暴雨强度公式推求方法的国内外研究

２ 国 内暴 雨 强 度公 式 编 制 现 状 目前 ， 就国 内城市雨水排除设计 而言 ， 城市设计暴雨 主要是通
广义极值分 布 （ Ｇ Ｅ Ｖ） 极值 Ｉ Ｉ ，极值Ｉ Ⅱ型分布 （ Ｅ Ｖ ２ ， Ｅ Ｖ３ ） 两、三参数对数 正态分布 （ Ｌ Ｎ２ 、Ｌ Ｎ３ ）
英国、法 国、爱 尔兰 等和非洲 的一些 国家 英国、法 国等和 非洲 的 一 些 国家
一
定 的理 论 基 础 。
关键词 ： 暴雨强度公式 ； 样本选择 ； 频 率分析
１概 述
城市 的排水防涝关 系到国计 民生 ， 而城市排水的前提是对城市 降雨 的情况和规律有清楚的认识 和研究 ， 有适合于本地 区降雨规律 的暴雨强度公式 。 暴雨强度公式是城市雨水排水系统规划 与设计 的 基本依据之一 ，它直接影响到排水 工程 的投 资预算 和安全可靠 性。 本文对 比了国内外暴雨强度公 式推求过程 中 ，在 降雨样本 选择 、 频 率分 析曲线等方面的异同 ， 可 以为今后暴雨强度公式 的推求提供一
曰本 过对当地 的气象资料进行统计分析 ，根据不同频率的暴雨特征 ， 编 极值Ｉ 型分布 （ Ｅ ＶＩ） 比利 时、德 国、瑞士 、土耳 其 制 出符合地方情况 的城市暴雨强度计算模式 。 我 国的排水规范和相 Ｋ － Ｍ分布 俄罗斯和东欧等 国 应设计手册 明确制定 出了我 国的暴雨 强度公式编制方 法及相关 规 定＿ 】 １ ２ ］ ， 本文不再赘述 。 在此基础上 ， 各城市可以结合城市实际情况提 原因， 从２ Ｏ世纪 ６ ０年代至今排水规 范仍建议采用 年多个样法 。此 高公式推求标 准。 又能体 现一定的独 立性 ， 并且 首先 ， 对 于降雨资料的选择 。降雨 资料的选择 一反面应 当满 足 方法 既保证 了能够选 取较多 的雨样 ， 便于统计 ， 但工作量较大。年 多个样 法避 开了超定量法雨样标准 的 资料年限需要 自动雨量记 录 １ ０年以上的规定 ； 另一方面 ， 当城市的 不确定性 ， 兼顾了各地暴雨 资料年份不长 的不 足 ， 是我 国《 室外排水 地域范 围较大时 ， 则应 当选择最具有代表性的站台数据作 为资料 。 ｝ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ４ — ２ ０ ０ ６ 推荐采用 的方法 。 其次 ， 暴雨历时与重现期的确定 。 规范规定 ， 计算降雨历时采用 设计规范 ｝ 在暴雨强度公式的推求 以及更新过程 中， 取样方法 的选择应 当 ５ ａ ｒ ｉ ｎ 、 １ ０ ｍｉ ｎ 、 １ ５ ｍ ｉ ｎ 、 ２ ０ ｍｉ ｎ 、 ３ ０ ｍ ｉ ｎ ， ４ ５ ｍｉ ｎ 、 ６ ０ ｍ ｉ ｎ 、 ９ ０ ｍｉ ｎ 、 １ ２ ０ ｍｉ ｎ 共 九 使新公式 与旧公式进行很好 的衔接 ， 保证 个历 时。计算 降雨重现期宜按 ０ ． ２ ５年 、 ０ ． ３ ３年 、 ０ ． ５年 、 １年 、 ２年 、 ３ 考虑 旧公式 的推求方法 ， 并 使得 新推导的公式与原公式具有可 比较 年、 ５年 、 １ ０年统计 。资料条件较好 时（ 资料年数 ≥２ ０年 、 子样点 的 工程设计 标准的连续性 ， 的条件 ； 排列 比较规律 ） ， 也可统计高 于 １ ０年的重现期 。 其次 ， 对于频率模 型分 析方法 ， 国内外也做了大量 的工作 。所谓 但是 目前 ， 社会 正处 于高速发展与城市 化的 阶段 ， 如果 城市面 就是 一种资料分布 统计 规律表达形式 的模型 ， 是对 积较大 ， 可 以考虑根据现况 管网的实际调研 ， 参考排水管 网流域 的 频率 曲线模 型 ， 汇流时间 ， 增加 １ ５ ０ ｍｉ ｎ和 １ ８ ０ ｍ ｉ ｎ等几个历时 。重现期标准也应该 水 文 系列 进 行 外 延 或 内插 的频 率 分 析 工 具 ，这 种 方 法 约始 于 ８ ８ ０ — １ ８ ９ ０年 ， 至今 已愈百年历史 。据不完全统计［ ８ １ ， 国际上用 于降 适当提高 ， ２ ０ １ １ 年版的《 室外排水设计规范》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ４ — ２ ０ ０ ６ ） 已经 １ ０种 。这主要是 由于各地水文 将重现期 提高到 １ ～３年 ， 重要干 道 、 重要地 区或 短期积水 即能 引 水和洪水计算的频 率分 布模 型约有 ２ 起较严重后果 的地 区， 则提升 到 ３ ～５年 ， 因此 ， 公 式推求过程 中的 气象和 自然地理等条件 的不一致 以及水文系列的随机性 所导致 的。 目前 ， 世 界上许多 国家都颁布 了设计暴 雨（ 洪水） 规范或 导则 ， 重现期标准也应当做适 当改变。 统一采用某一种标准分布线 型 ； 也有一些 国家没有制定统 一的规范 ３ 国内外暴雨强度公式编制研究 而是基 于实践 ， 应用 经验 或统 计检验 比较 ， 在本 国不同区域 近年来 ，计算 机技 术的提高以及一些数 理统计学 科理论 的完 或标准 ， 总之分布线型的选择 善， 城市暴雨强度公式的推求方法 、 计算工具不断推陈出新。 不少 国 根据实际情况选择最合适本 区域 的分布线型 。 应用 简单便捷 ， 形式灵活稳健 ， 易 于接受 。表 １ 家就 当地 的降雨特征研究 出了新 的公式推求方法 ， 比如美国针对当 般 要求 依据充分 ， 列出了世界上一些 国家在设计暴雨 （ 洪水 ） 频率分 析中所采用 的分 地 四个 区的最新降雨数据研究 出了新的公式形式 ， 加拿大学者 研 。 究 出了暴雨公式新 的表达方式Ｈ 以及针对城市排水的雨型口 】 等等。 下 布线 型 目前 ，我 国一 般采用 的频率分布 曲线主要有 以下 四种分 布线 面就城市设计暴雨 的主要研究 内容及其进展作 以简要介绍。 ①皮尔逊（ Ｐ ｅ ａ ｒ ｓ ｏ ｎ ） Ｉ Ｉ Ｉ 型分布线 型 ； ②指数分布曲线 ； ③极值 Ｉ 型 首先 ， 关于暴雨资料的选样问题。暴雨资料选 样主要有年最大 型 ： Ｇ ｕ ｍ ｂ ｅ １ ） 极 值分 布曲线 ； ④ 对数正态分布 曲线 。前 值法 和非年最大值法。 非年最 大值法又包括年超 大值法 、 超定 量法 、 分布或者耿 贝尔 （ 至于哪种更为适 年多个样法［ ６ １ 。 国外发达 国家 ， 由于城市 自 记雨量资料较长且城市排 三种在城市暴雨强度公式 的统计 中应用较为广泛 ， １ Ｏ ， ｌ ｌ １ 。 水设计常用重现期要求 较高 ， 于七十年代就将年最大值法运用于城 合一直处 于争论之 中［ 最后 ， 对于城市 暴雨强度公 式 的选 型 ， 国外暴雨公 式 曾用 过多 市暴雨公式 的统计 ， 这种方法会使大雨年 内排位 第二或第 三乃至
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８ ０・
科 技 论 坛
暴雨强度公式推 求方法 的国 内外研 究
翁窈 瑶
（ 浙＂ Ｌ Ｔ － ￣， ３ ｋ 职业技术学院 ， 浙江 绍兴 ３ １ ２ ０ ０ ０ ）
摘 要： 暴 雨强度公式是城 市雨水排水 系统规划与设 计的基本依 据之一 ， 它直接影 响到排 水工程的投 资预算和安全可靠性 。本文从 暴 雨强度公式推求过程 中的降雨样本选择、 频率分析曲线等方面对比 国内外在推求过程 中的异 同， 为今后 相关的暴雨强度公式推 求提供
定 的 理论 基础 。
表 １暴雨 （ 洪水 ） 频率分布线型表
分布 线銎
皮尔 逊Ⅱ Ｉ 型分布 （ Ｐ — ｌ Ｉ Ｉ）
国家
中国、奥地 利、保加 利亚、波 兰、罗 马尼 亚 、瑞士、匈牙 利、泰国 对数 皮尔源自Ｉ Ⅱ 型 分布 （ Ｐ 一 Ⅲ ）
美 国、澳大 利亚、加 拿大、新 西兰、 墨西 哥以及南美洲 的一些国家