南充市城區暴雨強度公式探討

2016-08-12 07:02:42彭愈滿四川南充水利電力建筑勘察設計研究院四川南充637000

低碳世界 2016年13期

彭愈滿（四川南充水利電力建筑勘察設計研究院，四川　南充　637000）

南充市城區暴雨強度公式探討

彭愈滿（四川南充水利電力建筑勘察設計研究院，四川南充637000）

城市暴雨強度公式編制是城市室外排水工程規劃設計的重要基礎性工作。我國已經進入高速城市化時期，特大城市和城市群的出現，城市“熱島效應”凸現。城市降雨特征會發生局地性變化。已有數據表明，部分城市每隔10年左右出現超過歷史記錄的特大暴雨。依據水文氣象頻率分析的理論，基于已有的降雨記錄數據，采用數理統計的方法得到的城市暴雨量、暴雨強度、降雨歷時、時間空間的分布等，是科學表達城市降雨規律的一種方法。

城市財富的聚集和市民生活水平的提高、城市地下空間的開發利用等因素使得城市對災害的承受能力趨弱，降雨特征的趨勢性變化對城市的防災減災提出挑戰。新建、擴建城市室外排水設施的規劃建設以及已建城市排水設施歷史欠賬問題的解決，都需要對城市降雨規律進行科學表達和定量分析。因此，本文對南充市城區暴雨強度公式的研究，希望對南充市防洪治澇有所幫助。

降雨規律；南充市城區；暴雨強度公式

1　降雨資料和統計樣本

1.1站點選擇

根據南充市氣象站點分布，本次選擇南充市三區范圍內唯一的氣象站——高坪國家基本氣象站作為南充市城區暴雨強度公式探討的依據站。

高坪國家基本氣象站位于南充市高坪區鶴鳴東路，緯度：30°47′，經度：106°06′E，觀測場拔海高度：309.7m。高坪站為國家基本氣象站，其資料可靠，一致性較好，能夠代表南充市城區的降雨規律。

1.2降雨資料和統計樣本

本次采用高坪國家基本氣象站1984～2013年共30年逐年5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min 、180min年最大降水量。

2　頻率分析計算和分布曲線

2.1頻率和重現期計算

樣本按照降序排列，樣本經驗頻率按以下公式計算：

p=m/（n+1）

式中：p為經驗頻率，m為排序數，n為樣本容量，即樣本總數。

重現期與經驗頻率按照以下公式換算：

P=1/p

式中：P為重現期，p為經驗頻率（%）。

本次年最大值法計算降雨重現期按2年、3年、5年、10年、20年、30年、50年、100年等8個重現期計算。

2.2頻率分布曲線擬合

頻率分布曲線擬合基于前述選取的統計樣本，采用理論頻率曲線進行趨勢性擬合調整，選擇擬合效果較好的皮爾遜-Ⅲ型。

皮爾遜Ⅲ型曲線是一端有限的不對稱單峰、正偏曲線，其概率密度的數學表達式為：

式中：a、β、a0——表示皮爾遜Ⅲ型分布包含的參數；

式中：CV為離差系數；Cs為偏差系數；為均值。

這3個統計參數可以通過矩法進行初步確定。使用矩法計算3個統計參數公式如下：

將這些待定參數用統計參數表示帶入P-Ⅲ曲線方程式中，則方程式可以寫成：

P-Ⅲ型概率密度函數就確定了，給一個x值，可以計算一個y值，從而可以繪出概率密度曲線。

將1984～2013年共30年逐年5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min、180min年最大降水量系列分別進行統計，經頻率計算，采用P-III型理論頻率曲線適線確定統計參數，求得各歷時年最大降水量頻率曲線，其中歷時5min年最大降水量頻率曲線見圖1（歷時10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min、180min年最大降水量頻率曲線此文省去）。