不同选样方法对Pilgrim&Cordery设计暴雨雨型的对比研究

采用宜昌市主城区国家基本站长序列的逐分钟降雨过程资料,利用Pilgrim&Cordery法(简称"P&C法")比较通过自然降雨过程和最大历时过程两种降雨场次样本选样方法推求的设计暴雨雨型,并分析结果差异。结果表明:基于自然降雨过程和最大历时过程选样,利用P&C法推求的宜昌市主城区短历时设计暴雨雨型基本都为单峰型,且雨峰均出现在整场降雨过程的前1/3时段。两种选样方法推求的短历时设计暴雨雨型的雨量分配比例存在较大差异,自然降雨过程选样推求的雨型雨峰峰值占总雨量的比例相较于最大历时过程的数值偏大,更为突出。实际工程设计中,设计师应当根据最大历时过程的选样规则进行推求,结合一定重现期下各个历时的降雨量值,进而得到各历时时程分配的具体雨强;计算得到宜昌市主城区重现期2a历时60、120、180 min的雨峰时段雨强分别为1.16、0.86、0.72 mm/min。

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。

唐山市区短历时设计暴雨雨型分析

利用唐山市国家基本气象站1964~2014年的逐分钟降雨资料,通过模糊识别法对历时60min、120min和180min的降雨过程进行统计分析,并分别采用芝加哥法和P&C法推求唐山市区3个历时,重现期2年以5min为单位时段的短历时设计暴雨雨型,比较分析两种方法所得结果的差异。结果表明:芝加哥法和P&C法推求的唐山市区短历时设计暴雨雨型均呈单峰型,这与模糊识别法统计的结果基本吻合;两种方法得到的60min和120min设计暴雨雨型峰值基本处于整场降雨过程的1/3分位,而历时180min的雨型峰值则均超前于整场降雨过程的1/3分位;芝加哥法和P&C法推求短历时设计暴雨雨型基本具有"单峰型、时间短、强度大"的特点,因此当短历时暴雨发生时,各相关部门应积极配合,在第一时间做好城市排水防涝工作。

重庆不同天气系统短历时设计暴雨雨型比较研究

利用重庆主城区沙坪坝国家基本气象站1961—2017年逐分钟降雨资料,根据暴雨成因选取大范围区域暴雨型和局地强对流天气型两类短历时暴雨样本,采用Pilgrim&Cordery法推求设计暴雨雨型,并比较两类天气系统下短历时设计暴雨雨型的差异。结果显示:区域暴雨型样本数占总样本数52.6%,60 min历时单峰型和均匀型占比分别为36.7%和26.7%,120 min历时多为单峰型且峰值在中部,180 min历时雨型主要为峰值在前部的单峰型。而强对流天气型样本数占总样本数的47.4%,短历时雨型基本都为峰值在前部的单峰型。相比区域暴雨型,强对流天气型设计暴雨雨型峰值位置出现较早,峰值强度偏强,降雨累积过程更快。60 min、120 min和180 min峰值分别提前5 min、35 min和20 min,10 a重现期峰值强度分别偏强0.5 mm·min-1、0.9 mm·min^-1和0.9 mm·min^-1。在设计降雨量相同的情况下,强对流天气型平均积水时间更长,积水量更大,导致的内涝问题更突出。

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。

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。

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。

江苏苏州市市区短历时暴雨雨型研究分析

采用苏州市国家基本气象站及苏州中环内的5个加密观测站2005—2017年共13年的逐分钟降雨过程资料,利用PC(Pilgrim&Cordery)雨型方法和KC(Keifer&Chu)雨型方法推求苏州市区历时120min以5min为单位时段的设计短历时暴雨雨型。结果表明,利用PC法和KC法推求的苏州市区各降雨历时设计短历时暴雨雨型基本呈单峰型,120min雨型雨峰位置均处于降雨过程前部,雨峰系数为0.394,雨峰时段雨量占总雨量的19.37%。雨峰降雨强度随着历时的增加整体呈现减小—增大—减小的波动趋势。PC雨型方法和KC雨型方法推求苏州市短历时暴雨雨型具有“单峰型、时间短、强度大”的特点。因此,当短历时暴雨发生时,水利、气象等相关部门应积极配合,在第一时间做好城市排水防涝工作。

设计暴雨雨型推求方法研究

以推求南方某市暴雨雨型为例,研究了3种暴雨雨型推求方法,并综合分析了各方法的优缺点和适用范围:当降雨资料充足时,应优先选用同频率放大法推求出长历时暴雨雨型;当降雨资料较少时,建议选用Pilgrim&Cordery法推求出短历时暴雨雨型;当无降雨资料时,只能选用模式雨型法推求出短历时单峰暴雨雨型。该研究结果可为同行选择设计暴雨雨型推求方法提供一定的参考。