城市暴雨強度公式編制和設(shè)計暴雨雨型確定技術(shù)導(dǎo)則

1、城市暴雨強度公式編制和設(shè)計暴雨雨型確定的內(nèi)容和方法暴雨強度公式編制和暴雨雨型確定工作內(nèi)容包括：代表性站點選擇、原始數(shù)據(jù)整理、降雨資料年限確定、統(tǒng)計樣本建立、頻率計算和分布曲線擬合、暴雨強度公式參數(shù)求解、短歷時設(shè)計暴雨雨型確定、圖表繪制、成果適用性分析、成果編制印刷等。暴雨強度公式編制技術(shù)流程數(shù)據(jù)處理質(zhì)量 審核偵量 審核頻率計算頻率計算和分布曲線擬合L暴雨強度公式編制公式編制誤差分析適用性分析常用圖表繪制短歷時暴雨雨型推求精度檢驗與合理性分析暴雨將度公式適用性分折I3暴雨時間變化特征分析暴雨空間分布特征分析社會影響分析成果報告編寫成果報告i°。a暴雨強度公式常用圖表短歷時暴雨雨型編制說

2、明1、降雨資料和統(tǒng)計樣本i.i站點選擇i.i.i降雨資料的站點選擇應(yīng)注意以下幾點：1）區(qū)域代表性：所采用的站點數(shù)據(jù)能代表某一區(qū)域的降雨特點，連續(xù)的數(shù)據(jù)系列應(yīng)該包括本區(qū)域內(nèi)不同降雨類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。2）歷史數(shù)據(jù)連續(xù)性：所采用的站點數(shù)據(jù)應(yīng)該有連續(xù)20-30年的降雨統(tǒng)計數(shù)據(jù)3）一致性要求：所使用的資料系列必須是同一類型或在同一條件下產(chǎn)生的，不能把不同性質(zhì)的水文資料混在一起統(tǒng)計。4）站點選擇應(yīng)保證原始數(shù)據(jù)的隨機性和獨立性，不可采用數(shù)個站點的數(shù)據(jù)混合樣本。5）選擇站點在資料年限內(nèi)發(fā)生遷址、雨量記錄儀更換時，需對降雨資料的代表性和一致性進行論證和說明。6）編制一個城市的暴雨強度公式，至少應(yīng)選擇一個代表性站點

3、，城市地形地貌及降雨特征差異較大，并具備基礎(chǔ)資料條件的城市，宜選擇多個代表性站點編制當(dāng)?shù)夭煌瑓^(qū)域的暴雨強度公式，以分別代表城市的不同區(qū)域特征。7）選擇當(dāng)?shù)貒覛庀笳净騾^(qū)域氣象站作為代表性站點。若研究區(qū)域內(nèi)無國家氣象站和區(qū)域氣象站或已設(shè)站點不滿足上述要求時，可考慮選擇其他行業(yè)降雨觀測站作為代表性站點或輔助站點，但應(yīng)依據(jù)上述要求，對資料的可用性進行論證。8）站點選擇須滿足資料年限長度要求，根據(jù)室外排水設(shè)計規(guī)范（GB500142006，2013版）的要求，暴雨強度公式編制采用的年最大值法基礎(chǔ)資料年限至少需要30年以上；短歷時暴雨雨型資料年限宜為30年以上。宜通過降雨時間變化特征分析，合理選擇資料年限

4、，但需包括最近年份的降雨資料。2、 原始資料原始降雨資料宜采用逐分鐘自動記錄的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要包括以自記紙形式記錄的逐分鐘降雨資料和現(xiàn)代自動氣象站自動記錄的逐分鐘降雨資料。原始降雨資料需要進行處理才可做為樣本選取的基礎(chǔ)資料。對以自記紙形式保存的歷史降雨自記記錄資料，推薦使用中國氣象局組織編制的“降雨自記紙彩色掃描數(shù)字化處理系統(tǒng)”進行數(shù)字化處理。該系統(tǒng)通過計算機掃描、圖像處理、數(shù)據(jù)處理，將氣象站降雨自記紙圖像進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，成為逐分鐘降雨量，并需要經(jīng)人工審核或修正后，錄入數(shù)據(jù)庫自動記錄站的降雨資料逐分鐘數(shù)據(jù)是直接入計算機數(shù)據(jù)庫的，由于沒有自記紙降雨記錄資料直觀性識別的特點，大量數(shù)據(jù)的審核難度相當(dāng)大

5、。數(shù)據(jù)審核需要有經(jīng)驗的專業(yè)數(shù)據(jù)審核分析人員承擔(dān)。由自記紙降雨記錄和自動記錄混合的站點，應(yīng)進行兩類數(shù)據(jù)的一致性分析。3、 統(tǒng)計樣本選取及年限確定在原始資料的準(zhǔn)備和審核基礎(chǔ)上，建立統(tǒng)計樣本是暴雨強度公式編制的關(guān)鍵步驟。按照室外排水設(shè)計規(guī)范（GB500142006，2013版）的要求，暴雨公式的編制的降雨歷時應(yīng)采用5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min、150min、180min共11個歷時的暴雨強度資料。選取降雨資料樣本中各降雨歷時雨量的逐年最大值，作為暴雨強度公式編制的有效暴雨資料樣本。隨機事件序列的頻率分析理論和方法是建立在隨

6、機、獨立樣本的基礎(chǔ)上，因此統(tǒng)計樣本建立須滿足隨機性、獨立性、代表性原則。樣本的隨機性、獨立性、代表性受站點選擇、原始數(shù)據(jù)處理、樣本采樣等過程影響。樣本年限的確定應(yīng)綜合考慮降雨規(guī)律的代表性、統(tǒng)計誤差控制、采樣方法等因素。4、 頻率計算和分布曲線4.1 頻率和重現(xiàn)期計算4.1.1 對選定的樣本按照降序排列，樣本經(jīng)驗頻率按以下公式計算：p=m/（n+1）其中，p為經(jīng)驗頻率，m為排序數(shù)，n為樣本容量，即樣本總數(shù)。4.1.2 重現(xiàn)期與經(jīng)驗頻率按照以下公式換算：P=1/p其中，P為重現(xiàn)期，p為經(jīng)驗頻率（為。4.1.3 年最大值法計算降雨重現(xiàn)期宜按2年、3年、5年、10年、20年、30年、50年、100年等

7、8個重現(xiàn)期計算。精度檢驗重點為重現(xiàn)期2-20年區(qū)間。4.2 頻率分布曲線擬合4.2.1 頻率分布曲線擬合應(yīng)基于選取的統(tǒng)計樣本，采用經(jīng)驗頻率曲線或理論頻率曲線進行趨勢性擬合調(diào)整，一般選擇理論頻率曲線，如：皮爾遜-田型、耿貝爾型函數(shù)曲線等。各地宜根據(jù)本地降雨特點，選取部分代表站點進行多種頻率分布函數(shù)的擬合試驗，從中選取擬合效果較好的理論頻率曲線函數(shù)類型。4.2.3 根據(jù)編制暴雨強度公式重現(xiàn)期的范圍要求（2-100年區(qū)間），需對擬合確定的頻率分布曲線采用適線法進行外延。4.2.4 根據(jù)確定的頻率分布曲線，得出重現(xiàn)期（P）、降雨強度（i）和降雨歷時（t）三者關(guān)系值，即P-i-t關(guān)系表。（如附錄E）5暴

8、雨強度公式5.1 暴雨強度公式擬合5.1.1 暴雨強度公式的表達形式為：q_167A（1*ClgP）（tb）n式中Ai,b,n為待求的參數(shù)，q為暴雨強度，t為降雨歷時。對式（1）兩端求對數(shù)，得到：lnq=ln167Aln（1ClgP）-nln（tb）設(shè)y=lnqln（1+ClgP）,4=ln167A,匕="x=ln（t+b）,則上式可寫為：yfbix采用最小二乘法求出式（2）中的b。、b1。由于式（1）中的b也是未知數(shù)，在此推薦采用“數(shù)值逼近法”來處理：先給定一個b值，采用最小二乘法進行計算，得出相應(yīng)的A、n以及q'（擬合值），同時求出公式的平均絕對均方差仃：式（3）中m為1

9、1個歷時，mo為8個重現(xiàn)期。不斷調(diào)整b值，直至使其行值達到最小。選取使b最小的一組參數(shù)A、b、n,即為最佳擬合參數(shù)。5.1.3各地在編制重現(xiàn)期2-100年范圍的暴雨強度公式時，應(yīng)重點保證重現(xiàn)期2-20年區(qū)間的擬合精度。5.2暴雨強度公式擬合精度檢驗為確保計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，在合理取舍有效參數(shù)的同時，需對暴雨強度計算結(jié)果進行精度檢驗，按室外排水設(shè)計規(guī)范（GB5001*2006（2013年版）的要求，需計算抽樣誤差和暴雨公式均方差。宜按絕對均方差計算，也可以輔以相對均方差計算。計算重現(xiàn)期在2年20年時，在一般降雨強度的地方，平均絕對均方差不宜大于0.05mm/min；在較大降雨強度的地方，平均相對均

10、方差不宜大于5%。6、短歷時暴雨雨型確定6.1.2短歷時降雨雨型確定采用芝加哥法雨型，分析確定的技術(shù)流程詳見圖。芝加哥法雨型芝加哥法南型技術(shù)流程芝加哥法雨型與紅合雨型相當(dāng),均為一定重現(xiàn)期下不同歷時最大南強且合而成，雨型的確定同樣基于特定重現(xiàn)期下的IDF關(guān)系曲線-芝加科法附型確定包括綜合雨峰位置系數(shù)確定及芝加時降雨過程線模里確定，具體流程如下；芝丁一南用樣本確定|一定一現(xiàn)強式事定統(tǒng)計畫用降南過仃的南峰何用餐效歷閃南岸位置寮數(shù)的統(tǒng),1皆比不同用時兩移位置系軟平均值的加權(quán)平均兩曉前后瞬時降雨強度公式樵求際中。時行11:段粉/降對量安過時齊U狙府均降啜W芝抓母雨堰歷時暴雨雨型在排水管道系統(tǒng)計算機模型建

11、立時是必須的。研究雨水調(diào)蓄系統(tǒng)時，最好用雨型進行設(shè)計校核。短歷時暴雨雨型主要用于確定設(shè)計暴雨的時間變化過程，設(shè)計暴雨量按暴雨強度公式進行計算。7、表繪制7.1.1 常用查算圖表包括：暴雨強度查算表、暴雨強度曲線圖、降雨量曲線圖、短歷時暴雨過程降雨強度查算表、短歷時暴雨雨型圖?？筛鶕?jù)暴雨強度公式或單一重現(xiàn)期暴雨強度公式和重現(xiàn)期區(qū)間參數(shù)公式，計算編制暴雨強度常用查算圖表、繪制暴雨強度曲線、降雨曲線圖。曲線圖格式如附錄E。7.1.4 單一重現(xiàn)期暴雨強度公式擬合暴雨強度公式的表達形式為：1674（1+CieP）令A(yù)=167Ai（1+ClgP）,則得到一個簡化的表達式（8）,即為單一重現(xiàn)期公式：Aq=；

12、-（才式（8）中A為雨力參數(shù)，即不同重現(xiàn)期下1min的設(shè)計降雨量（mr對式（8）兩邊取對數(shù)，并令：y=lnq,b°=inA,b1=-n,x=ln（t+b）,則公式（8）可簡化為一個一元線性方程形式：y=bo+b1X（9）同理，采用最小二乘法和數(shù)值逼近法，可將11個降雨歷時的單一重現(xiàn)期暴雨強度公式逐個推算出來。7.1.8暴雨強度公式是基于曲線擬合得到的P-i-t表，經(jīng)最小二乘法和數(shù)理方程求解獲得，與單一重現(xiàn)期暴雨強度公式相比精度略有差異。各地在編制暴雨強度公式及圖表時，須統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，并規(guī)定適用范圍和條件。8、適用性分析8.1 時間分布特征分析分析降雨的長年代變化特征，合理確定暴雨強度公式

13、編制的降雨資料年限?？梢员镜卮硇哉军c，對采用不同年限降雨資料編制的暴雨強度公式結(jié)果進行差異性分析，論證降雨資料年限選擇的合理性。8.2 空間分布特征分析對于地形地貌差異較大或涵蓋范圍大的城市，宜補充利用本地加密觀測的其它降雨資料，分析本地強降雨的區(qū)域分布特征，為編制的暴雨強度公式的適用范圍提供依據(jù)?；A(chǔ)資料條件許可的城市，可編制不同分區(qū)代表性站點的暴雨強度公式，并通過其差異性分析，確定暴雨分區(qū)的合理性。8.3 社會影響分析社會影響分析主要是指對安全、經(jīng)濟的影響，可結(jié)合實際案例比較分析。9編制成果9.1 編制成果9.1.1 城市暴雨強度公式。9.1.2 短歷時設(shè)計暴雨雨型。9.1.3 常用圖表

14、，其中包括：暴雨強度查算表、暴雨強度曲線圖、降雨量曲線圖、短歷時暴雨過程降雨強度查算表、短歷時暴雨雨型圖。9.1.4 附加說明，其中包括：資料說明、方法說明、適用性說明。附錄E常用圖表格式樣張暴雨強度查算表樣張P=2at(min)q=L/(s,hm2)tqtqtqtqtqtqtq1512.21227198.25653136.58779107.85610590.69613179.08915770.6222474.12628194.52254135.11480107.04110690.16913278.71515870.3413442.46229190.96055133.68081106.2421

15、0789.64913378.34615970.0624415.64530187.55856132.28582105.45710889.13713477.98116069.7875392.58531184.30657130.92583104.68710988.63213577.62016169.5146372.50332181.19258129.60084103.93111088.13513677.26416269.2447354.82733178.20759128.30985103.18911187.64413776.91116368.9778339.12634175.34460127.049

16、86102.45911287.16013876.56316468.7129325.06835172.59461125.82087101.74311386.68313976.21916568.44910312.39336169.95062124.62188101.03911486.21214075.87816668.19011300.89737167.40663123.45089100.34711585.74814175.54116767.93212290.41238164.95664122.3079099.66811685.29014275.20816867.67713280.80239162

17、.59565121.1909198.99911784.83814374.87916967.42514271.95740160.31766120.0989298.34211884.39214474.55317067.17515263.78341158.11867119.0319397.69611983.95214574.23117166.92716256.20242155.99468117.9889497.06012083.51814673.91317266.68117249.14843153.94069116.9679596.43512183.09014773.59717366.4381824

18、2.56544151.95370115.9689695.82012282.66714873.28617466.19719236.40445150.03071114.9919795.21412382.24914972.97717565.95820230.62346148.16772114.0349894.61912481.83615072.67217665.72221225.18647146.36173113.0979994.03212581.42915172.37017765.48722220.06148144.61074112.17910093.45512681.02715272.07117

19、865.25523215.22149142.91175111.27910192.88612780.63015371.77517965.02424210.64150141.26176110.39810292.32612880.23815471.48218064.79625206.29951139.65977109.53410391.77512979.85015571.19326202.17752138.10178108.68710491.23113079.46715670.90618不同歷時的暴雨強度頻率曲線（樣張）暴雨強度歷時重現(xiàn)期關(guān)系曲線圖51。15加為田15。；口55的圖10和曲9。帶崛師

20、加/師信前135刖班期隔圜附I1D出例柵肌枷m-KK市暴雨強度曲線2013任編制1,-幣LV、UV,1、1L1<V11117.1AX、r、NL、LN-,<SyturL、L、K“匕禺、Sf,國.、-k5r1b工二一.S三、-_.L,-RN工._期-rp-J-.J.*J"一r-薛、L,-*f一;一一1加is即臨180115310研曲isISO附W135切3S858015ID609063530ffi3D10SSE5-3111"11-HPIIHIInmu山川田心:MHMMMMMMHMMiM1MMMMb.J£J.|J.Iliff”銅；：fiH._.XL.ilXaLLL.JJJ二二才士!-.dLlXULLLLL匕：二二二3S1-I-|-L4-1X工市中心城區(qū)降水曲線_i.,j,i.jiri.11*i.l.m；1-1111Y手上島年HuliUIUMffim11!rT4STTEaXUZLEtiEEEZ222ZBLUS""1-1一iI-.-的二一-；mu-$L二二工!±td1“