北京城区短历时暴雨强度分析

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1、2 0 0 5 年城市防洪与排水掌丰研讨寺论文嘉 北京城区短历时暴雨强度分析 白国营 一、气候地理概况 北京规划城区位于东经1 1 6 。0 8 1 1 6 0 3 0 ，北纬3 9 。5 2 3 9 。5 87 。 总面积i 0 4 0 k m ，处于永定河冲积扇的脊部。地势西北高，东南低，地面高程在3 0 m 至1 1 5 m 之间变化。 北京处于山前迎风区，属温带大陆性气候。由于地理气候条件所致，夏季炎热多雨，且极易发生 历时短，强度大的灾害性暴雨。 据多年统计，北京站最大2 4 h 降雨量曾出现高达6 0 9 m m ( 1 8 9 1 年东直门帝俄教堂) ，超过了全市多 年平均总量(

2、 5 9 5 ) 。3 0 0 以上发生过2 次；2 0 0 蚍上7 次；1 5 0 以上1 6 次。 = 、资料收集 ( - - ) 收集了北京站1 9 4 1 年2 0 0 0 年共6 0 年中5 、1 0 、1 5 、2 0 、3 0 、4 5 、6 0 、9 0 、1 2 0 分钟等9 时段特短历时的暴雨资料，北京站3 、6 、1 2 、2 4 h 短历时暴雨资料。 ( 二) 收集了规划城区松林闸、右安门等1 0 个站1 9 7 1 2 0 0 0 共3 0 年系列的暴雨资料。 ( - - ) 收集了规划城区1 6 个站、1 6 6 站年共5 0 0 余场次的降雨过程资料。 三、资料运

3、用 ( 一) 特短历时( 5 1 2 0 分钟) 采用北京站1 9 4 1 年2 0 0 0 年共计6 0 年雨量资料，由于该站几经 搬迁，故经移置统一为西部五塔寺雨量。 ( 二) 为求暴雨面上分布，特短历时，还采用了城市近郊1 0 个站1 9 7 1 年2 0 0 0 年短系列雨量资 料。以便同北京站单站成果建立点面关系。 ( 三) 3 、6 、1 2 h ，采用北京站资料。 四、北京站暴雨代表性分析 北京站特短历时，短时资料自1 9 4 1 年开始即有自己记录。经过调整为连续系列，精度可靠。 ( 1 ) 1 0 分钟：6 0 年长系列中，超过3 0 m 的有5 年。即4 4 、5 7 、5

4、 9 、6 9 、7 0 年，其它年比较平 稳，雨量约在1 5 u 左右变化，均值为1 7 2 m ，短系列( 1 9 7 1 年2 0 0 0 年) 共3 0 年，降雨变化较小， 均值为1 6 1 m 。长短系列均值差1 I m 。 ( 2 ) 6 0 分钟：长系列均值4 3 2 m ，长系列超过5 0 咖以上的雨量有1 4 次。1 9 5 9 年出现1 2 6 m m 的大暴雨一次。短系列均值4 1 ，4 m m ，超过5 0 m 以上的雨量有6 次，雨量太部分在3 0 m 以上。 ( 3 ) 2 4 h ：从长系列1 8 7 5 2 0 0 0 年雨量变化图上可以看出，连续四年以上l O

5、 O m m 雨量有6 段， 即1 8 7 6 1 8 7 9 、1 8 8 1 1 8 8 4 、1 8 8 9 1 8 9 5 。1 5 0 咖以上的有1 4 次，2 0 0 以上的有7 次，3 0 0 m 以上 的有2 次，1 8 9 1 年东直门帝俄教堂测得6 0 9 。 对多年平均值进行几次比较，1 8 7 5 2 0 0 0 年日H = 1 0 7 0 I I ，1 8 7 5 1 9 4 9 年，H “= 1 1 7 2 。1 9 5 0 2 0 0 0 年，圩“= 9 7 6 m ，1 9 5 0 1 9 8 0 年，日2 4 = 1 0 4 7 n ，1 9 8 1 2 0

6、0 0 年，日2 4 = 8 6 6 m m 。从均值历年 变化规律上看，北京城区2 4 t 降雨量成历年减少的趋势，尤其是8 0 年以后，北京进入枯水期。 ( 4 ) 面上1 0 个站以1 0 、6 0 分钟为单位时段分析； 1 0 分钟：1 6 6 个站年资料中超过3 0 m 雨量有5 年，超过2 0 m 有6 2 次，多于北京站长系列。 2 0 0 5 阜城市助r 浃与捧水掌术习附圣呻e 文j I 最小雨量3 O m ，一般在1 5 m 左右变化雨量均值为1 6 9 m m ，略小于北京站 6 0 分钟；超过9 0 r e = 的有7 次，超过舶m 豹有2 1 次，超过5 0 , m 的

7、有8 7 次，最小i 0 3 r a m ，一 般在3 5 m 左右雨量均值为4 0 4 m m ，比北京站均值小2 8 m m 。 五、频率计算 ( 1 ) 选择原则 本次采用年最大值法。 分别选出5 、1 0 、1 5 、2 0 、3 0 、4 5 、6 0 、9 0 、1 2 0 分钟等9 个时段的最大雨量和6 、1 2 、2 4 h 等4 个h 的最大雨量，计算出两组不同时段的暴雨公式。 ( 2 ) 重现期 为满足城市城市防洪和城市排水的设计要求，重现期采用了N = 2 0 0 、1 0 0 、5 0 、2 0 、1 0 、5 、2 年一 遇等于7 种不同指标。 ( 3 ) 线型 采用

8、皮尔逊型曲线。 ( 4 ) 特短历时暴雨频率计算 1 、北京站各种历时降雨强度的均值，c v 按实际计算，C s = 3 5 c v 试线时考虑认为调整，结果见下 北京站( 1 9 4 1 2 0 0 0 年) 特短历时暴雨强度( 毫米分钟) 频率计算 T 分钟 51 01 52 03 04 5G O9 01 2 0 嬲 0 55 2 24 2 83 6 03 2 82 6 42 1 81 _ 8 81 5 21 3 l 14 9 13 9 43 3 l3 O l2 4 3 2 O O1 7 3 1 3 91 1 9 24 4 G3 5 83 0 02 7 32 2 01 8 01 5 61

9、2 51 0 6 53 8 3 3 0 82 6 0 2 3 71 9 l 1 5 41 3 3 1 0 70 8 9 1 0 3 3 62 7 02 2 8 2 0 71 6 7 1 3 41 1 6 0 9 2 0 7 6 2 0 2 8 42 2 91 9 41 7 61 4 21 1 30 9 7 0 7 70 6 2 5 02 0 61 - 6 61 4 31 3 0L 0 50 8 10 7 00 5 5O 4 3 北京站( 1 9 4 1 2 0 0 0 ) 年1 0 分钟降雨频率分析图 l l 磐器： I 1 j 3 ：I 、- 搭、 Ol 。最彪 ，tI简 融 蹦荆嘲 啦饕吼

10、 柚n 吼 哪 1 3 ! ! 殳! 苎! 竺鲞皇苎查兰查曼茎! 竺兰查 北京站( 19 4 1 2 0 0 0 ) 年3 0 分钟降雨频率分析图 l l B 诤 5 z 印4 9 d h ：1 、 砷 j 序 I k 。 、 、 R X 登N h 强 b * 攒 i 砸 啭5 蟠裂糙 m 糯 。强 l 蒯船 X n - 4 3 1 9 C v - 0 5 1 0C s ,- 1 7 叫、d髫 黔 、 i。赘耥淞 l饕飑 l 琏丽时 ， i f 。 q 懊 2 0 0 5 年城市防洪时捧拳拳术习附曹峙文| 北京规划城区1 0 个站( 1 9 7 1 2 0 0 0 ) 特短历时暴雨强度频率计算

11、 r 分铮 饼 51 01 52 0 3 04 56 09 01 2 0 O 55 04 2 73 6 63 3 32 6 82 1 31 7 91 4 2 l - 1 7 14 6 03 9 03 3 43 0 32 “1 9 41 _ 6 3 1 2 91 0 7 24 1 83 5 33 0 12 7 3 2 2 01 7 4 1 4 61 1 50 9 5 5 3 5 93 0 12 5 6 2 3 21 8 71 4 71 2 40 9 70 8 0 1 03 1 5 2 6 l2 2 0 2 0 01 _ 6 11 2 6L0 60 8 30 6 8 2 02 6 72 2 01

12、- 8 31 6 61 3 41 0 4O 8 8O 6 80 5 6 5 01 9 31 5 81 2 91 _ 1 7O 9 5O 7 3O 6 1O 4 6 0 3 8 北京规划城区1 0 个站( 1 9 7 1 2 0 0 0 ) 特短历时暴雨频率参数计算表 ? 分钟 麟 51 01 5 2 03 04 56 09 01 2 0 E x 2 1 01 7 21 4 2 1 2 91 0 40 8 1 0 6 8 0 ，5 20 4 3 C vO 3 70 3 9O 4 l0 4 10 4 10 4 20 4 2O 4 40 4 4 C s3 5 C v3 5 C v3 5 C v3 5

13、 C v3 5 C v3 5 C v3 5 C v3 5 C v3 5 C v 3 、北京规划城区单站频率计算 根据松林闸、右安门等1 0 个雨量站1 9 7 1 4 2 0 0 0 年共3 0 年特短历时暴雨系列，分析进行频率计算 均值和C v 按实际计算，C s = 3 5 C v ，经适线汇总见下表。 1 6 oU ，o ho N 十 寸1 十 U o oo o o o o o N o h n 1 十 j 呻 吲1 H , - - i 、 o o 中o q叫 o o o o oooo o c Dh o ， ，目 十 r o o oo o o o o o o c D t oN H N 1

14、中 中 U ， o o o o o oo o o o o _ _o 1 叫No oh t -o 中吲 一时o 1 叫 州 U o oo o o o o o o o c o N H_ 十o Nh o h hc o 。oo ho o o o o o o o o o o o ， H N o _ N 一 d 中N a 十N U o o o o o oooo 1 十 十。o oo h o N 。o 一卜-o h c oo o o oo o o o o o o o N、十。t - -b -H ，t ， 中e dF ，十 U o oo oooo o o oo寸 、o H o ooc oo Ho _ Ho一H h Ho o 。o ， N N N“ o o o o o o o oo o o N d H u d o N，o N 十n N U o o oo o o o oo 十o“ o 。中 “ 十 十t 十十 t Ft ， H _ H H Hd H H oo H o o o N N h 十N中 寸N U ooo o ooo ooo o H o卜o N ， o 。ooh h h HHH HH H 一 oo H 中 N N寸_N U 0o o ooo o o o U m