中国降雨过程时程分型特征

为研究降雨过程雨强随历时的变化关系,利用中国14个气象站近40年逐分钟降雨资料,采用动态K均值聚类法并根据雨峰在降雨过程中出现的位置,将中国10256次降雨过程分为4种类型,即降雨前期集中型(I型)、降雨中期集中型(II型)、降雨后期集中型(III型)和降雨均匀分布型(IV型)。结果表明:中国I型降雨出现频次最高,占47.1%;II型次之,占21.2%;III型和IV型出现频次相当,分别占15.3%和16.4%。夏季I型降雨发生频次占绝对优势,为夏季总降水过程的52.2%;冬季各类雨型发生频次相差不大。I型多为短历时高强度降雨,而IV型多为长历时低强度降雨,II型和III型居中。历时越短时,I型降雨的比重越大;随着降雨历时的增加,I型降雨的比重明显下降,IV型降雨的比重增加。

无资料小流域设计洪水不确定性研究

针对小流域降雨资料不足甚至无降雨资料的情况,研究了在不同雨型(主雨位偏前、偏中和偏后)下,使用2种暴雨频率计算方法(地区综合法和L-矩法),计算不同重现期设计暴雨和设计洪水的不确定性。结果表明L-矩法的计算结果不确定性小,更稳定,而地区综合法偏保守;不同雨型下的设计洪峰和洪水历时变化较小,但峰现时间相差较大,会极大地影响调洪结果。

基于双矩形雨型的降雨不均匀性和不确定性分析

降雨时程分配的不均匀性与随机性是内涝风险评估中的一大难题,如何通过设计雨型及相关降雨特征参数的概率分析来描述随机降雨事件成为近年来国内外学者研究的热点。根据前人的研究结果,在突出峰值雨强对内涝风险敏感性的基础上,提出了双矩形雨型用于描述降雨时程分配的不均匀性,并用"平均降雨强度"和"峰值降雨强度"两个参数进行描述。在此基础上,运用Copula原理,对两个参数的概率分布进行了研究,建立了双参数的联合分布函数,对城市内涝风险的评估具有重要意义。

海绵城市建设中的设计暴雨探讨

针对海绵城市建设中水力模型输入的设计暴雨问题,分析了源头、过程和末端在不同设计工况条件下的设计暴雨强度公式及设计暴雨过程的建立方法和适用范围,给出了城市雨水管网、防涝设施、排涝河道和低影响开发设施输入设计暴雨的模型应用方法,区分了设计工况与事件模拟工况的差别。

基于雨型的临时雨水泵站规模确定及模型验证

基于临时雨水泵站的特征,提出了采用降雨雨型结合管道调蓄的泵站规模计算方法,并确定了本工程的临时雨水泵站规模.利用Infoworks ICM模型软件,对相应重现期降雨情况下临时雨水泵站排水能力进行验证.经模型计算,采用雨型方法确定的泵站规模可满足区域排水需求.本文为临时雨水泵站规模的确定提供了一种思路.

上海市杨浦区设计面暴雨量与设计暴雨雨型研究

选择上海市杨浦区作为试验区域,对极端性天气下不同重现期和不同历时的设计面暴雨量、设计暴雨雨型进行计算。设计面雨量的计算利用研究区附近3个站点3种历时1978~2015年的降雨资料及上海市频率曲线参数的等值线图插值进行频率计算,得到各重现期的设计面暴雨量;设计暴雨雨型的计算利用江湾站2001~2015年逐分钟暴雨资料,先用模糊识别法进行雨型分类,然后用P&C法分别对单峰型和双峰型暴雨进行雨型设计,得到具有代表性的杨浦区设计暴雨雨型。

镇江市新一代暴雨强度公式研制及雨型设计

用镇江市1980—2013年连续34 a的降水观测资料,通过数据审核处理建立暴雨统计样本。对镇江市近34 a的暴雨特征进行统计分析,发现其存在较为显著的阶段性变化特征,具备开展新一代暴雨强度公式研制的必要。基于此,采用年最大值法展开修订,基于皮尔逊III型分布确定概率曲线并进行参数推求,研制了镇江市新一代暴雨强度公式。在此基础上,开展镇江市短历时暴雨雨型设计研究。统计发现:短历时暴雨以单峰型分布为主,其雨峰位置大部分出现在整个暴雨过程的前半段。进而采用芝加哥法雨型进行雨型设计,确定雨峰位置系数,得到镇江市短历时暴雨的雨型设计过程,短历时暴雨的瞬时雨强最高达5.9 mm/min,过程累计降水最高达105 mm。

西宁市短历时暴雨雨型及适用性分析

利用西宁市1954-2017年降水分钟数据建立暴雨统计样本,采用年最大值法推算暴雨强度公式并推求西宁市短历时暴雨雨型。结果表明:西宁市短历时暴雨雨型单峰特征比较明显,单峰峰值出现在前1/3。历时120min芝加哥设计雨型综合雨峰位置系数0.27,雨峰位置在35min左右,峰值前(后)雨强迅速增加(减小),最大1h降水量为13.14mm,降水主要集中在20~80min。各历时的瞬时雨强变化趋势以及分布型基本一致,雨强随着重现期的增大而增大。累计降雨雨峰前(后)增长斜率升(降)最大。西宁市暴雨分布呈现局地性强,空间差异明显特征,芝加哥设计雨型结果对城西和城北区代表性较好,城中和城东区可参考使用。

芝加哥雨型法在短历时暴雨雨型设计中的应用

基于山西临汾国家基本气象站1981—2013年逐日雨量资料,对临汾市城区暴雨强度公式修订的基础上,采用芝加哥雨型法,对临汾市城区短历时暴雨雨型设计进行分析研究。结果表明:1981—2013年山西临汾短历时最大降水量年际变化较大,且随着降水历时的延长,年最大降水量极值有增大趋势;年最强降水比较集中,多出现在7月上旬到8月中旬,且在午后出现次数较多。除历时30 min和180 min外,临汾城区短历时暴雨雨峰位置略偏前,短历时强降雨较为集中。瞬时雨强呈先增后减的单峰型分布,各历时的瞬时雨强变化趋势以及分布型基本一致,只是在时间分配上稍有差别,且雨强随着重现期增大而增大。当重现期相同时,雨峰处降雨强度随着历时的延长整体呈现减小、增大、再减小的波动趋势,但峰值雨强差异较小。

新暴雨形势下上海市设计暴雨雨型研究

雨型是描述降雨过程的概念,是降雨强度在时间尺度上的分配过程,是获取雨水径流过程线的基础.设计暴雨雨型是当地在大量暴雨资料统计规律基础上选定的最有代表性的雨型.本研究利用上海市多年（1985~2012）降雨资料,建立了具有典型性、代表性的上海市设计暴雨雨型.

区域高斯马尔柯夫雨型之建立与选取

设计暴雨雨型对水文模式分析与暴雨排水设计是不可或缺的基本要素。暴雨雨型模式有许多种,该研究采用具尺度不变性之高斯马尔柯夫雨型模式,该暴雨雨型模式视每一场降雨事件为一随机历程,考虑每个时刻之序列符合常态分布,以一阶高斯马尔柯夫历程叙述临前水文条件的遗传效应,该雨型亦为具有最大似然度之设计暴雨雨型。但限于雨量测站为点的分布,因此必须将雨型设计结果分类及区域化,并求得区域代表雨型,如此方能为未设站区域使用,亦能合理的应用于降雨径流模式中。而层级分析法正是用来协助决策者找出最佳策略方案的工具,透过可行方案及相关评估因素的拟定,层级分析法之决策分析模式可计算每个替代方案的权重并建议决策者找出最具代表性的策略选择。本研究针对台湾北部地区提出一个新的方法来评估并建立区域代表雨型,首先建立各测站具尺度不变性之高斯马尔柯夫雨型,其次利用主成份分析法萃取出雨型中的5个重要的控制因素,再就这些因素以聚类分析法将研究区域内之设计暴雨雨型分为3个均匀群集,但同一群集内之雨型并非唯一,故研究中最后利用层级分析法进行评估,选取并建立出区域代表雨型。

武汉市暴雨的雨峰和历时及其排水防涝的分析

基于1980—2018年武汉国家基本气象观测站逐分钟降雨数据,分别利用同频率分析法和Huff雨型分析法确定武汉主城区历时1440 min设计暴雨雨型,并采用InfoWorks ICM水力模型软件对雨水管网进行模拟计算,分析两种设计暴雨雨型的雨峰、降雨量时间分布和积水情况,研究结果表明:(1)基于同频率分析法和Huff雨型分析法确定的武汉主城区历时1440 min设计暴雨雨型均为单峰型,两者雨峰位置均略微超前整场降雨过程的前2/3分位,在降雨时程的60%~70%阶段,前者降雨强度迅速增加,大于后者。(2)在同频率分析法确定的武汉主城区历时1440 min设计暴雨雨型下,武汉汉口中心城区的淹没面积均大于Huff雨型分析法的确定结果,且水深、流量、流速等峰值均较大。(3)同频率分析法确定的设计暴雨雨型结果使得武汉主城区系统内达标管网比例更低,积水情况更严重。

中小流域设计暴雨雨型研究进展

设计暴雨是缺乏流量数据的中小流域推求设计洪水的基础,对水利工程设施、市政工程设计等建设标准具有重大影响,国内外对此展开了大量研究。近年来由于气候和环境变化的影响,洪水频发且流量极大,山洪和城市内涝灾害对山区人民和城市居民的财产及人身安全构成了威胁,引起了多起严重事故,因此对设计暴雨雨型提出了更高的要求。论文系统总结了典型暴雨雨型选择的原则与方法和雨型分类方法,梳理了相关方面的国内外雨型推求方法及其特点,包括芝加哥雨型法、Huff雨型法、三角形雨型法、Pilgrim&Cordery雨型法等4种短历时设计暴雨雨型,以及长历时的SCS雨型与同频率分析法;最后提出了中小流域设计暴雨雨型存在的问题并对未来研究方向进行展望。

按风险率模型分析的设计雨型

设计雨型是暴雨洪水分析不可或缺的基本要素,为此,本文建立了雨型分析的风险率模型,探讨了考虑风险率模式下的雨型设计方法,并以此方法分析了深圳市深圳雨量站1969—2002年实测逐时降雨资料,获得了深圳市不同重现期下的设计雨型,并与深圳市目前主要的几种设计雨型进行了比较。结果显示:(1)典型暴雨同倍比放大法和模糊聚类分析方法都存在风险率设计不足的问题;(2)SCS-Ⅱ法则因为安全度过高不适合深圳地区使用;(3)典型暴雨同频率放大法设计雨型与风险率分析法相似,但雨峰设计存在差异;(4)风险率分析方法对设计雨型的分析具有科学合理的指导意义,可以作为一种雨型的设计方法。

同频率法设计降雨过程的安全裕度

设计降雨过程是水利工程水文分析的核心内容和重要组成部分,而同频率放大法是我国主要的降雨过程设计方法,这种方法尚缺乏量化的安全性论证。为此,基于概率理论,提出设计降雨过程安全裕度的概念并推导出其计算方法,然后以深圳市实测降雨资料(1969年-2002年)为分析对象,通过安全裕度的分析,获得了其不同重现期下同频率放大法设计降雨过程的安全裕度。结果显示:①同频率放大法设计的降雨过程具有一定的安全裕度;②用安全裕度评估设计降雨过程的安全性具有量化、意义明确等优点,有一定的应用价值。