佛山暴雨强度公式-2016暴雨附件：-佛山气象条件及典型雨型研究

图2-4佛山市三水区适线法调整频率曲线图2-5佛山市南海区适线法调整频率曲线图2-6佛山市顺德区适线法调整频率曲线（3）单一重现期暴雨强度公式拟合从（1）式可以看出，暴雨强度公式为已知关系式的超定非线性方程，公式中有4个参数，显然常规方法无法求解，因此参数估计方法设计和减少估算误差尤为关键。首先对式（1）进行线性化处理：令，那么（1）式即变为：（7）式（7）即为单一重现期公式，通过式（7）分别把1、2、3、5、10、20、30、50和100年一遇等9个重现期的单一暴雨强度公式推求出来。首先推算这9个重现期暴雨强度公式的需求参数A、b、n。用常规方法无法求解暴雨强度公式即式（7），将式（7）两边取对数得：（8）令，那么式（8）就变为：（9）式（9）应用数值逼近和最小二乘法，可求出b0、b1，则A、n可求。但在具体计算时，由于b也是未知数，因此还无法应用最小二乘法求解方程。可先给定一个b值，在此b值下，再应用最小二乘法，可求得A、n值。将此A、n、b代入式（1），计算出给定b值的暴雨强度（），同时算出理论降水强度（）与给定b值的暴雨强度（）的相关系数（r）。不断调整b值，用相关系数r作为判别标准，比较和，直至相关系数达到最佳为止，则这时的A、b、n为所求。这样，可将11个单一重现期暴雨强度公式逐个推算出来。具体参见表2-1～表2-6。表2-1佛山市三水区单一重现期暴雨公式重现期P（年）公式P＝22463.584/(t+7.363)0.672P＝32820.296/(t+7.960)0.674P＝53261.510/(t+8.589)0.677P＝103871.227/(t+9.354)0.684P＝204555.092/(t+9.826)0.696P＝304913.641/(t+9.990)0.701P＝505344.501/(t+10.165)0.705P＝1005908.627/(t+10.379)0.711

表2-2佛山市南海区单一重现期暴雨公式重现期P（年）公式P＝25647.272/(t+14.271)0.829P＝36399.941/(t+14.566)0.832P＝57288.214/(t+14.878)0.835P＝108221.410/(t+14.460)0.835P＝208802.904/(t+13.637)0.832P＝309141.914/(t+13.351)0.831P＝509568.265/(t+13.045)0.829P＝10010146.085/(t+12.673)0.828

表2-3佛山市顺德区单一重现期暴雨公式重现期P（年）公式P＝24819.620/(t+13.621)0.803P＝34526.535/(t+12.553)0.766P＝54185.020/(t+11.276)0.724P＝103368.724/(t+8.630)0.654P＝202986.294/(t+6.718)0.612P＝302816.455/(t+5.834)0.590P＝502623.904/(t+4.819)0.563P＝1002381.42/(t+3.530)0.528（4）区间参数公式拟合由于上面求得的是单一重现期的暴雨强度公式，而两个单一重现期之间的暴雨强度还无法求得。如重现期为10年、20年的暴雨强度可求得，但重现期为15年的暴雨强度则无法计算。因此引入重现期区间参数公式，以解决这个问题。应用式（10）（10）作为区间参数公式来求算区间参数值效果很好（式（10）中，y为A、b、n参数中的任一个，P为重现期，C为常数）。首先把1～100年分为（I）：1～10年和（II）：10～100年两个区间，将A、b、n代入（10）式中得：（11）（12）（13）上面三式中A、b、n和P是已知数，A1、A2、CA、b1、b2、Cb及n1、n2、Cn都是未知数。根据上面求得单一重现期P下的A、b、n值，同理，利用数值逼近法和最小二乘法，可解得未知数A1、A2、CA、b1、b2、Cb和n1、n2、Cn，从而可算得I、II两个区间的A、b、n值，将它们代入式（1），可得1～100年之间的任意一个重现期暴雨强度公式，从而可计算任意重现期的暴雨强度。

表2-4佛山市三水区重现期区间暴雨公式重现期P（年）区间参数公式1—10IIn0.669+0.005Ln(P-0.099)b7.217+0.962Ln(P-0.836)A11.576+5.015Ln(P-0.116)10—100IIIn0.679+0.007Ln(P-7.842)b9.144+0.273Ln(P-7.842)A14.006+4.671Ln(P-2.870)表2-5佛山市南海区重现期区间暴雨公式重现期P（年）区间参数公式1—10IIn0.828+0.005Ln(P-0.836)b14.199+0.476Ln(P-0.836)A29.278+9.383Ln(P-0.378)10—100IIIn0.837-0.002Ln(P-6.737)b14.826-0.476Ln(P-7.842)A37.808+4.984Ln(P-0.107)表2-6佛山市顺德区重现期区间暴雨公式重现期P（年）区间参数公式1—10IIn0.828-0.070Ln(P-0.574)b14.823-2.296Ln(P-0.312)A30.424-3.537Ln(P-0.444)10—100IIIn0.748-0.048Ln(P-2.870)b11.375-1.723Ln(P-5.080)A23.009-1.924Ln(P-5.632)

（5）总公式的推算根据（1）式将其两边取对数得：（14）令，，即得。已知q、P、t值，应用数值逼近法和最小二乘法解此二元线性回归方程，可求得，从而可求得A1、n。推算出的佛山市暴雨强度总公式为：三水：（15）南海：（16）顺德：（17）2.3.5暴雨公式精度检验为确保计算结果的准确性，需对暴雨强度计算结果进行精度检验，按国家规范（GB50014-2006，2014版）的要求，需计算重现期2～20年暴雨强度的平均绝对均方误差和平均相对均方误差，平均绝对均方误差不超过0.05mm／min，平均相对均方误差不大于5％。平均绝对均方误差：（18）平均相对均方误差：（19）式（18）和式（19）中，为理论降水量，R为实际降水量，t为降水历时，n为样本数。利用暴雨强度区间公式算得的重现期2～20年暴雨强度平均绝对均方误差三水为0.047（mm/min）、南海为0.041（mm/min）、顺德为0.026（mm/min）；相对均方误差三水为3.72%、南海为2.16%、顺德为1.67%，满足《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2014版）提出的精度要求。利用暴雨强度总公式算得的重现期2～20年暴雨强度平均绝对方差三水为0.050（mm/min）、南海为0.050（mm/min）、顺德为0.050（mm/min），相对均方误差三水为3.59%、南海为2.49%、顺德为4.68%，南海、顺德和三水的暴雨强度总公式均符合《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2014版）提出的精度要求。从两种公式计算精度看，暴雨强度区间公式优于暴雨强度总公式，因此推荐使用暴雨强度区间公式。2.4.佛山市高明区暴雨强度公式由于佛山市高明区没有设立国家气象站，只设立了自动气象站，而自动气象站无长年代自记降水记录资料。因此需根据佛山市高明区自动气象站多年降水资料（2003～2015年）与南海、顺德、三水、禅城的自动气象站及国家气象站同期降水资料，作出研究分析和建议，参照提出高明区的暴雨强度计算公式。佛山市属明显的东亚季风气候区，受海洋暖湿气流影响，佛山市年平均雨量在1600～1900mm之间，雨水充沛，但降水分布不均，干湿季明显，雨季（4～9月）降水量占全年降水量的82%左右。佛山市地处珠江三角洲中部，受气候、地形地貌的影响，降水量的空间分布也不均匀，地区之间有明显的差异，图2-7和图2-8是根据高明、南海、顺德、三水、禅城的自动气象站及国家气象站同期降水资料绘制的年降水量分布图和雨季降水量分布图。从年平均降水量分布图可以看出，年最高降水量1900多mm，主要分布在东部城市化比较密集的地区；年最低降水量只有1600多mm，主要分布在中西部的三水和高明区一带。暴雨公式统计样本绝大部分来自雨季暴雨，因此采用雨季降水量和年降水量分布特征进行佛山市暴雨区域分布代表性分析。从图2-7和图2-8可以看出，高明区的降水量分布特征与三水区最为接近，降水量分布基本处于同一等值区内，因此建议使用三水区国家气象站的自记降水雨量资料推算高明区的暴雨公式。图2-7佛山市年降水量（mm）图2-8佛山市雨季降水量（mm）表2-7佛山市高明区单一重现期暴雨公式重现期P（年）公式P＝22463.584/(t+7.363)0.672P＝32820.296/(t+7.960)0.674P=53261.510/(t+8.589)0.677P=103871.227/(t+9.354)0.684P=204555.092/(t+9.826)0.696P=504913.641/(t+9.990)0.701P=1005344.501/(t+10.165)0.705表2-8佛山市高明区重现期区间暴雨强度公式P（年）区间参数公式1—10IIn0.669+0.005Ln(P-0.099)b7.217+0.962Ln(P-0.836)A11.576+5.015Ln(P-0.116)10—100IIIn0.679+0.007Ln(P-7.842)b9.144+0.273Ln(P-7.842)A14.006+4.671Ln(P-2.870)2.5鹤山暴雨强度公式与高明区现行公式的比较及分析为进一步分析高明区暴雨强度的代表性，采用鹤山国家气象站1980年～2015年近36年的资料，编制得到暴雨强度公式，并与现行高明暴雨强度公式进行对比分析。表2-9鹤山单一重现期暴雨公式重现期P（年）公式P＝27764.832/(t+18.266)0.912P＝38577.788/(t+18.331)0.913P=59524.678/(t+18.400)0.913P=1010620.365/(t+18.434)0.912P=2011705.03/(t+18.604)0.911P=5012917.116/(t+18.726)0.909P=10013772.657/(t+18.802)0.908表2-10鹤山重现期区间暴雨强度公式P（年）区间参数公式1—10IIn0.912+0.001Ln(P-0.836)b18.250+0.105Ln(P-0.836)A42.159+9.809Ln(P-0.444)10—100IIIn0.913-0.001Ln(P-7.842)b18.359+0.098Ln(P-7.842)A50.360+7.026Ln(P-3.422)表2-11鹤山暴雨强度公式计算值与三水现行公式对比序号重现期（年）历时暴雨强度10分钟15分钟20分钟30分钟45分钟60分钟12高明现行公式357.236311.151277.827232.206190.256163.547鹤山公式368.620317.737279.645226.283176.793145.611差值（%）-2.6-7.1-11.023高明现行公式375.433328.005293.768246.906203.732176.152鹤山公式405.005349.152307.322248.701194.312160.035差值（%）0.7-4.6-9.135高明现行公式395.688346.971311.867263.815219.443190.983鹤山公式448.715386.963340.687275.795215.547177.558差值（%）13.4-1.8-7.0410高明现行公式418.907369.072333.245284.206238.789209.516鹤山公式501.463432.593380.960308.519241.225198.770差值（%）19.71.0-5.1520高明现行公式452.129398.506360.555309.184261.958231.569鹤山公式551.528476.245419.711340.263266.317219.595差值（%）22.019.516.410.11.7-5.2鹤山资料编制的暴雨强度公式与高明现行暴雨强度公式相比，在5年重现期以上部分相对于现行公式偏大，偏大幅度略小于用三水国家气象站资料新编的暴雨强度公式，由于高明现行的暴雨强度公式是采用三水暴雨强度公式，为了便于新编公式与现行公式的衔接，仍推荐使用三水新编的暴雨强度公式作为高明新编的暴雨强度公式。

2.6新编暴雨强度公式与现行公式的比较及分析佛山市现行暴雨强度公式是采用佛山市南海区、顺德区和三水区国家气象站1961年～2010年近50年的资料编制，降雨历时按5、10、15、20、30、45、60、90、120分钟，编制方法为年多个样法。佛山市三水区现行的暴雨强度公式为：表2-12佛山市三水区单一重现期暴雨公式重现期P（年）公式P＝22407.588/(t+10.47)0.632P＝32270.87/(t+9.881)0.602P=52129.092/(t+9.25)0.569P=101959.928/(t+8.483)0.529P=201777.259/(t+6.817)0.485P=501605.11/(t+5.177)0.434P=1001490.061/(t+4.066)0.399表2-13佛山市三水区重现期区间暴雨强度公式P（年）区间参数公式1—10IIn0.645–0.052Ln(P-0.718)b10.662–0.981Ln(P-0.784)A14.546–1.272Ln(P-0.893)10—100IIIn0.623–0.049Ln(P-3.268)b10.812–1.482Ln(P-5.186)A13.069–0.912Ln(P-5.691)表2-14佛山市三水区新编暴雨强度公式计算值与现行公式对比序号重现期（年）历时暴雨强度10分钟15分钟20分钟30分钟45分钟60分钟12现行公式357.236311.151277.827232.206190.256163.547新编公式361.859305.269266.559216.215172.339145.502差值（%）1.3-1.9-4.1-6.9-9.4-11.023现行公式375.433328.005293.768246.906203.732176.152新编公式402.617341.193298.764243.125194.247164.193差值（%）7.24.01.7-1.5-4.7-6.835现行公式395.688346.971311.867263.815219.443190.983新编公式450.954383.791336.955275.032220.209186.326差值（%）14.010.68.04.30.3-2.4410现行公式418.907369.072333.245284.206238.789209.516新编公式510.149435.948383.676313.961251.739213.086差值（%）21.85.41.7520现行公式452.129398.506360.555309.184261.958231.569新编公式569.668487.127428.725350.575280.648237.171差值（%）26.022.218.9

佛山市南海区现行的暴雨强度公式为：表2-15佛山市南海区单一重现期暴雨公式重现期P（年）公式P＝23046.119/(t+10.34)0.671P＝33036.461/(t+9.883)0.654P=53026.178/(t+9.382)0.635P=103013.723/(t+8.763)0.612P=202891.671/(t+7.173)0.579P=502775.451/(t+5.494)0.538P=1002697.523/(t+4.333)0.508表2-16佛山市南海区重现期区间暴雨强度公式P（年）区间参数公式1—10IIn0.681–0.031Ln(P-0.599)b10.554–0.803Ln(P-0.695)A18.257–0.095Ln(P-0.807)10—100IIIn0.704–0.0427Ln(P-1.311)b11.503–1.572Ln(P-4.286)A18.968–0.619Ln(P-5.563)

表2-17佛山市南海区新编暴雨强度公式计算值与现行公式对比序号重现期（年）历时暴雨强度10分钟15分钟20分钟30分钟45分钟60分钟12现行公式403.500348.171308.542254.858206.143175.499新编公式401.422343.686301.567243.897191.493158.829差值（%）-0.5-1.3-2.3-4.3-7.1-9.523现行公式429.695371.063329.185272.554221.195188.864新编公式446.085382.364335.753271.772213.490177.101差值（%）3.83.02.0-0.3-3.5-6.235现行公式460.677398.204353.723293.684239.266204.976新编公式497.869427.270375.483304.210239.113198.397差值（%）3.6-0.1-3.2410现行公式501.005433.563385.742321.360263.056226.278新编公式569.620487.682427.847345.853271.312224.849差值（%）13.712.5-0.6520现行公式557.408480.747427.350356.441292.919253.048新编公式633.574540.085472.404380.423297.514246.151差值（%）13.712.3-2.7

佛山市顺德区现行的暴雨强度公式为：表2-18佛山市顺德区单一重现期暴雨公式重现期P（年）公式P＝23037.889/(t+10.927)0.677P＝32969.154/(t+10.423)0.652P=52890.678/(t+9.841)0.624P=102791.429/(t+9.099)0.587P=202365.898/(t+6.237)0.543P=502055.748/(t+3.245)0.487P=1001860.215/(t+1.181)0.447表2-19佛山市顺德区重现期区间暴雨强度公式P（年）区间参数公式1—10IIn0.698–0.049Ln(P-0.455)b11.343–0.996Ln(P-0.482)A18.493–0.791Ln(P-0.535)10—100IIIn0.713–0.058Ln(P-1.183)b13.894–2.788Ln(P-4.416)A17.921–1.499Ln(P-7.765)

表2-20佛山市顺德区新编暴雨强度公式计算值与现行公式对比序号重现期（年）历时暴雨强度10分钟15分钟20分钟30分钟45分钟60分钟12现行公式387.662335.322297.586246.173199.266169.657新编公式380.412326.058286.513232.454183.344152.690差值（%）-1.9-2.8-3.7-5.6-8.0-10.023现行公式415.370360.101320.321266.140216.644185.320新编公式416.113356.941314.138255.862203.027170.022差值（%）0.2-0.9-1.9-3.9-6.3-8.335现行公式448.043389.416347.309289.997237.573204.303新编公式457.410392.588346.071283.095226.185190.619差值（%）2.10.8-0.4-2.4-4.8-6.7410现行公式494.167431.115385.949324.508268.191232.304新编公式497.446425.814375.582308.757249.134212.024差值（%）0.7-1.2-2.7-4.9-7.1-8.7520现行公式520.824450.178401.352336.803279.056242.738新编公式532.775453.940399.879329.175266.922228.400差值（%）2.30.8-0.4-2.3-4.3-5.9新编的暴雨强度公式计算值相对于现行暴雨强度公式，三水区、南海区在2～5年重现期总体上偏小，在5年以上重现期总体偏大；顺德区在2～10年重现期均偏小。主要原因包括以下几点：（1）选样方法的不同。根据最新的国家规范要求，选样方法从“年多个样法”改为“年最大值法”。在使用年最大值法推算过程中，会出现大雨年的次大值虽大于小雨年的最大值而不入选的情况，该方法算得的暴雨强度小于年多个样法的计算值，因此采用年最大值法时需作重现期修正，根据文献[12―14]的研究成果，两者对应的重现期转换公式如下：（20）式中为年多个样法的重现期，为年最大值法的重现期。根据式（20）计算出的和关系见表2-18。表2-18年多个样法重现期和年最大值法重现期的转换关系（年）123510203050100（年）1.582.543.535.5410.5020.5030.5050.50100.50从表2-18可以看出在1～5年重现期，年最大值法小于年最多个样法，10年以上则差别不大。(2)采用的降雨历时不同。根据最新的国家规范要求，降雨历时增加了150min和180min两个历时。（3）样本选取年限的不同。现行公式选取的资料年限为1961～2010年，而新编公式采用的是1980～2015年的资料。统计了三水、南海、顺德气象站的10、60min历时的年最大降雨量序列，1980～2015年的10min平均值相对于1961～2010年的平均值分别偏大了约4.2%、4.3%、1.8%；1980～2015年的60min平均值相对于1961～2010年的平均值分别偏大了约7.6%、3.8%、1.6%（见表2-19）。从偏大的幅度看，三水和南海偏大较多，顺德偏大的幅度较小，因而新编的三水和南海暴雨强度公式在5年重现期以上部分相对于现行公式偏大，而顺德则略为偏小，是在合理范围之内的。表2-21最大降水平均值对比站点历时1961至2010年最大降水平均值1980至2015年最大降水平均值偏大幅度（%）三水10分钟21.4mm22.3mm4.260分钟55.3mm59.5mm7.6南海10分钟23.5mm24.5mm4.360分钟58.6mm60.8mm3.8顺德10分钟22.6mm23.0mm1.860分钟56.8mm57.7mm1.6

3.设计暴雨雨型分布研究设计降雨的时间分配，主要是描述一场降雨事件的重现期、降雨历时、降雨深度、峰值及其位置等5个参数，目前一般采用的方法，可分为典型历史降雨缩放法、IDF曲线法、无因次标准曲线法、历史降雨随机模拟法等4种类型。国内，邓培德等曾利用Keifer&Chu雨型计算调蓄池容积；王敏等基于北京市的雨量资料提出了北京市设计暴雨雨型；根据国内外内涝的防治相关经验，应用于城市内涝灾害防治工程的设计降雨时程分配雨型应尽量满足以下几个条件：（1）内涝防治工程设计降雨雨型必须是长历时降雨雨型，根据内涝工程区域范围大小和汇流时间，一般认为1440min（24小时），最长至2天的设计降雨雨型可满足内涝工程规划设计需求。（2）设计时程分配雨型应能体现流域真实的长历时降雨统计规律。IDF（强度-历时-频率，即国内采用的暴雨强度公式）曲线法构建的设计降雨时程分布，由于是完全基于IDF曲线，因此无法克服IDF曲线本身的缺陷，根据Bedient和Huber研究分析，IDF曲线得到应是历时区间内的雨强均值，而非降雨真实过程的反映，因此应用IDF曲线法获得的均匀降雨雨型是不适宜应用于内涝防治工程的规划设计的。（3）内涝防治工程设计降雨时程分配雨型还应尽量兼顾与原城建的市政排水设施和水利的防洪排涝设施所采用设计降雨的有效衔接。城市内涝防治工程的设计与市政排水设施和水利排涝设施息息相关，分别为内涝防治工程建设的上游和下游边界，城市排水、城市内涝防御工程和城市防洪工程三套工程系统的设计，在同频率下采用同一设计降雨，不仅为工程设计带来极大的便利，更可从根本上解决市政和水利设计标准意义不匹配的问题。3.1设计暴雨雨型方法概述一般情况下，设计暴雨在设计历时时段内的降雨总量的时程分配或雨量过程线，对洪峰流量有显著影响。常用的降雨量时程分布(即雨型)有:均匀雨型、Keifer&Chu雨型(芝加哥雨型)、SCS雨型、Huff雨型、Pilgrim&Cordery雨型、Yen&Chow雨型(三角形雨型)等。均匀雨型是最简单的雨型，在整个降雨事件中拥有不变的降雨强度。对于不同历时和重现频率的降雨，均匀雨型的降雨强度可以直接从I-D-F曲线获得。很显然均匀雨型的产生是根植于推理公式法的假设条件。Keifer&Chu（1957)提出了一种应用于下水道设计的雨量过程线，有时称此法为芝加哥雨型，是根据某一特定的重现期下降雨强度和降雨历时的关系式，推求出来的一种雨量过程线。设计暴雨过程线用公式可表达为式中i前——峰前时间tb的雨强；i后——峰前时间ta的雨强；tb——峰前时间；ta——峰后时间；r——代表峰前峰后降雨历时的比值；估算r的方法，是对一组各种历时的次暴雨计算最大强度时间与暴雨历时之间的比值，按照各次降雨历时加权平均后，这个比值的均值作为r的值。该方法的优点是比较简单，而且还可以获得同频率降雨事件的合成暴雨过程。SCS雨型利用6小时和24小时构建的综合雨型的分配，横坐标表示时间，纵坐标表示降雨量的比例。在美国应用较广泛，我国还在初步探索阶段。Huff（1967)根据最大雨强发生在历时的第一、第二、第三、和第四等分段四种情况把降雨分配成4类典型，并对每一类典型作出各种不同频率的无因次时间分配过程。从这个统计中可以发现，短历时暴雨多数是属第一和第二分段组。Pilgrim&Cordery(1975)研究了一种设计暴雨过程线的方法，包括下述各步:①选取一定历时的大雨的样本。为使成果具有统计意义，用记录中最大的50次暴雨。②分历时为若干时段，时段的长度取决于设计洪水计算的需要和观测资料的分段情况。③对每次降雨，根据每个时段的雨深，排列各时段的序号，由全部各次降雨，计算每一时段的平均序号，作为时段排列的序号。标明最大雨深时段最可能的序号，次大雨深时段最可能的序号等。④确定每次降雨每个序号时段雨量占总降水量之百分比。对各次降水计算在序号为1，3，……时段的平均百分数。⑤以第三步中所确定的最大可能的次序，和从第四步中确定的相对值，安排时段，构成雨量过程线。该方法的优点是可以获得不同短历时的设计暴雨过程线，缺点是不能代表同频率降雨事件，对于我国城市排水与内涝防御工程设计的适用性还有待研究。Yen&Chow（1980)提出一种确定设计暴雨雨型的方法，其基本原理是以暴雨过程的各阶原点矩作为雨型的数字特征，根据选定的设计暴雨雨型的特征值，配合某种概化的雨型，如三角型、抛物线型等，即可确定设计暴雨的时程分配。他们认为一般可采用三角形雨型，仅须计算一阶原点矩ml作为雨型参数，若采用抛物线型则需要计算一阶和二阶矩m1，m2。图3-1所示为Yen和Chow提出的三角形雨型：图3-1三角形雨型（Yen&Chow）在国内，城市排水管网设计的短历时设计暴雨雨型设计规范建议采用Keifer&Chu提出的芝加哥雨型和Pilgrim&Cordery提出的设计暴雨过程线，由于Pilgrim&Cordery提出的设计暴雨过程线不能代表同频率降雨事件，在使用时不同的计算汇水时间采用不同的设计降雨过程线，非常麻烦，所以绝大部分单位倾向于使用芝加哥雨型。根据设计内涝防治工程排水通道和内涝调蓄池设计的需要，城市内涝防治工程应采用24小时设计暴雨过程线已经基本达成共识。设计需要同频率降雨事件组合合成暴雨过程，其计算方法包括同倍比放大法或同频率分析法。一般是通过实际降雨过程挑选出典型暴雨进行分析，控制不同历时的同频率设计雨量，借鉴洪水分析的方法，进行同倍比或同频率分时段控制缩放。所谓的典型暴雨一般是指所选择的暴雨总降雨量量大，强度也大，能够真实的反映设计地区情况，符合设计要求，暴雨的分配形式接近多年平均和常遇工况，并且对工程的安全比较不利的暴雨过程。3.2各种设计暴雨雨型选择各种设计暴雨雨型雨型间的差异大，一旦选择不当，一定会使结果误差大，所以必须经过多次比较，才能确定合适的雨型。目前国内外还没有一种公认的能作为设计根据的雨型。一般都是从本地区长期的降雨资料考虑，结合气候情况来推求符合本地区特征的设计暴雨雨型。但是就雨型研究本身而言，不同的雨型应用的条件也不近相同，下面对几种常见的雨型进行简要的分析：=1\*GB3①模式雨型将雨型划分成为7种类型，它常把雨强均匀化，采用均匀雨型，划分的较细，但与大多数实际情况不符，前苏联包高马佐娃等人通过对乌克兰的降雨情况进行分析，发现呈均匀分布的雨型很少，并且就这七种模式之间的区分也是不明显。=2\*GB3②Keifer&Chu雨型(芝加哥雨型)是根据某一特定的重现期下降雨强度和降雨历时的关系式，即由暴雨强度公式推得而来推求出来的一种不均匀的雨量过程线。主要的缺点在于雨型的推求过程较为简单，并且雨峰位置是确定的，仅仅是对设计暴雨强度频率进行再分布。Keifer&Chu雨型由于受历时的限制，一般小于2h，因此该雨型不能用于长历时、大于2h的降雨时程分配。=3\*GB3③由Yen&Chow提出的一种不对称的三角形雨型由于只考虑了历时降雨的核心部分，而没有考虑雨头和雨尾，从而会导致计算的径流量明显偏小。=4\*GB3④Pilgrim&Cordery雨型和Huff雨型的推导的方法比较繁琐，对降雨资料的依赖性很强，必须要有足够的降雨资料，才能够保证结果的可靠性。在城市雨水道设计时，汇流时间是逐渐增大的，如果采用Huff法或Yen&Chow法来确定设计雨型时，由于受降雨历时的影响显著，如果选取不当，就会产生较大的误差。因此在计算每一段管道流量时，都需要重新分析雨强变化过程，重复模拟各段管道的径流过程，这样导致了工作量相当大。综上分析，本项研究采用《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》推荐的芝加哥雨型作为短历时降雨过程的设计雨型，采用同频率分析法来推算24小时的设计暴雨雨型。3.3120分钟设计暴雨时程分配雨型分析芝加哥雨型只有雨峰位置一个参数，估算r的方法，是对一组各种历时的次暴雨计算最大强度时间与暴雨历时之间的比值，按照各次降雨历时加权平均后，这个比值的均值作为r的值。根据南海气象站55年降雨资料，通过中国气象局组织开发的短历时暴雨雨型分析系统，选取120分钟降雨量最大的20个样本，如下图：表3-1样本情况开始时间过程雨量20010430233568.520080615162063.220090603202559.120130420174958.220010517153156.220120913142453.719850730223552.619970630010647.719720807194345.720080918124843.519880525052142.319890502060241.820130707135241.420120506140141.220130819132841.119950715124740.220140511142239.919960729123239.619870522110538.019770727195037.7根图中可以看出，雨峰位置的分布没有规律，由20个样本统计的雨峰位置平均值为0.268。3.41440分钟（24小时）设计暴雨时程分配雨型分析3.4.1摘取样本降雨过程通过数字化处理系统处理后降雨原始数据，划分降雨过程。降雨过程是连续降雨时段，根据美国URS公司在的研究结果，当每分钟降雨量小于0.1mm（或停雨）的持续时间超过10小时，则定义为两个独立的“降雨过程”比较符合当地的降雨规律。以年为单位，统计每年降雨的发生过程。3.4.2典型降雨的选定降雨过程统计完成后就需要对降雨过程进行分析，因为降雨量，降雨强度随时间变化相差很大，雨量，雨强有大有小，对于总雨量小，雨强也较小的降雨过程实际上对研究雨型没有太大的意义，是可以忽略的，从一系列的降雨过程中挑选出较典型的降雨过程作为设计降雨雨型的基础，再通过综合分析选出一组最典型的降雨过程，然后根据设计暴雨量修改雨型，也就是用暴雨量来修正暴雨梯度。挑选降雨过程的原则如下：=1\*GB2⑴总降雨历时短，雨量特别大，降雨强度很大。=2\*GB2⑵降雨雨峰明显。 =3\*GB2⑶总降雨历时长，雨量大，降雨强度较大。=4\*GB2⑷能反映本地区大暴雨一般特性；=5\*GB2⑸接近设计条件，对工程的安全较为不利。由此从55年降雨数据中挑选出1440min降雨量最大前10场降雨，分别为2015年10月4～5日，1999年8月22～24日，1965年9月27～29日，1981年6月29～7月1日，1964年5月27～29日，1986年8月10～12日，1999年9月16～17日，1995年10月2～3日，1974年10月18～20日，1971年6月17～19日。3.4.31440分钟（24小时）设计暴雨雨型分配为了保证与水利部门研究成果衔接，借鉴水利部门对雨型进行研究的成果，参考水利雨型的雨峰位置，将新推求的雨型的雨峰位置调整到与水利雨型的雨峰相一致，得到的设计雨型可以与水利部门顺利衔接。具体的步骤是先根据水利部门推荐雨型选择主雨峰位置（最大小时），之后根据短历时雨型确定最大5分钟时段降雨的位置，再对上述挑选出的10场雨进行分析，但与之不同的是在确定雨峰的时候不再以选定的降雨过程的雨峰为主，而是以水利的雨型的雨峰位置为主，从而对于典型10场降雨，根据雨峰位置截取出来的1440分钟降雨过程，可能不是这场降雨中最大的1440分钟进程。然后依据上述的推求过程推求新雨型。参考广东省水利部门使用的24小时降雨过程线雨型，选定雨峰位置在第10的位置，确定的1小时时间间隔设计暴雨过程线如下：图3-2水利工程50年重现期1h时间间隔24小时设计暴雨过程线=1\*Arabic1降雨主峰的确定，根据水利部门的研究成果，雨峰位置在第10个时段，也就是9:01到10:00的时段。根据20场最大降雨最大1小时内5分钟时段雨型分布分析，雨型的r=0.362，1440min设计降雨过程线的主雨峰位置在9:21~9:25的位置上，即在5min时段的降雨过程的113位置上。根据120min芝加哥设计雨型的r=0.268，计算1440min设计降雨过程线的主雨峰位置在9:26~9:30的位置上，即在5min时段的降雨过程的112位置上。综合以上因素，采用主雨峰位置在113位置上计算雨型分布系数。=2\*Arabic2依据主峰对齐的原理，以上述提取出的最大的1440降雨过程为标准，移动选定的10场降雨过程，在对应的位置上截取1440分钟降雨过程，截取出来的1440分钟降雨可能不是这场降雨中最大的1440分钟进程，以5分钟为统计单位，相当于288个5分钟的降雨量(见附表3-2)。=3\*Arabic3分别求各场降雨5分钟对应位置上的分配比例，然后不论场次，基于平均情况(即均值)来定义各时段雨量的比例的原理求出对应位置每5分钟上比例的平均值，总共有288个平均值。见表3-2。表3-2各场降雨5分钟对应位置上的分配比例以及最终比例的平均值（水利雨峰雨型）总雨量282.0270.4164.2160.4198.0143.4148.7129.285.2102.3平均比例10.0007090.0010350.0009750.0000000.0024240.0000700.0001340.0000000.0029340.0000000.00082820.0007090.0024770.0007920.0000000.0012120.0006970.0000000.0002320.0038730.0000000.00099930.0000000.0011090.0007920.0000000.0012620.0004880.0000000.0005420.0019950.0000000.00061940.0010640.0004070.0024970.0000000.0013630.0008370.0010760.0008510.0017600.0000000.00098650.0010640.0008870.0023760.0002490.0004540.0008370.0023530.0005420.0011740.0000000.00099460.0007090.0007400.0045680.0052360.0001510.0007670.0011430.0003100.0031690.0000000.00167970.0010640.0005920.0017060.0034290.0007070.0007670.0011430.0001550.0031690.0001960.00129380.0010640.0006290.0018270.0021190.0008580.0009060.0016810.0000770.0030510.0002930.00125190.0010640.0009610.0024360.0014340.0006560.0012550.0028910.0006190.0025820.0000000.001390100.0007090.0011090.0020710.0017450.0028280.0012550.0026890.0006190.0024640.0000000.001549110.0021280.0072470.0010360.0056730.0005550.0007670.0045050.0004640.0024640.0001960.002503120.0053190.0100580.0015230.0047380.0009090.0006970.0011430.0005420.0022300.0000000.002716130.0024820.0072100.0020100.0011220.0005050.0002090.0008740.0004640.0044600.0000000.001934140.0017730.0058420.0023760.0018700.0008580.0003490.0004710.0009290.0036380.0000000.001811150.0031910.0051770.0035330.0023060.0006060.0001390.0002690.0013930.0023470.0000000.001896160.0024820.0020340.0049340.0018080.0008580.0001390.0000000.0009290.0014080.0001960.001479170.0014180.0047700.0025580.0061710.0012620.0003490.0000000.0015480.0008210.0000000.001890180.0014180.0078020.0043250.0170800.0010600.0000000.0000000.0012380.0012910.0000000.003422190.0017730.0074690.0048730.0234380.0020700.0000000.0000670.0012380.0039900.0000000.004492200.0014180.0054730.0014620.0380880.0034340.0000000.0022190.0013160.0062200.0006840.006031210.0010640.0053250.0009140.0244360.0039890.0000000.0029580.0012380.0005870.0021510.004266220.0017730.0053250.0004260.0170180.0030300.0000000.0012770.0007740.0039900.0007820.003440230.0007090.0053620.0017660.0057970.0025750.0000000.0044370.0004640.0058680.0002930.002727240.0007090.0053250.0035940.0009350.0007570.0000000.0010080.0005420.0049290.0000000.001780250.0007090.0059530.0024970.0011220.0010100.0001390.0004710.0006190.0028170.0000000.001534260.0007090.0085790.0022540.0018080.0009090.0000700.0004710.0003870.0017600.0001960.001714270.0017730.0072100.0021930.0014340.0005050.0000000.0002020.0002320.0005870.0000000.001414280.0010640.0071730.0022540.0008100.0004540.0000000.0008070.0009290.0003520.0000000.001384290.0035460.0061010.0030460.0010600.0002020.0000000.0005380.0029410.0005870.0000000.001802300.0014180.0059900.0024360.0008100.0004540.0000000.0005380.0007740.0007040.0000000.001313310.0000000.0060640.0022540.0014960.0004540.0000000.0001340.0014700.0010560.0000000.001293320.0049650.0083200.0014010.0016210.0003030.0001390.0102190.0007740.0010560.0000000.002880330.0085110.0086530.0006090.0018700.0003030.0006970.0006050.0003100.0008210.0000000.002238340.0056740.0086530.0010960.0023690.0057570.0005580.0005380.0003100.0000000.0000000.002495350.0010640.0086530.0009750.0026800.0044940.0007670.0032270.0000000.0000000.0000000.002186360.0021280.0068040.0009750.0028050.0022220.0004180.0006720.0000770.0000000.0000000.001610370.0021280.0034390.0018270.0010600.0015150.0005580.0002020.0000770.0000000.0000000.001081380.0042550.0030320.0016450.0003740.0020200.0009060.0023530.0000770.0000000.0000000.001466390.0021280.0030320.0020100.0001870.0013630.0004880.0052440.0008510.0000000.0000000.001530400.0028370.0030320.0024360.0004990.0003030.0002090.0036980.0009290.0000000.0000000.001394410.0028370.0021080.0013400.0006860.0007070.0000700.0075970.0024760.0000000.0000000.001782420.0053190.0019600.0017660.0004990.0008080.0002090.0007400.0015480.00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