基于降雨过程分析的城市雨水管理

文章分析长沙市暴雨强度公式、芝加哥暴雨雨型对雨水管道设计的指导作用,发现相同标准下,峰值雨量、超负荷降雨时长,暴雨强度公式计算值均高于芝加哥暴雨雨型查算值。暴雨具有强度集中、时程分布不均匀的特点,建设超负荷降雨调蓄设施比提高雨水管道建设标准更利于缓解城市内涝,低标准雨水管道+峰值调蓄的雨水管理模式更具弹性。

短历时雨型对城市排水管网运行状态影响研究

管网过流能力不足或老化会导致城市内涝问题日趋严重,借助水力模型辅助城市排水管网改造尤为必要。考虑到设计雨型是影响管网设计标准的重要因素,以广州市猎德涌排涝片为研究区域,分析两种短历时设计雨型对管网运行状态(包括溢流和充满度两方面)的影响。研究表明:芝加哥雨型雨峰系数为0.35,降雨集中在雨峰附近,P&C雨型降雨波动分布在前半时程,主雨峰系数为0.16;芝加哥雨型下的满流管段数与溢流检查井个数大于P&C雨型的,对于管道的设计标准要求更高;而P&C雨型下的溢流总水量及单个检查井溢流水量大于芝加哥雨型的,对于地表积水影响更大;10 a一遇设计情景下,两个雨型模拟结果差距最大。通过量化分析溢流与管段充满度对雨型的响应,以期为城市管网设计与改造提供参考。

横琴口岸下穿路雨水泵站设计分析

横琴口岸地处台风频发地区,内部两层下穿路属于市政道路,排水防涝要求高。论文根据实际工程特点,选用合适的暴雨重现期,通过芝加哥雨型生成器得到了设计暴雨曲线;根据分时雨水径流量,动态模拟雨水调蓄池进排水量,得到合理的设计参数,为下穿路雨水提升泵站的设计提供参考。

不同设计雨型对雨水管网数值模拟影响研究

为探讨不同设计雨型对雨水管网数值模拟结果的影响,利用Infoworks ICM软件,分别使用暴雨强度公式推求出的特定雨型和芝加哥雨型,模拟相同下垫面条件下雨水管网系统的排水能力。结果表明,芝加哥雨型对雨水管网系统的排水能力要求更高。因此在进行城市雨水管网系统设计时不应忽视降雨时程分配对雨水管网排水能力的影响,应根据当地的降雨情况对设计雨水管网系统进行校核,以达到顺利排出雨水、降低内涝几率的目的。

廊坊市某片区暴雨强度及雨型分析

暴雨重现期及雨峰位置参数将显著影响缺水型城市的海绵城市设计规划方式及运行预期。基于此,运用廊坊市不同降雨重现期下的暴雨强度及芝加哥雨型分析方法,对廊坊市某片区的暴雨强度及雨型变化进行研究。结果表明:①在研究区域内,降雨重现期将显著影响暴雨强度,且随着降雨历时的增加暴雨强度之间的比值趋于稳定;②在研究区域内,降雨重现期及雨峰位置参数的选取将显著影响暴雨强度及雨型分布。研究结果可为华北典型缺水城市的海绵城市规划及片区排水系统工程设计提供基础的理论指导,并对海绵城市系统的稳定运行提供一定的预期。

衡水市某片区雨水径流及暴雨雨型研究

暴雨重现期及雨峰位置参数将显著地影响缺水型城市的雨水径流方式、雨水蓄排设计规划方式及蓄排系统运行预期。基于此,本文运用衡水市不同降雨重现期下的暴雨强度及芝加哥雨型分析方法,对衡水市某片区的暴雨强度及雨型变化进行研究,以分析雨水径流变化。研究结果表明:1)降雨强度随着降雨重现期的增加将得到明显地提高,且随着降雨历时的增加暴雨强度之间的比值稳定于2.99;2)随着雨峰参数(r)的提高,研究区域内的芝加哥雨型在降雨历时内暴雨强度分布发生了明显变化。研究结果为北方典型缺水城市——衡水市的海绵城市规划及片区排水系统工程设计提供基础的理论指导,并对衡水市的雨水蓄排系统的稳定运行提供一定的预期。

P&C雨型在城市排水计算中的适用性分析

为了分析Pilgrim&Cordery雨型在城市排水计算中的适用性,选用江苏省沭阳县中心城区连续35年的降雨资料,分别采用Pilgrim&Cordery法、芝加哥法推求短历时设计暴雨雨型。在分析两种雨型雨峰位置和形状差异的基础上,选用某小区作为典型区域,构建基于SWMM的小区排水模型,采用不同雨型计算小区排水流量,由模拟结果可知不同重现期下小区出水口Pilgrim&Cordery雨型与芝加哥雨型的峰值流量和水量均相差不大,因此认为Pilgrim&Cordery雨型与芝加哥雨型一样在城市排水计算中具有适用性,并可为其他城市短历时设计暴雨雨型分析提供参考和借鉴。

基于水动力模型的城市内涝灾害研究——以宁波市白鹤社区为例

受城市化进程和气候变化的影响,城市内涝问题广泛而频繁地出现。全面、及时地监测和预报城市内涝灾害,可以有效减少因内涝灾害造成的损失。以宁波市白鹤社区为例,根据芝加哥雨型对城市降雨进行概化,分析城市社区地形及水文资料,运用管流模型与地表漫流模型进行耦合,建立城市内涝水动力学模型,力求模拟洪水过程及可能造成的淹没情况。得出结论:(1)根据芝加哥雨型得出,在2 h短时暴雨强度下,重现期越长,降雨强度越大,降雨强度先增加后减少;(2)根据水动力模型模拟得出,该区内涝风险以中度积涝为主,即积水深度为15~50 cm;(3)当白鹤社区遭遇20年一遇极端暴雨时,由模拟得到积水动态变化过程可知,30 min左右城区开始轻微积水,60 min左右水深达到峰值。

南京市短历时设计暴雨雨型研究

设计暴雨的确定是城市管网系统排水能力规划设计的重要基础。以南京市中心城区为研究区,首先应用暴雨强度公式分别计算历时60 min和120 min的不同重现期设计暴雨量,再基于1982-2015年降水资料利用年最大法选取得到年最大降雨序列,并计算综合雨峰系数,最后应用Pilgrim&Cordery雨型和芝加哥雨型推求南京市中心城区历时60 min和120 min的设计暴雨过程,并对峰值大小、雨峰位置、雨峰出现时累计暴雨量进行对比分析。结果表明:历时60 min和历时120 min设计暴雨的雨峰分别处于整场降雨过程的1/2时间和前1/3时间;两种方法得到的雨峰值大小相当; Pilgrim&Cordery雨型法计算的雨峰出现时累计暴雨量大于芝加哥雨型法;短历时设计暴雨雨型推荐选用芝加哥雨型。研究成果可为南京市中心城区地面积水风险评估与排水管网系统的规划和建设提供参考。

基于MIKE URBAN的城市内涝模型应用

针对日益突出的城市内涝问题,为了减少内涝灾害的发生、达到防洪排涝的目的,以成都市某小区为例,基于对小区排水管网的概化处理,雨量分配利用芝加哥雨型,应用MIKE URBAN软件模拟小区排水管网在不同降雨强度下承压运行情况及管点溢流情况,并通过设置小型调蓄池和扩增管径两种途径改善城市内涝状况。结果表明:改造后管网设计重现期由2年一遇提高到10年一遇,管段承压状况得到明显改善。在遭遇10年一遇降雨时,管道峰值流量明显降低,典型管道削峰率达62. 5%,管网过水能力大幅度增加。在今后排水系统改造中,应当使城市管网与雨水调蓄池等海绵措施相结合,实现削减峰值雨量,从源头上防止内涝的发生。该模型具有建模简单、运算精确的特点,对城市防洪排涝相关研究有较好的借鉴意义。

昆山市暴雨短历时设计雨型的推求

基于2008—2016年昆山市自动气象站逐分钟降水观测数据,分别利用芝加哥雨型法和Pilgrim&Cordery雨型法,推求昆山市不同生态系统在不同重现期下60 min和120 min短历时设计暴雨雨型,并对比分析两种雨型推求方法的结果以及不同生态系统的雨型计算结果。结果表明:推求昆山市60 min历时设计暴雨雨型分布时,芝加哥雨型法和Pilgrim&Cordery雨型法的结果基本一致,为单峰型雨型,雨峰位置位于中间偏前;推求120 min历时设计暴雨雨型分布时,芝加哥雨型法结果为单峰型,Pilgrim&Cordery雨型法为多峰型,但两种方法求得的雨峰位置都位于中间偏前。在历时60 min和120 min时,芝加哥雨型法计算出的平均最大分段降水量显著大于Pilgrim&Cordery法和实际雨样的结果,Pilgrim&Cordery法的结果略小于实际雨样。昆山市不同地区的降水会受到生态系统类型的影响,以农田生态系统的影响最为明显,两种雨型推求方法的结果均表示,农田生态系统的最大分段降水量是5种生态系统中最大的。

西安城区暴雨雨型分析

使用西安站电子信息化分钟雨量资料，利用年最大值法编制的西安城区暴雨强度公式，采用芝加哥雨型法，对西安城区短历时降水的雨型进行了分析、计算，计算得出各短历时暴雨的雨峰位置系数介于0.317 31～0.496 79，综合雨峰位置系数r=0.354 81，短历时降水雨峰位置偏前，短历时强降雨较为集中；西安城区24 h暴雨雨型分布以单峰型居多，占52年的51.9%，主副型的其次，占17.3%；24 h暴雨雨峰位置出现在接近于居中稍微偏前位置；西安城区24 h极端降水过程逐小时雨量分布不均匀，较为集中。

基于Mike Urban的雨水管网模型分析

老城区在城市化的发展过程中面临越来越严重的内涝问题,城市排水管网模型是研究城市内涝灾害的重要方法。以东莞市谢岗镇中心区为研究对象,建立基于Mike Urban的雨水管网模型,模拟不同重现期设计降雨条件下排水系统的运行情况,提出改造措施使其满足10年一遇的降雨。结果表明现状雨水管网排水能力勉强满足2年一遇降雨,通过增加调蓄池能明显降低管道峰值水位,将现状管网排水能力提高到10年一遇降雨,但想从根本上解决内涝问题还需要LID措施进行源头控制。本研究为老城区管网评估和改造提供了技术支撑。

芝加哥雨型与城市灾害性降水的比较研究

目前城市洪涝研究中较多采用以芝加哥雨型为主的设计降水作为输入,该方法存在一定概化,实际防洪排涝应用和水文过程研究中需要进一步探索芝加哥雨型法表征灾害性降水存在的相关问题和缺陷。以郑州市城区2011~2018年发生的致灾降水事件为研究对象,总结了致灾降水的年内演变趋势;比较了芝加哥雨型设计降水与致灾降水峰值分布、强度等过程信息;基于雨洪模型(SWMM)分析了研究区不同成因的城市洪涝过程发生发展的差异,并与芝加哥雨型法输入的雨洪过程进行比照。结果表明:(1)郑州市城区年内致灾降水存在从雨强致灾发展为双致灾,再过渡到雨量致灾的趋势;(2)研究区2 a一遇芝加哥雨型洪涝过程与雨量致灾降水近似,5 a一遇及更高标准的芝加哥雨型具有双致灾降水的洪涝特征;(3)雨强致灾所致的洪涝过程积水历时短、程度小,雨量致灾洪涝过程持续时间长,双致灾洪涝过程兼具雨强、雨量致灾机理,影响范围更广。研究结果对城市内涝防治、海绵城市建设和地区防涝减灾具有一定意义和参考价值。

基于芝加哥法的柳州市设计暴雨雨型研究

利用柳州国家气象观测站1975~2014年共40a的逐分钟降雨过程资料,采用芝加哥法分析研究柳州市区设计暴雨雨型。结果表明:各重现期下柳州相同降雨历时设计暴雨雨型的形态一致,各短历时雨型大体呈单峰型;各短历时设计暴雨雨型雨峰位置基本处于整场降雨过程的1/3分位,降雨强度随着重现期的延长而增大;相同重现期下雨峰处降雨强度值随历时的增加呈现"减小—增大—减小"的波动趋势且历时120min的雨峰峰值最大。

城市设计暴雨雨型的推求及应用

雨型是一定降雨历时和间隔下的设计降雨总量和分布规律,不同雨型得出的洪峰流量可能有较大差异,科学的雨型是使用水力模型进行排水防涝规划的基础。本研究介绍了几种国内外常用的雨型推求方法,并以深圳市为例,分别采用芝加哥雨型和同频率分析法,来推求2h短历时雨型和24h长历时雨型,为深圳市排水防涝规划编制提供理论支持。

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。

基于芝加哥法的桂林市短历时暴雨特征分析

利用桂林气象站1957-2014年逐分钟降雨资料,运用线性倾向估计、M-K突变检验方法分析了桂林市短历时暴雨变化特征,采用芝加哥法推算了重现期2a,历时30-180min的暴雨雨型。结果表明:(1)桂林市各短历时最大降雨量均呈增加趋势,30-90min最大降雨量增加趋势较为显著,120-180min最大降雨量增加趋势不明显;(2)各历时前10个降雨极值在1986-2014年间出现的个数大于1957-1985年间,降雨极端值均出现在1978年以后,各历时年最大降雨量变化均未有明显的突变;(3)桂林市短历时暴雨雨型为单峰型,30-90min雨峰位置降雨量随着历时的增加而增加,90-150min雨峰位置降雨量随着历时的增加先减少后增加,雨峰位置基本处于整场降雨过程的1/3分位;(4)30min和60min降雨过程的累积降雨量一开始出现激增变化,随后增速趋于平缓,历时90-180min降雨过程的累积降雨量经过平缓增加-激烈增加-平缓增加的过程。

山西省典型城市暴雨强度及雨型分析

山西省各地市的暴雨重现期及雨峰位置参数的合理设置,对区域内的排水系统设计规划具有重要意义。利用不同降雨重现期下的山西省各地市地暴雨强度公式及芝加哥雨型分析方法,研究不同降雨重现期及雨峰参数下的山西省暴雨强度及雨型变化。结果表明:研究区域内的各地市的暴雨强度存在明显差异,综合概率暴雨强度随着降雨重现期及降雨历时的增加会出现明显的上升;各地市的雨型在特征降雨重现期及雨峰位置参数下,均呈现先增加后降低的趋势。研究结果对理解山西省特征条件下暴雨强度的归趋及雨型的变化具有参考价值,可为山西省各地市海绵城市规划及片区排水系统工程设计提供支撑。