暴雨強(qiáng)度公式推求研究——以陜西省吳堡縣為例.pdf

1、近年來(lái)由于氣候的變暖和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，極端降雨事件頻現(xiàn)，由此往往會(huì)導(dǎo)致排水系統(tǒng)排水不暢，甚至造成“內(nèi)澇”的發(fā)生。這就對(duì)城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)提出了更加嚴(yán)格的要求。暴雨強(qiáng)度公式是城鎮(zhèn)雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，直接影響著工程的投資和城市的安全。然而，我國(guó)許多大城市所用暴雨強(qiáng)度公式多為上世紀(jì)80年代所編，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)存在諸多問(wèn)題，更廣泛的中小城市（鎮(zhèn)）根本就沒(méi)有編制過(guò)暴雨強(qiáng)度公式，只能套用鄰近大城市的暴雨強(qiáng)度公式，這種做法顯然不穩(wěn)妥。吳堡縣的情況屬于后

2、者，因此迫切需要編制反映吳堡縣暴雨規(guī)律的暴雨強(qiáng)度公式，以指導(dǎo)排水系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。
　　本文以吳堡縣氣象局提供的1995~2014年的原始降雨資料為基礎(chǔ)，通過(guò)年最大值法和非年最大值法選樣對(duì)比分析、三種頻率曲線對(duì)原始降雨樣本資料的頻率調(diào)整，獲得3組i~t~P數(shù)據(jù)表，然后運(yùn)用4種求解非線性參數(shù)方程的方法推求出12組暴雨強(qiáng)度公式，以各種方法擬合的均方根誤差結(jié)合計(jì)算值與實(shí)際值的差率為衡量標(biāo)準(zhǔn)，比選出最優(yōu)的頻率分布線型和最佳的吳堡縣暴雨強(qiáng)度

3、總公式和分公式。
　　對(duì)比分析兩種選樣方法得出，年最大值法較非年最大值法有選樣簡(jiǎn)單、資料易得、獨(dú)立性好、高重現(xiàn)期雨強(qiáng)合理、應(yīng)用范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此本文采用年最大值法選樣。以年最大值法選出的樣本，分別采用三種頻率曲線對(duì)樣本資料進(jìn)行頻率調(diào)整，通過(guò)比較擬合誤差得出皮爾遜Ⅲ型分布曲線擬合效果最好、耿貝爾分布曲線次之、指數(shù)分布曲線擬合效果最差。
　　由三種頻率曲線調(diào)整的3組i~t~P數(shù)據(jù)表為源數(shù)據(jù)，采用4種求參方法優(yōu)化出12組暴雨強(qiáng)

4、度公式，擬合結(jié)果表明：在同一分布曲線下4種優(yōu)化算法的優(yōu)劣順序依次為麥夸爾特法、高斯牛頓法、黃金分割法、最小二乘法；在同一求參方法下3種分布曲線的優(yōu)劣順序依次為耿貝爾分布曲線、指數(shù)分布曲線、皮爾遜Ⅲ型分布曲線，這與頻率調(diào)整結(jié)果不一致。因此，在優(yōu)選暴雨強(qiáng)度公式的最佳頻率調(diào)整模型時(shí)應(yīng)綜合考慮原始降雨資料的規(guī)律特征、頻率調(diào)整以及推求公式的擬合誤差等諸多因素。
　　初步以均方根誤差小于0.05mm/min為取舍標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選出7組暴雨強(qiáng)度公式，

5、然后根據(jù)公式計(jì)算值與降雨實(shí)測(cè)值的差率作為最終衡量標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選出采用年最大值法取樣、耿貝爾分布曲線進(jìn)行頻率調(diào)整、應(yīng)用麥夸爾特法求參推算的暴雨強(qiáng)度公式為吳堡縣最佳的暴雨強(qiáng)度公式。推求的吳堡縣暴雨強(qiáng)度公式為(此處公式省略)，重現(xiàn)期2~20a、2~100a的擬合絕對(duì)均方差分別為0.0284、0.0358，相對(duì)均方差分別為3.58％、4.02%，均滿足規(guī)范小于0.05mm/min和5%的要求。同時(shí)結(jié)合吳堡縣實(shí)際情況確定出用于排水工程設(shè)計(jì)的重現(xiàn)期范圍