[发明专利]城市设计暴雨计算方法

说明书

技术领域：

给水排水

背景技术：

中国城市设计暴雨计算方法是确定排水体制、低影响开发(LID)、雨水调蓄和水量计算、排水管渠等的重要依据。近几年来，国际上一些大城市频繁发生水灾害事件，我国也不例外，在汛期相继遭到暴雨袭击，并显现出一些新的特点，城市型水灾害的应急管理已成为人们高度关注的热点，而短历时高强度暴雨是造成城市内涝“水浸街”的重要原因。据此，住房和城乡建设部建科研函[2008]199号文件指出：“目前，我国城市在雨水排水规划设计中采用传统暴雨强度公式精度低、误差大，不能全面真实反映降水变化规律，且在应用中发现不能满足生产需要，需要修改和调整”。针对现行规范中城市设计暴雨计算方法的不足之处，分析了中国31个省、市、自治区606座城市暴雨的特性，汇集了全国24902站年海量数据，并经过严密的检验、整编、平衡分析，资料翔实可靠的基础上。从暴雨强度计算、标准选择，频率分布模型等方面入手，通过模型论证、样本容量对比、精度评定、敏感性分析，首次建立了一整套完整、准确、实用的新一代暴雨强度设计计算方法，推广应用于我国31个省、市、自治区606座城市的暴雨强度公式，它汇集了迄今为止中国暴雨公式设计计算方面最全面、最系统的成果，结束了我国大部分城市无暴雨强度公式之历史，填补了我国城市安全建设工作中的一项空白。是一项开创性的、划时代的城市室外排水设计的重大改革，也是我国近半个世纪以来关于城市暴雨统计特征研究的一项创新性成果。

发明内容：

1、中国城市新一代暴雨强度公式计算方法

1.1本发明根据GIS图属互联思想，将有关地理、地形、雨型与降水分布关系，得出代表本城市地区各流域暴雨强度分布面。通过收集我国水文、气象等部门4000余个雨量站的历年系列实测资料，借助先进的专业计算机输入设备和降水数字化处理系统软件平台，实现从原始记录数据处理、整理、归纳、统计、编制了我国31个省、市、自治区共606座城市的暴雨特性，汇集了全国24902站年海量样本。

1.2提出随机独立样本，比较各种分布曲线模型的差异，发现年最大值法配合耿贝尔分布模型推求暴雨强度的方法。

1.3基于GIS技术平台的支持下，结合自然地理、地貌、内陆地区建筑物群和气候条件致使降水在中国大陆范围内的降水时空分布关系，建立以全国短历时暴雨等值线图为数学模型的验证检查方法，显著提高了各城市设计暴雨强度公式的精度。

1.4求解暴雨公式A、B、C、N四个参数，是一个非线性寻优的问题。传统的作法往往分为两步：先求单一重现期的参数，然后再求重现期的综合参数。参数推求全过程需图解试求，反复调整，不仅工作量大，而且求得的参数并不一定是最佳拟合参数。经研究推荐“高斯-牛顿”法求解四个待求参数，简单、实用、快速地地解决了非线性方程线性化时易出现的病态问题。

1.5通过实测降水资料统计分析降水周期性的变化规律，结合相关领域的科学技术，引用天文学的基本理论与现代遥感系统(Rs)技术进行深入的分析研究，周期变化所处的位置基本处于连续出现的丰水年或枯水年，计算结果在某一周期内显著偏大或偏小。提出根据气候变化，宜对暴雨强度公式进行修订。

2、中国城市设计概化雨型计算方法

本发明通过收集我国31个省、市、自治区共606座城市几万场次降水过程的基础上，结合地形、地貌和排水设施，客观分析暴雨时程分布和雨型特点，提出了采用统计分析方法结合常用重现期部分的降雨资料确定设计降雨过程的方法：

2.1选择历年来发生2小时暴雨值不小于二年一遇10分钟或20分钟设计降雨量的降雨过程；

2.2当降雨历时不大于2小时情况下按照实际发生降雨过程排列作为概化雨型过程；

2.3当降雨历时大于2小时情况下，截取降雨历时中最大2小时降雨量过程作为概化雨型过程，解决了遗漏特大暴雨场次和暴雨中心经常出现的点暴雨资料问题。建立了时段长度为5min的城市120min设计概化雨型，为积水计算以及进一步提高暴雨水管理水平奠定坚定的基础。