图的预警方法;另一种是基于GIS的地质环境空间分析预警理论方法,通过计算预警区的滑坡泥石流灾害"发育度"、"潜势度"、"危险度"和"危害度"来实现。阐述了滑坡泥石流灾害预警的技术和行政工作程序,指出建立临界过程降雨量判据与地质环境空间分析相耦合的滑坡泥石流灾害预警理论方法是研究的新方向。     

Multi-criteria decision-making analysis in selecting suitable plotting positions for IDF curves of storm events

Selecting suitable distributions for rainfall data is usually subjective and complex since it requires decision-makers to consider results from various measures of goodness-of-fit indices. In this study, the VIKOR method in multi-criteria decision-making analysis is modified to select the most suitable plotting positions to represent extreme storm intensities in order to build the intensity–duration–frequency (IDF) curves of storm events. This is done by considering the rankings provided by all goodness-of-fit indices used to obtain a compromise solution. Nine plotting positions are considered: Weibull (W), Adamowski (A), Gringorten (G), Hazen (H) and Gumbel (EV I) and two known plotting positions for generalized extreme value (GEV) distribution using Pearson’s skewness and another two using L-skewness. The IDF curves obtained are compared to a reference IDF curves which was found using the GEV distribution. The mean and median for three goodness-of-fit indices, the coefficient of variation of root mean square error, CV_RMSE, the mean percentage of difference, Δ, and the coefficient of determination, R ², are taken as the criteria for selection process. The results show that six plotting positions, A, H, W, G and the two plotting positions with L-skewness, are equally superior compared to the other three plotting positions.     

Soil Moisture Parameterization and Its Influences in Weather and Climate Simulation: A Review

The soil hydrological process in land surface models and its influences on weather and climate simulation have got much attention by scholars both at home and abroad. First, this paper traced the definition and determination of soil moisture, and then reviewed its parameterization in different models, including soil-water characteristic curves for different soil types and numerical methods for solving soil moisture equations. Moreover, methods of soil hydrological parameter determination and uncertainties within land surface models were specified. Also, the importance of methods in parameter sensitivity analysis and optimization was emphasized, and the new datasets of soil hydraulic parameters would play a very important role in the improvement of the land surface model and soil moisture simulation. Finally, the research progress of feedback mechanism between soil moisture and precipitation was summarized. Spatial and temporal distribution of soil moisture and its abnormal would cause a positive feedback, and on the contrary, the meso-scale characteristics of soil moisture distribution had a negative feedback. By summarizing the progresses of the uncertainties and problems in soil moisture simulation, the influences of soil moisture on simulating weather and climate were pointed out.     

淮北平原降雨入渗补给系数随地下水埋深变化特征

水文地质参数对地下水资源评价起着至关重要的作用。其中,降雨入渗补给系数是影响浅层地下水水量、水质的重要参数。它对研究区域水量转化和水量平衡也十分重要。但是由于受降雨量、土壤类型、植被、地下水埋深等诸多因素的影响,准确判断降雨入渗补给系数存在很大困难。如果没有考虑这些因素的影响,尤其是降雨量和地下水埋深的影响,所推求的降雨入渗补给系数就会存在较大误差。结合安徽省淮北平原区五道沟水文实验站观测的降雨量、地下水补给量、地下水水位资料,利用两种不同的方法推求了不同降雨量等级的次降雨入渗补给系数。根据统计学理论研究了不同降雨量条件下,次降雨入渗补给系数随地下水埋深变化的分布规律,建立了次降雨入渗补给系数与地下水埋深的回归模型,并进行了相应的检验。研究表明,在控制地下水埋深的条件下,次降雨入渗补给系数随地下水埋深的变化符合指数分布;在地下水位自由变动的条件下符合伽玛分布。     

Unload–load displacement response ratio parameter and its application in prediction of debris landslide induced by rainfall

As the traditional displacement value of a landslide is very easy to be affected by rainfall, it is very difficult to establish a stable and uniform destabilized criterion of landslide in terms of the displacement value. So, it determines that establishment of an effective and stable dynamic displacement prediction parameter is very important in forecast of the debris landslides caused by rainfall. In order to determine this kind of prediction parameter, this paper first completes analysis on the relationship between the destabilized mechanism of the debris landslide and the rainfall dynamic rules. The relationship above shows that the periodical change value of rainfall can be taken as the dynamic unload–load parameter (ULP) of landslide, and the homologous change value of mensal landslide displacement can be taken as the stability displacement response parameter (DRP). Then, on the basis of the relationship between the ULP and the stability DRP of this kind of landslide, the unload–load displacement response ratio (ULDRR) appraisal parameter of this kind of landslides is established in this paper. Finally, the stability of typical debris landslides in China has been systematically studied by means of ULDRR appraisal parameter and model. We find that the ULDRR values conform to the evolutional rule of slope deformation and instability. So, it has been proved that the ULDRR parameter and the appraisal model are suitable and effective for prediction and evaluation of stability and evolution rule of rainfall-induced landslides.     

极大熵准则在降雨强度-历时-频率模型参数估计中的应用

根据频率与重现期的关系推导出三类常用降雨强度-历时-频率模型的无条件及条件概率分布(概率密度)函数及与模型相对应的约束。极大熵与极大似然准则产生一致估计,本文尝试基于极大熵准则建立降雨强度-历时-频率模型参数估计的优化模型,应用模拟退火算法求解该优化模型。根据比较发现,极大熵估计有时比常用的极大似然估计和最小二乘估计更精确。     

基于显式统计原理的地质灾害区域预警方法初步研究

区域预警是提高防灾减灾意识、有效减轻地质灾害造成损失的重要手段。地质灾害显式统计预警理论考虑了地质环境变化与降雨参数等多因素的耦合作用,克服了传统单一临界雨量判据方法的局限。笔者应用地质灾害显式统计预警的基本原理,以中国的东南区为例开展应用研究。选取岩土体类型、地形起伏等12个基础地质环境因素.通过确定性系数模型(CF)综合分析了地质灾害分布与地质环境基础因素的关系.选取地质灾害"潜势度"作为地质环境优劣的指标,并进行了定量计算。选取当日雨量和一个降雨过程的前期累计雨量作为降雨激发因素的指标.采用多元回归的统计分析方法,分析了地质环境因素、降雨激发因素的耦合作用与地质灾害发育情况之间的关系.建立了显式统计的地质灾害预警预报模型。以2006年5月18日台风"珍珠"登陆期间的实况预警情况对模型进行了应用校验。验证了显式统计预警原理及模型方法的可行性和实用性。     

山洪灾害临界雨量研究综述

临界雨量是一个关键的山洪灾害预警指标。按其技术原理将临界雨量推求方法划分为数据驱动的统计归纳法和基于灾变物理机制的水文水力学法分别进行评述,并介绍了临界雨量指标的两个拓展:动态临界雨量和暴雨临界曲线,综述了临界雨量不确定性分析的研究进展。通过综述发现:中国目前主要应用的是较简单的统计归纳法;临界雨量推求主要考虑前期降雨量（前期土壤饱和度）和时段累积降雨量两个因素的影响或仅后者一个;临界雨量指标难以反映山洪灾害的规模;考虑临界雨量不确定性有助于提高预警质量,但如何充分考虑其影响仍然是一个挑战。