南京市暴雨强度公式研究

暴雨资料的选择
本文选取南京市为研究对象， 南京是江苏省会， 位
1． 2
选样方法的选取
水文计算样本选取方法一般有年最大值法 、 年超
东经 118ʎ22' 119ʎ14' ， 地处 于北纬 31ʎ14' 32ʎ37' ， 长江下游， 也是长江流域四大中心城市之一。 随着现
收稿日期： 2016 － 10 － 10 基金项目： 南京信息工程大学大创项目 （ 2015 ）
第 47 卷 增刊（ 2 ） 2016 年11 月 文章编号： 1001 － 4179 （ 2016 ） S2 － 0041 － 04
人 民 长 江 Yangtze Ｒiver
Vol． 47 ， Supplement（ Ⅱ） Nov． ， 2016
南京市暴雨强度公式研究
王 诗 雅， 巫 晓 燕， 黄衤 韦 静， 徐
和频率的转换关系为 TM = 1 1 +N = PM m （ 2）
长的城市。
T M 为计算重现期。 式中， 用上式计算经验频率及重现 得到结果如表 2 所示。 期，
表1
年份 1978 1979 980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
（ 南京信息工程大学 水文气象学院 ，江苏 南京 210044 ） 摘要： 暴雨强度公式是设计城市排水管渠的重要基础公式 ， 是地面产汇流计算和确定工程设计流量的重要依 据， 直接关系到城市基础设施建设的科学性 。气候变化和城市建设使城市水文气象条件不断改变 ， 而目前南 京市采用的暴雨强度公式是 20 世纪 70 年代末编制， 需要进行及时修正。以南京市武定门闸站为代表站 ， 采 用年最大值法选样和皮尔逊 Ⅲ 型曲线进行拟合， 用自适应权重的粒子群优化算法估计得到南京市暴雨强度 公式， 并将此结果与牛顿迭代法 、 最小二乘法得到的结果进行对比 。结果表明： 3 种方法在计算重现期为 2 20 a 时， 平均绝对均方差都小于 0． 05 mm / min， 平均相对均方误差都小于 5% ， 符合精度要求； 且粒子群算法的 结果更为精确， 相对误差小于另外两种传统算法 。 关 键 词： 暴雨强度公式； 粒子群优化算法； 年最大值法； P － Ⅲ型曲线； 牛顿迭代法； 南京市 文献标志码： A DOI： 10． 16232 / j． cnki． 1001 － 4179． 2016． S2． 012 中图法分类号： P33
［2 － 5 ］
。 且内涝一般发生
2 在主城区， 而主城区面积较小， 仅有 6 600 km ， 水汽入
背景一致， 因此可作为一个气象一致区。 流成因、
。
1． 1
站点的选取
武定门节制闸是秦淮河流域的主要控制工程 。它
目前南京市采用的暴雨强度公式是 20 世纪 70 年 代末编制的。40 多年来， 南京的城市化水平有了很大 下垫面发生变化， 降水条件也随之有一定变化， 提高， 以前的公式可能难以符合当前的气候及下垫面条件 。 本文旨在采用水文频率分析的新理论和新方法 ， 研究 南京市暴雨强度公式。
嘉
近年来我国城镇化迅速， 城市暴雨内涝灾害发生 的频次增多、 强度增大， 带来的损失也随之增大， 研究 城市防洪排涝已成为一项迫在眉睫的任务
［1 ］
城市下垫面硬化面积不断增大、 代化事业的飞速发展， 人口密度持续增加， 南京的局部气候发生变化， 出现了 “热岛效应 ” 。 南京暴雨一般发生于 6 和“雨增效应 ” 8 月， 夏季降水相对集中， 历时短、 强度大， 暴雨天气 事件频发， 易形成城市内涝灾害
［3 ］
。 给城
市防洪排涝带来巨大压力的， 往往是具有高强度的短 将会导致排水排涝工 历时暴雨。暴雨强度估算过大， 程规模过大， 造成不必要的浪费； 反之， 如果排水排涝 工程达不到应有的标准， 易造成水漫街道等内涝灾害， 直接危害到经济建设和人们的生活 。可见暴雨强度公 式的正确与否， 直接关系到防洪的全局
与秦淮新河水利工程枢纽一起， 共同担负着秦淮河流 溧水、 句容蓄水灌溉、 防洪排涝及南京城南 域内江宁、 的防洪排涝及内秦淮河冲污等任务 。而秦淮河大部分 在南京市境内， 是南京市最大的地区性河流， 所以武定 门闸有极强的代表性。 因此， 本文选取南京市武定门 闸站作为分析站点（ 最大降水量
mm
时段 5 min 10 min 15 min 20 min 30 min 45 min 60 min 90 min 120 min 180 min 9． 3 7． 2 8． 5 11． 0 5． 4 9． 4 9． 2 5． 6 6． 1 10． 9 7． 2 14． 4 7． 2 9． 2 9． 6 5． 6 7． 1 6． 9 6． 4 10． 7 7． 3 1． 9 10． 7 11． 0 7． 9 10． 9 8． 2 7． 8 8． 0 9． 9 10． 3 16． 9 11． 5 16． 3 20． 4 9． 8 12． 3 12． 8 10． 6 11． 7 15． 9 12． 9 27． 8 13． 4 16． 5 16． 8 10． 0 12． 8 9． 9 10． 5 20． 0 13． 6 18． 5 20． 7 20． 9 15． 4 18． 4 16． 3 12． 3 13． 0 18． 8 18． 1 25． 8 15． 2 21． 3 29． 3 13． 4 15． 1 14． 9 14． 5 14． 1 19． 7 17． 9 36． 2 18． 3 18． 3 22． 6 14． 0 18． 3 14． 7 13． 9 30． 0 18． 3 22． 4 28． 7 30． 0 19． 4 25． 4 22． 8 14． 4 16． 3 25． 6 23． 2 33． 0 18． 6 23． 3 37． 4 16． 3 17． 1 16． 6 16． 0 15． 4 20． 9 24． 2 43． 3 21． 9 22． 1 27． 5 18． 3 22． 7 16． 6 19． 6 36． 2 23． 0 26． 3 30． 3 37． 5 22． 9 29． 4 29． 3 15． 9 17． 6 29． 5 27． 1 38． 2 25． 6 28． 5 42． 9 23． 0 24． 5 23． 1 18． 0 16． 8 24． 8 34． 6 46． 5 26． 1 25． 7 34． 4 21． 8 27． 2 23． 0 26． 2 39． 5 25． 2 34． 2 40． 7 43． 4 27． 1 37． 9 40． 6 24． 5 26． 3 38． 1 28． 9 40． 4 28． 5 34． 6 51． 0 34． 6 33． 4 30． 3 20． 7 18． 8 32． 9 39． 8 48． 4 26． 7 29． 1 35． 2 24． 9 28． 1 28． 6 33． 7 40． 5 26． 4 36． 6 48． 0 47． 8 35． 9 48． 6 41． 8 33． 6 30． 7 39． 7 36． 1 40． 5 36． 9 40． 0 56． 9 42． 9 36． 8 34． 6 24． 2 22． 0 34． 7 40． 7 48． 9 26． 8 35． 7 35． 2 28． 9 28． 9 33． 2 34． 3 40． 6 28． 9 36． 9 51． 2 50． 1 38． 8 55． 4 41． 8 38． 9 31． 4 41． 7 43． 0 40． 6 47． 4 52． 8 66． 3 60． 8 44． 0 38． 3 27． 9 25． 7 39． 4 46． 0 49． 4 30． 9 44． 2 35． 2 32． 6 29． 9 50． 5 42． 4 40． 7 30． 9 55． 2 51． 4 51． 3 38． 9 75． 2 58． 0 43． 1 31． 9 64． 1 47． 0 40． 6 54． 7 53． 3 68． 0 71． 9 48． 4 49． 8 29． 7 31． 7 41． 4 54． 3 50． 5 39． 8 48． 0 35． 2 37． 5 30． 3 60． 5 54． 7 40． 7 34． 2 72． 1 63． 9 59． 5 38． 9 86． 3 70． 2 44． 9 37． 4 66． 7 52． 6 40． 6 64． 2 64． 2 70． 5 83． 8 48． 7 60． 8 39． 5 44． 1 42． 3 57． 7 56． 9 40． 6 63． 0 55． 4 43． 1 30． 5 74． 0 60． 8 40． 7 36． 2 93． 5 66． 8 71． 8 44． 6 112． 8 92． 7 46． 3 45． 8 80． 6 60． 4
大值法、 超定量法和年多个法。其中， 年最大值法具有 选样简单、 资料易得、 独立性强等优点， 适用于暴雨资
作者简介： 王诗雅， 女， 主要从事水文气象研究 。E － mail： wangshiya95@ 126． com
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人
民
长
江
2016 年
［4 ］ 料年限大于 20 a 的城市 。年超大值法、 超定量法和 年多个法称为非年最大值法， 适合于暴雨资料年份不