《研制城市暴雨强度公式的几点体会》由会员分享，可在线阅读，更多相关《研制城市暴雨强度公式的几点体会（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、研制城市暴雨强度公式研制城市暴雨强度公式 的几点体会的几点体会目目 录录1、概述2、基础资料的收集3、暴雨频率计算4、暴雨强度公式的研制5、年最大值法与超定量法的比较6、几点思考与体会1 1、概、概 述述（1）城市排水，需要有规定设计标准(设计重现期或设计频率）的雨水排水流量，这个流量可以根据相应标准的暴雨量或暴雨强度来推算。（2）城市的设计暴雨，同历时和设计重现期（或设计频率）有关，为便于应用，常将这些关系用暴雨强度公式来表示。1 1、概、概 述述（3）暴雨强度公式是表达暴雨强度i（或暴雨量H）与历时t、设计重现期T之间的关系，即式中：S=A(1+ClgT) ,称为雨力； b、n、A和C为待
2、定的参数。2 2、基础资料的收集、基础资料的收集（1）研制暴雨强度公式，需要两个方面的基础资料：历年的暴雨量或暴雨强度资料根据这些资料进行频率计算的成果（2）基础资料是最最重要的一环，它决定暴雨强度公式的“真实精度”，也是研制暴雨强度公式成败的关键。2.1 2.1 基础资料的内容与重要性基础资料的内容与重要性2 2、基础资料的收集、基础资料的收集（3 3）暴雨资料必须是：）暴雨资料必须是：可靠的可靠的-精度很差的资料，不可能研制出反精度很差的资料，不可能研制出反映真实情况和可信的公式。映真实情况和可信的公式。有代表性的有代表性的-资料数量要足够，要有代表性，资料数量要足够，要有代表性，要有不同
3、暴雨级别的资料。要有不同暴雨级别的资料。一致性一致性-资料系列的各项，都是在同一条件资料系列的各项，都是在同一条件下获得的。下获得的。独立的独立的-例如，相隔时间不长的两场雨是不例如，相隔时间不长的两场雨是不独立的。独立的。2 2、基础资料的收集、基础资料的收集（1）设计标准与样本的选取 城市设计暴雨的设计标准，常用重现期T（年）来表示。例如：重要的城市T=10-20年一遇或更高，一般的中小城市T=3-5年一遇，小城镇T=0.5年一遇（一年两遇），更小的城镇T=0.25-0.333年一遇（一年四遇至一年三遇）。2.2 2.2 暴雨资料的取样暴雨资料的取样2 2、基础资料的收集、基础资料的收集为
4、了适应一年多遇的情况，城市设计暴雨所需的系列，与通常的年最大值法取样（每年只取一个最大值，称为年最大值系列）不同，即一年中要取多个雨量值。一年中取多个雨量值的方法叫做“超定量法”，即超过一定暴雨门槛值的取样，得到的是超定量系列。2 2、基础资料的收集、基础资料的收集（2）暴雨资料的基本系列根据各雨量站的实际情况，确定一个门槛值。设有n年资料，如果要用到T=0.25的设计值，则至少要取N=4n个雨量值，即平均每年取4个。一般，设平均每年取k个，则N =kn，最好略多几个，如N =kn +（k-1）。 城市暴雨的设计历时，一般为5、10、15、20、30、45、60、90和120分钟，共9个历时。
5、每个历时的暴雨量均需取出备用。2 2、基础资料的收集、基础资料的收集对每一历时的暴雨系列（按自大而小的次序排列）为： H1,H2, , Hn,Hn+1, ,HN 当平均每年取1个（k=1）时，得到的是前n个数据，由此组成的系列称为“超大值系列”。Hn+1之后的系列是为一年一遇和一年多遇时用的。这些资料要从自记记录上读取，需要认真、细致、有耐心和不遗漏应取的暴雨量。这是研制工作的第一关，必须无误。3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算 对各历时的超定量系列进行频率计算，步骤如下。（1）将某一历时的暴雨系列，用下列经验频率公式在概率格纸上点绘： 3.1 3.1 频率计算的基本步骤频率计算的基本步骤3
6、3、暴雨频率计算、暴雨频率计算(2) (2) 根据已绘好的经验频率点，选择频率分根据已绘好的经验频率点，选择频率分布模型，进行单历时的拟合计算，常用适布模型，进行单历时的拟合计算，常用适线法。线法。(3)(3)估计统计参数估计统计参数-矩法估计均值矩法估计均值 和离差和离差系数系数CvCv。在后续计算中，一般，均值不变，。在后续计算中，一般，均值不变，CvCv视点线拟合的情况，略作调整。视点线拟合的情况，略作调整。CsCs要多要多次试算，得到初值，绘出频率曲线。次试算，得到初值，绘出频率曲线。(4)(4)在同一张概率格纸上，用同样的方法，绘在同一张概率格纸上，用同样的方法，绘制制9 9个历时的
7、频率曲线，进行协调，注意各个历时的频率曲线，进行协调，注意各曲线不得相交，要有合适的间距，分布趋曲线不得相交，要有合适的间距，分布趋势合理。势合理。3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算（5 5）上述各条曲线是）上述各条曲线是P PE E次次和和H H的关系线，即次频的关系线，即次频率曲线。设计标准是以年为单位的（即重现期率曲线。设计标准是以年为单位的（即重现期 T TE E年年，其相应的频率为，其相应的频率为P PE E年年），换算公式为），换算公式为 P PE E次次= P= PE E年年= = 注意：这里的注意：这里的T TE E年年与年最大法的重现期与年最大法的重现期T TMM年年大大都不
8、同，两个暴雨系列的老大项一定重合，老都不同，两个暴雨系列的老大项一定重合，老二项及以后几项可能重合、可能不重合。二项及以后几项可能重合、可能不重合。3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算（6）对各历时、各TE年，读取频率计算成果，并列表，将暴雨量H化算为暴雨强度i=H/t，备用。（7）需要强调：这张i-t-T关系表是特别重要的，因为它是估计暴雨强度公式中各参数的主要数据，是决定公式“真实精度”的依据。这张表是暴雨强度公式的代表，公式的真实精度取决于表中整套数据。3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算（8）频率计算工作是非常重要的环节，如果精度较差，那么公式拟合得再好，也不可能得到好的公式。可以说，公式
9、拟合只是一种计算技巧、一种拟合艺术而已。然而，仅凭数学计算当然是不够的，还需要进行合理性分析,灵活处置随时遇到的问题，这就要凭水文工作者的智慧和经验了。3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算（1）取屯溪站41年（1967-2007年）超定量系列为例，平均每年取4个（k=4），不同历时各有164个值。计算 PE次=m/(N+1) 将PE次和H (用PE次和i亦可)的相应关系点绘在概率格纸上。3.2 计算实例3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算（2 2）频率分布模型）频率分布模型频率曲线线型频率曲线线型 暴雨频率分布模型，常用的有3种：P分布3参数的分布；简单的指数分布这是P分布在Cs=2 时的特例，仅
10、有2个参数；极值型分布耿贝尔分布，亦只2个参数，Cs固定为1.140 。3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算 择要绘出几种历时暴雨量择要绘出几种历时暴雨量H H系列的直方图，系列的直方图，可以发现这类超定量系列的分布概况：可以发现这类超定量系列的分布概况： H H愈小，其出现次数愈小，其出现次数 f f 愈多，随着愈多，随着H H的增大，的增大， f f 愈来愈小，呈现为单调的乙字型分布。这很愈来愈小，呈现为单调的乙字型分布。这很似似Cs=2 Cs=2 时的时的P P分布，或简单的指数分布。图分布，或简单的指数分布。图示屯溪站示屯溪站3030分钟暴雨量的直方图。分钟暴雨量的直方图。（3 3 3
11、3）模型的选择与计算）模型的选择与计算）模型的选择与计算）模型的选择与计算3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算 现选用简单的指数分布（现选用简单的指数分布（Cs=2Cs=2) )，即，即 P =P = 两端取对数，得两端取对数，得 ln P= -ln P= - （H-HH-H0 0） 或（因或（因P= 1/ TP= 1/ T） ln T= ln T= H-HH-H0 0 在单对数纸上点绘在单对数纸上点绘,lnT,lnT与与H H成直线关系，斜率为成直线关系，斜率为 ，截距为，截距为-H-H0 0 。（3 3 3 3）模型的选择与计算）模型的选择与计算）模型的选择与计算）模型的选择与计算3 3、暴
12、雨频率计算、暴雨频率计算 将各历时将各历时164164个点子分别点于单对数纸上，个点子分别点于单对数纸上，明显有两种情况：中小值部分，直线拟合较明显有两种情况：中小值部分，直线拟合较好，而大值部分，似另成一线。据此，将全好，而大值部分，似另成一线。据此，将全部系列按两段适线（如北京市也是这样做的）部系列按两段适线（如北京市也是这样做的）-前前4141个点子作为个点子作为T=2-100T=2-100年、其他点子或全年、其他点子或全部点子作为部点子作为T=1-0.25T=1-0.25年研制暴雨强度公式之年研制暴雨强度公式之用，得到的是两个公式。下面是用，得到的是两个公式。下面是t=5mint=5m
13、in时时N=164N=164和和n=41n=41的的ln T-i ln T-i 相关图相关图 （3 3 3 3）模型的选择与计算）模型的选择与计算）模型的选择与计算）模型的选择与计算3 3、暴雨频率计算、暴雨频率计算 分别将大值部分的分别将大值部分的4141个点子单独点于单对数纸上，个点子单独点于单对数纸上，进行回归计算，得到进行回归计算，得到值，并将有关数字填于表值，并将有关数字填于表中中, ,其中其中Cv=1/( )Cv=1/( )。点绘点绘 -t -t的关系，有光滑的变化趋势，可认为的关系，有光滑的变化趋势，可认为是合适的。是合适的。点绘点绘Cv-tCv-t的关系，进行适当调整，再据频率
14、曲线的关系，进行适当调整，再据频率曲线适线情况，得到最后的取用值。适线情况，得到最后的取用值。 用用 、最后取用的、最后取用的CvCv和和Cs=2 Cs=2 ，可得到各历，可得到各历时、各重现期（时、各重现期（2-1002-100年）的暴雨强度值，均列入年）的暴雨强度值，均列入表内，作为推算暴雨强度公式中的参数之用。表内，作为推算暴雨强度公式中的参数之用。 用同样的方法，可得重现期用同样的方法，可得重现期1-0.251-0.25年的有关数据年的有关数据。（3 3 3 3）模型的选择与计算）模型的选择与计算）模型的选择与计算）模型的选择与计算4 4、暴雨强度公式的研制、暴雨强度公式的研制（1 1
15、 1 1）屯溪站暴雨强度公式为（详见黄山市报告）屯溪站暴雨强度公式为（详见黄山市报告）屯溪站暴雨强度公式为（详见黄山市报告）屯溪站暴雨强度公式为（详见黄山市报告）（T=2-100T=2-100T=2-100T=2-100年年年年) ) ) )(T=1-0.25(T=1-0.25(T=1-0.25(T=1-0.25年年年年) ) ) )4 4、暴雨强度公式的研制、暴雨强度公式的研制取对数取对数-lgilgi= = lgS-nlg(t+blgS-nlg(t+b) ) 试算试算b b ，很费时，对较大历时是不大灵敏，很费时，对较大历时是不大灵敏的，故取整数比较方便。的，故取整数比较方便。b b确定后
16、，用回归计算得到确定后，用回归计算得到lgSlgS（从而得到（从而得到S S）和）和n n，但，但n n是一个很灵敏的参数，例如：是一个很灵敏的参数，例如： 20200.700.70=8.14=8.14， 20200.730.73=8.91=8.91 n n只差只差0.030.03，而结果相差竟达，而结果相差竟达10%10%左右，故左右，故n n的取的取用，要特别注意。用，要特别注意。（2 2）对暴雨强度公式）对暴雨强度公式i=S/(t+b)n中中 参数估计的几点说明参数估计的几点说明4 4、暴雨强度公式的研制、暴雨强度公式的研制b b、n n、S S三个参数之间有相互补偿的作用，协调工作三个
17、参数之间有相互补偿的作用，协调工作是不可少的。是不可少的。国内有的公式中的参数，有比较复杂的形式，如：国内有的公式中的参数，有比较复杂的形式，如：T TT T+d+d（d d可正可负）可正可负）,b ,bb+f(Tb+f(T), n=), n=n+g(Tn+g(T) )等，花样等，花样繁多，繁多，这是属于计算技巧方面的问题，有必要这样吗这是属于计算技巧方面的问题，有必要这样吗？（2 2）对暴雨强度公式）对暴雨强度公式i=S/(t+b)i=S/(t+b)n n中中 参数估计的几点说明参数估计的几点说明 年最大值法取样是每年取一个最大值，年最大值法取样是每年取一个最大值，n n年有年有n n个值。
18、超定量法取样，其头个值。超定量法取样，其头n n项也是项也是n n个值。两者个值。两者的频率有一定的关系，特别是两个系列的头部，的频率有一定的关系，特别是两个系列的头部，至少有一个点子是重合的。至少有一个点子是重合的。 根据统计原理，两者的关系如下：根据统计原理，两者的关系如下： P PMM年年=1-exp(- P=1-exp(- PE E年年） 以及以及 T TE E年年=1/ln T=1/ln TMM年年-ln(T-ln(TMM年年-1)-1) 其中，其中，T TMM年年为年最大值法的重现期。为年最大值法的重现期。 当当P PE E年年较小时，近似有较小时，近似有P PE E年年= P=
19、PMM年年或或T TE E年年= T= TMM年年，大，大致是重现期大于致是重现期大于1010年时，上述关系比较接近。年时，上述关系比较接近。5、年最大值法与超定量法的比较年最大值法与超定量法的比较P P P PE E E E年（年（年（年（% % % %）1 1 1 12 2 2 25 5 5 5101010102020202050505050P P P PM M M M年（年（年（年（% % % %）0.9950.9950.9950.9951.9801.9801.9801.9804.8774.8774.8774.8779.5159.5159.5159.51518.1318.1318.131
20、8.1339.3539.3539.3539.35T T T TE E E E年年年年1001001001005050505020202020101010105 5 5 52 2 2 21 1 1 10.50.50.50.5T T T TM M M M年年年年100.50100.50100.50100.5050.5050.5050.5050.5020.5020.5020.5020.5010.5110.5110.5110.515.525.525.525.522.542.542.542.541.581.581.581.581.161.161.161.165 5、年最大值法与超定量法的比较、年最大值法
21、与超定量法的比较6 6、几点思考与体会、几点思考与体会（1 1）可靠的资料和合适的频率曲线组是研制暴）可靠的资料和合适的频率曲线组是研制暴雨强度公式的基础，工作重点应放在这个基雨强度公式的基础，工作重点应放在这个基础上。础上。（2 2）暴雨强度公式中参数的估计，属于计算技）暴雨强度公式中参数的估计，属于计算技巧问题，必须结合统计原理和水文概念予以巧问题，必须结合统计原理和水文概念予以协调，才能得到较好的结果。协调，才能得到较好的结果。（3 3）暴雨强度公式中，）暴雨强度公式中，n n是最敏感的参数，如是最敏感的参数，如果果n n有微小的差异，就会较多影响雨力有微小的差异，就会较多影响雨力S S
22、的值，的值，从而影响从而影响A A和和C C的值。可以设想，在相似的值。可以设想，在相似地区地区若能固定若能固定n n值，可能有助于参数的地区综合。值，可能有助于参数的地区综合。6 6、几点思考与体会、几点思考与体会（4 4）暴雨强度公式中，）暴雨强度公式中，3 3个主要参数个主要参数b b、n n和和S S ，估计时，会有相互影响和相互补偿的作用。，估计时，会有相互影响和相互补偿的作用。综合时，应注意它们在相似地区上的综合时，应注意它们在相似地区上的变化规变化规律。律。（5 5）年最大值法与超定量法得到的暴雨强度结）年最大值法与超定量法得到的暴雨强度结果，有一定的关系，可进一步探索是否可用果
23、，有一定的关系，可进一步探索是否可用年最大值法来推算超定量法的结果，以减少年最大值法来推算超定量法的结果，以减少取样的工作量。取样的工作量。6 6、几点思考与体会、几点思考与体会（6 6）安徽省按自然条件主要分三大片：江南山）安徽省按自然条件主要分三大片：江南山区，江淮之间丘陵区和淮北平原区。暴雨强区，江淮之间丘陵区和淮北平原区。暴雨强度公式中的参数，本区之内、区与区之间，度公式中的参数，本区之内、区与区之间，应该有一定的规律性，因此摸索出一套协调应该有一定的规律性，因此摸索出一套协调和综合工作的经验，意义十分重大。和综合工作的经验，意义十分重大。（7 7）研制城市暴雨强度公式，前人做过很多工）研制城市暴雨强度公式，前人做过很多工作，他们的经验要很好吸收与借鉴，但要有作，他们的经验要很好吸收与借鉴，但要有创新，要在已有的成就上更进一步。创新，要在已有的成就上更进一步。 谢谢大家！
