宜昌暴雨强度公式20141126

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Template宜昌市区暴雨强度公式修编技术报告湖北省气象服务中心2014年11月1

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04主要研究内容及结论3宜昌市暴雨气候特征2项目背景介绍14资料与方法2014年11月2编制暴雨强度公式

湖北省建厅、省气象局《关于做好暴雨强度公式修订和内涝防治等工作的通知》（鄂建文[2014]34号）41.1项目背景（相关政策）住建部、中国气象局《关于做好暴雨强度公式修订有关工作的通知》(建城发[2014]66号)3

住建部、中国气象局《关于联合开展城市内涝预报预警与防治工作的合作框架协议》（2013.8.12）2国务院办公厅《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》(国办发[2013]23号)11.1项目背景（相关政策）来源：依据《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2014版）1.2暴雨强度公式及作用定义：计算任意重现期（P）、历时（t）的雨强（i）的公式。特点：形状固定，有2个自变量，4个参数（超定、非线性）。公式依据《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2014版）基础资料：i为降水强度（mm/min）P为重现期（a），取值范围为0.25a～100a；t

为降雨历时（min），取值范围为1～180min备注：q（L/（Shm²））≈167i（mm/min）A1、b、c、n是与地方暴雨特性有关且需求解的参数：A1雨力参数（mm）C为雨力变动参数b为降雨历时修正参数（min）n为暴雨衰减指数，与重现期有关。1.2暴雨强度公式及作用定义：计算任意重现期（P）、历时（t）的雨强（i）的公式。特点：形状固定，有2个自变量，4个参数（超定、非线性）。公式依据《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2014版）暴雨强度是排水规划、排水管道大小设计的主要依据，合理制定某地区雨强公式，可使设计工程安全可靠、节约投资，社会经济效益明显。雨强的增加，对城市排水影响极大。上海市一年一遇60min的雨强60年代初36mm，90年代初为37mm，以浦东局家桥排水系统为例，按新、老公式，计算流量为13.0m3/s、12.0m3/s，管径大一挡，投资增大8%。（1）《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》（2）《室外排水设计规范》（GB50014－2006，2014版）（3）《城市排水工程设计－暴雨强度公式编制技术指南》（中国气象局，2013年5月）（4）《给排水设计手册（第5册）城市排水》（2003版）（5）《地面气象观测规范》（气象出版社，2003年11月版）（6）《地面气候资料30年整编常规项目及其统计方法》（QX/T22-2004）（7）《气象资料统计规定》（气象出版社，1984年7月出版）（8）国务院办公厅《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》（国办发[2013]23号）（9）中国气象局预报司《关于加强城市排水气候可行性论证工作的通知》便函，2012年9月7日）（10）住房城乡建设部办公厅《关于加强2013年城市排水防涝汛期检查工作的通知》（建办城函[2013]197号）（11）住房城乡建设部《城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲》（2013年7月12日）（12）住房城乡建设部中国气象局关于联合开展城市内涝预报预警与防治工作的合作框架协议（2013年8月12日）（13）湖北省住房和城乡建设厅与湖北省气象局联合发文（鄂建文[2014]34号）

2014年11月41.3编制依据1.4项目背景（宜昌暴雨灾害）宜昌地区暴雨灾害具有发生频率高、范围广、强度大、年际变化大等特点。湖北省年平均降水量分布（1981～2010年）湖北省日降水量极大值分布（建站～2010年）1.1项目背景（宜昌暴雨灾害）目前正在建设特大城市，城区版图不断向东向南扩展，高新区、城东新区、白洋工业园区、点军区都在快速发展之中。宜昌市目前使用的暴雨强度公式编制于上世纪90年代，利用最新降水资料修订暴雨强度公式的工作格外迫切。宜昌市地形分布图2014年11月1

Clicktoaddtitle2、宜昌市暴雨气候特征

04短历时雨强的比较2.3月降水量变化对比分析2.2年降水量年际变化及分析2.12.4暴雨日数对比分析2.5年最大日降水量变化分析2、宜昌市暴雨气候特征52014年11月2.1年降水量年际变化对比分析72014年11月武汉、荆州、宜昌建站-2012年年降水量变化图三地年降水量均存在较大年际差异，其中武汉年降水量明显大于宜昌和荆州。各地年降水量极值从大到小顺序为武汉2056.0mm，荆州1850.0mm，宜昌1808.0mm。2.2月降水量变化对比分析92014年11月武汉、荆州、宜昌建站-2012年月平均降水量变化宜昌站4-9月降水量占年降水量的77.3%；宜昌站7-10月逐月平均降水量均大于荆州和武汉，其它月份均小于其它两地。2.3暴雨日数对比分析112014年11月三站历年暴雨日数变化三站逐月暴雨日数

年暴雨日数年际差异大，武汉年暴雨日数从1天到12天不等，宜昌年暴雨日数从0天到7天（出现在2008年）。武汉、荆州、宜昌最早出现暴雨的月份依次为2月、3月、4月，暴雨日数最多发生在6月和7月，而8月、9月宜昌暴雨日数大于武汉和荆州。132.4年最大日降水量变化对比分析三地逐年最大日降水量变化图2014年11月武汉：317.4mm，出现在1959年。宜昌：229.1m，出现在1988年。荆州：174.3mm，出现在1970年。2.5宜昌、武汉短历时雨强年际变化对比分析宜昌、武汉1961-2013年不同历时最大降水量对比宜昌武汉5min0.03790.05660min0.00840.0099120min0.1190.0782180min0.08360.1891短历时最大降雨量极值年际变化趋势系数2014年11月183、资料与方法宜昌市国家基本气象站1956～2013年共58年的逐分钟降雨资料1956～2004年雨量自记降水纸信息化分钟数据

3.1数据介绍2005～2008年现代自动气象站逐分钟雨量数据2014年11月191.可靠性2.一致性3.代表性

本项目研究所用的降雨资料来源于湖北省气象档案馆，以宜昌市国家气候观象台观测资料为主宜昌市国家气候观象台作为国家基本气象站，位于宜昌市西陵区白龙井路，其站址的确定经过严格的论证，使用的观测仪器和设备符合国家相关技术规范。资料系列的代表性，反映了系列代表总体统计特征的程度。此次研究采用差积曲线法评价其资料的代表性。3.2降水资料的三性分析统计分析是推求设计暴雨雨强的基础，决定了设计暴雨雨强的精度和可靠性。因此，必须对资料系列的可靠性、一致性及代表性进行审查。3.3降水资料的选样方法年超大值法未采用年超定量法未采用年最大值法对比方法年多个样法研究采用方法

以前由于国内自记雨量资料不多，采用“年多个样法”。目前国家标准《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》要求采用“年最大值法”。

本次编制工作采用“年最大值法”为主开展研究，同时也采用“年多个样法”进行了计算，用于对比分析。3.3降水资料的选样方法：年多个样法从逐年雨量资料中挑选5、10、15、20、30、45、60、90、120分钟共9个降雨历时的前8个最大值作为原始数据（从大到小排序）站名和年份前8个最大值12345678510152030456090120min

9个历时3.3降水资料的选样方法：年多个样法将排序后的资料从大到小选取资料年数4倍的数据作为统计样本3.3降水资料的选样方法：年最大值法从逐年雨量资料中每年挑选5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180分钟共11个降雨历时的最大值作为原始数据510152030456090120min降雨历时的最大降雨量年份2014年11月1

Clicktoaddtitle4、研究内容及结论

04结果与讨论4.3公式结果（年最大值）4.2暴雨强度公式推求方法4.14.4公式结果（年多个样）4.5相关对比分析雨量自记纸资料自动站分钟雨量资料信息化处理分钟雨量数据数据选样：采用年多个样法选取11个历时的每年前8个最大雨量值。数据选样：采用年最大值法选取11个历时的年最大雨量值。人工读数P-Ⅲ分布指数分布耿贝尔分布i-t-P三联表最小二乘法高斯牛顿法误差控制总公式分公式结果输出:总公式、分公式、查算图表误差控制软件2：分钟降水数据预处理系统软件1：降水自记纸彩色扫描数字化处理系统软件3：暴雨强度计算系统滑动提取暴雨强度公式技术路线图曲线拟合曲线拟合及误差控制由于设计采用的重现期(100年一遇)大于资料年限，故采用理论频率分布曲线进行调整重现期：2、3、5、10、20、30、50、100a（国家标准《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2014版））指数分布曲线指数分布曲线P-Ⅲ分布曲线耿贝尔分布曲线曲线拟合及误差控制不同历时降水强度随重现期的变化曲线（样本，宜昌）不同历时降水强度随重现期的变化曲线（指数曲线模拟结果，宜昌）公式参数推算及误差控制公式参数计算方法：最小二乘法高斯牛顿法曲线拟合和暴雨强度公式参数推算的具体误差计算方法：均方根误差：相对均方根误差：依据：室外排水设计规范（GB50014-2006）(2014版）分别选用三种曲线拟合方法对样本进行曲线拟合，曲线拟合误差如下：分别选用最小二乘法、高斯牛顿法进行参数估算，其相应的估算误差如下：根据误差最小且达到规范要求的原则，选取暴雨强度总分公式。

4.2、宜昌市暴雨强度公式结果（年最大值）总公式：

4.2、宜昌市暴雨强度公式结果（年最大值）P-Ⅲ分布+最小二乘法分公式：耿贝尔分布+最小二乘法分别选用三种曲线拟合方法对样本进行曲线拟合，曲线拟合误差如下：分别选用最小二乘法、高斯牛顿法进行参数估算，其相应的估算误差如下：根据误差最小且达到规范要求的原则，选取暴雨强度总分公式。

4.3、宜昌市暴雨强度公式结果（年多个样）总公式：

4.3、宜昌市暴雨强度公式结果（年多个样）指数分布+最小二乘法分公式：指数分布+最小二乘法244.4、相关比较2014年11月4.4.1两种选样方法下宜昌暴雨强度公式计算结果的比较年多个样法计算得到的设计雨强普遍要大于年最大值法的相应结果，仅在重现期较大，历时较长的情况下，年最大值法的i-t-P三联表计算结果要略微偏大。244.4、相关比较2014年11月4.4.2新旧暴雨强度公式的比较旧公式：

旧公式订正版：于1992年利用1956～1989年共计34年降水资料，采用“年多个样法”算出的总公式为(单位：L/s/hm²)：新公式（年最大值）新公式（年多个样）

在式①基础上，经过人工订正、在宜昌排水管网设计中常用到的总公式为(单位：L/s/hm²)：244.4、相关比较2014年11月4.4.2新旧暴雨强度公式的比较本次“年最大值法”、“年多个样法”取样编制得到的新公式与旧公式的偏小程度最大值分别为11.12％