宜昌暴雨强度公式演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,LOGO,LOGO,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,PowerPoint,Template,宜昌市区暴雨强度公式修编,技术报告,湖北省气象服务中心,2014,年,11,月,1,Click to add title,报 告 目 录,04,主要研究内容及结论,3,宜昌市暴雨气候特征,2,项目背景介绍,1,4,资料与方法,2,2014,年,11,月,2,编制,暴雨,强度,公式,湖北省建厅、省气象局,关于做好暴雨强度公式修订和内涝防治等工作的通知（鄂建文201434号）,4,1.1 项目背景（相关政策）,住建部、中国气象局,关于做好暴雨强度公式修订有关工作的通知(建城发201466号),3,住建部、中国气象局,关于联合开展城市内涝预报预警与防治工作的合作框架协议,（,2013.8.12,）,2,国务院办公厅,关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知,(国办发201323号),1,3,1.1,项目背景（相关政策）,来源,：,依据室外排水设计规范,（GB50014-2006，2014 版）,4,1.2 暴雨强度公式及作用,定义：计算任意重现期（P）、历时（t）的雨强（i）的公式。,特点：形状固定，有2个自变量，4个参数（超定、非线性）。,公式依据室外排水设计规范,（GB50014-2006，2014 版）,基础资料：,i,为降水强度（mm/min）,P,为重现期（a），取值范围为0.25a100a；,t,为降雨历时（min），取值范围为1180min,备注,：q（L/（S hm）167,i,（mm/min）,A,1、,b,、c、,n,是与地方暴雨特性有关且需求解的参数：,A,1雨力参数（mm）,C 为雨力变动参数,b 为降雨历时修正参数（min）,n 为暴雨衰减指数，与重现期有关。,5,1.2 暴雨强度公式及作用,定义：计算任意重现期（P）、历时（t）的雨强（i）的公式。,特点：形状固定，有2个自变量，4个参数（超定、非线性）。,公式依据室外排水设计规范,（GB50014-2006，2014 版）,暴雨强度是,排水规划、排水管道大小设计,的主要依据，,合理制定,某地区雨强公式，可使设计工程安全可靠、节约投资，社会经济效益明显。,雨强的增加，对城市排水影响极大。上海市一年一遇60min的雨强60年代初36mm，90年代初为37mm，以浦东局家桥排水系统为例，按新、老公式，计算流量为13.0m3/s、12.0m3/s，管径大一挡，投资增大8%。,6,（1）城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则,（2）室外排水设计规范（GB500142006，2014版）,（3）城市排水工程设计暴雨强度公式编制技术指南（中国气象局，2013年5月4）给排水设计手册（第5册）城市排水（2003版）,（5）地面气象观测规范（气象出版社，2003年11月版）,（6）地面气候资料30年整编常规项目及其统计方法（QX/T 22-2004）,（7）气象资料统计规定（气象出版社，1984年7月出版）,（8）国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知（国办发201323号）,（9）中国气象局预报司关于加强城市排水气候可行性论证工作的通知便函，2012年9月7日）,（10）住房城乡建设部办公厅关于加强2013年城市排水防涝汛期检查工作的通知（建办城函2013197号）,（11）住房城乡建设部城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲（2013年7月12日）,（12）住房城乡建设部 中国气象局关于联合开展城市内涝预报预警与防治工作的合作框架协议（2013年8月12日）,（13）湖北省住房和城乡建设厅与湖北省气象局联合发文（鄂建文201434号）,2014,年,11,月,4,1.3 编制依据,7,1.4 项目背景（宜昌暴雨灾害）,宜昌地区暴雨灾害具有发生频率高、范围广、强度大、年际变化大等特点。,湖北省年平均降水量分布（,1981,2010,年）,湖北省日降水量极大值分布（建站,2010,年,）,8,1.1 项目背景（宜昌暴雨灾害）,目前正在建设特大城市，城区版图不断向东向南扩展，高新区、城东新区、白洋工业园区、点军区都在快速发展之中。宜昌市目前使用的暴雨强度公式编制于上世纪90年代，利用最新降水资料修订暴雨强度公式的工作格外迫切,。,宜昌市地形分布图,9,2014,年,11,月,1,Click to add title,2、宜昌市暴雨气候特征,04,短历时雨强的比较,2.3,月降水量变化对比分析,2.2,年降水量年际变化及分析,2.1,2.4,暴雨日数对比分析,2.5,年最大日降水量变化分析,10,2、宜昌市暴雨气候特征,5,2014,年,11,月,11,2.1 年降水量年际变化对比分析,7,2014,年,11,月,武汉、荆州、宜昌建站,-2012,年年降水量变化图,三地年降水量均存在较大年际差异，其中武汉年降水量明显大于宜昌和荆州。各地年降水量极值从大到小顺序为武汉2056.0mm，荆州1850.0mm，宜昌1808.0mm。,12,2.2 月降水量变化对比分析,9,2014,年,11,月,武汉、荆州、宜昌建站,-2012,年月平均降水量变化,宜昌站4-9月降水量占年降水量的77.3%；,宜昌站7-10月逐月平均降水量均大于荆州和武汉，其它月份均小于其它两地。,13,2.3 暴雨日数对比分析,11,2014,年,11,月,三站历年暴雨日数变化,三站,逐月暴雨日数,年暴雨日数年际差异大，武汉年暴雨日数从1天到12天不等，宜昌年暴雨日数从0天到7天（出现在2008年）。,武汉、荆州、宜昌最早出现暴雨的月份依次为2月、3月、4月，暴雨日数最多发生在6月和7月，而8月、9月宜昌暴雨日数大于武汉和荆州。,14,13,2.4 年最大日降水量变化对比分析,三地逐年最大日降水量变化图,2014,年,11,月,武汉：317.4mm，出现在1959年。,宜昌：229.1m，出现在1988年。,荆州：174.3mm，出现在1970年。,15,2.5 宜昌、武汉短历时雨强年际变化对比分析,宜昌、武汉,1961-2013,年不同历时最大降水量对比,短历时最大降雨量极值年际变化趋势系数,16,2014,年,11,月,18,3、资料与方法,宜昌市国家基本气象站19562013年共58年的逐分钟降雨资料,19562004年雨量自记降水纸信息化分钟数据,3.1 数据介绍,20052008年现代自动气象站逐分钟雨量数据,17,2014,年,11,月,19,1.,可靠性,2.一致性,3.代表性,本项目研究所用的降雨资料来源于湖北省气象档案馆，以宜昌市国家气候观象台观测资料为主,宜昌市国家气候观象台作为国家基本气象站，位于宜昌市西陵区白龙井路，其站址的确定经过严格的论证，使用的观测仪器和设备符合国家相关技术规范。,资料系列的代表性，反映了系列代表总体统计特征的程度。此次研究采用差积曲线法评价其资料的代表性。,3.2 降水资料的三性分析,统计分析是推求设计暴雨雨强的基础，决定了设计暴雨雨强的精度和可靠性。因此，必须对资料系列的可靠性、一致性及代表性进行审查。,18,3.3 降水资料的选样方法,年超大值法,未采用,年超定量法,未采用,年最大值法,对比方法,年多个样法,研究采用方法,以前由于国内自记雨量资料不多，采用“,年多个样法,”。,目前国家标准室外排水设计规范（GB50014-2006，2014版）、城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则要求采用“,年最大值法,”。,本次编制工作采用“,年最大值法,”为主开展研究，同时也采用“,年多个样法,”进行了计算，用于对比分析。,19,3.3 降水资料的选样方法：年多个样法,从逐年雨量资料中挑选5、10、15、20、30、45、60、90、120 分钟共9个降雨历时的前8个最大值作为原始数据（从大到小排序）,站名和年份,前8个最大值,1,2,3,4,5,6,7,8,5 10 15 20 30 45 60 90 120min,9个历时,20,3.3 降水资料的选样方法：年多个样法,将排序后的资料从大到小选取资料年数4倍的数据作为统计样本,21,3.3降水资料的选样方法：年最大值法,从逐年雨量资料中每年挑选 5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180分钟共11个降雨历时的最大值作为原始数据,5 10 15 20 30 45 60 90 120min,降雨历时的最大降雨量,年份,22,2014,年,11,月,1,Click to add title,4、研究内容及结论,04,结果与讨论,4.3,公式结果（年最大值）,4.2,暴雨强度公式推求方法,4.1,4.4,公式结果（年多个样）,4.5,相关对比分析,23,雨量自记纸资料,自动站分钟雨量资料,信息化处理,分钟雨量数据,数据选样：,采用,年多个样法,选取11个历时的每年前8个最大雨量值。,数据选样：,采用,年最大值法,选取11个历时的年最大雨量值,。,人工读数,P-分布,指数分布,耿贝尔分布,i-t-P三联表,最小二乘法,高斯牛顿法,误差控制,总公式,分公式,结果输出:,总公式、分公式、查算图表,误差控制,软件2：分钟降水数据预处理系统,软件1：降水自记纸彩色扫描,数字化处理系统,软件3：暴雨强度计算系统,滑动提取,暴雨强度公式技术路线图,曲线拟合,24,曲线拟合及误差控制,由于设计采用的重现期(100年一遇)大于资料年限，故采用理论频率分布曲线进行调整,重现期：2、3、5、10、20、30、,50、100a,（国家标准室外排水设计规范（GB50014-2006，2014版）,指数分布曲线,指数分布曲线,P-分布曲线,耿贝尔分布曲线,25,曲线拟合及误差控制,不同历时降水强度随重现期的变化曲线（样本，宜昌）,不同历时降水强度随重现期的变化曲线（指数曲线模拟结果，宜昌）,26,公式参数推算及误差控制,公式参数计算方法,：,最小二乘法,高斯牛顿法,曲线拟合和暴雨强度公式参数推算的具体误差计算方法：,均方根误差：,相对均方根误差：,依据：室外排水设计规范（GB50014-2006）(2014版）,27,分别选用三种曲线拟合方法对样本进行曲线拟合，曲线拟合误差如下：,分别选用最小二乘法、高斯牛顿法进行参数估算，其相应的估算误差如下：,根据误差最小且达到规范要求的原则，选取暴雨强度总分公式。,4.2、宜昌市暴雨强度公式结果（年最大值）,28,总公式：,4.2、宜昌市暴雨强度公式结果（年最大值）,P-,分布,+,最小二乘法,分公式：,耿贝尔分布,+,最小二乘法,29,分别选用三种曲线拟合方法对样本进行曲线拟合，曲线拟合误差如下：,分别选用最小二乘法、高斯牛顿法进行参数估算，其相应的估算误差如下：,根据误差最小且达到规范要求的原则，选取暴雨强度总分公式。,4.3、宜昌市暴雨强度公式结果（年多个样）,30,总公式：,4.3、宜昌市暴雨强度公式结果（年多个样）,指数分布,+,最小二乘法,分公式：,指数分布,+,最小二乘法,31,24,4.4、相关比较,2014,年,11,月,4.4.1两种选样方法下宜昌暴雨强度公式计算结果的比较,年多个样法计算得到的设计雨强普遍要大于年最大值法的相应结果，仅在重现期较大，历时较长的情况下，年最大值法的i-t-P三联表计算结果要略微偏大。,32,24,4.4、相关比较,2014,年,11,月,4.4.2 新旧暴雨强度公式的比较,旧公式：,旧公式订正版：,于,1992,年利用,1956,1989,年共计,34,年降水资料，采用“年多个样法”算出的总公式为,(,单位：,L/s/hm),：,新公式（年最大值）,新公式（年多个样）,在式基础上，经过人工订正、在宜昌排水管网设计中常用到的总公式为,(,单位：,L/s/hm),：,33,24,4.4、相关比较,2014,年,11,月,4.4.2 新旧暴雨强度公式的比较,本次“年最大值法”、“年多个样法”取样编制得到的新公式与旧公式的偏小程度最大值分别为11.12和12.07，而偏大程度的最大值分别为21.67和13.23。,旧公式：,新公式（年最大值）,PK,新公式（年多个样）,34,24,4.4、相关比较,2014,年,11,月,4.4.2 新旧暴雨强度公式的比较,本次“年最大值法”、“年多个样法”取样编制得到的新公式与与旧公式订正版雨强结果的偏小程度更为严重，其偏小程度最大值分别为43.63和45.88%。,新公式（年最大值）,PK,新公式（年多个样）,旧公式订正版：,35,6 4.5 结果与讨论：,信息化处理两种方法处理了宜昌气象站的雨量自记纸张（约9000张）。,对宜昌气象站58年的分钟雨量数据进行滑动提取,保证了降水资料的丰富翔实、统计样本的准确可靠。,选样方法的比较：,年多个样法计算得到的设计雨强普遍要,大于,年最大值法的相应结果,两种选样方法分别计算得到宜昌市最新暴雨强度公式。,新旧公式比较：,宜昌市19562013年降水资料得到的,新暴雨强度总公式结果较旧公式偏小。,新暴雨强度总公式结果较旧公式偏小的原因？,1、58年资料年限过长，强降水主要集中在后30年,2、旧公式样本资料由雨量自记纸人工肉眼读取得到，新公式由雨量自记纸信息化处理得到，目前看来，信息化数据较人工读数偏小,3、最终原因，目前正在多方分析求证中。,36,资料长,近年大,雨中心,更准确,多样大,37,湖北省湖北省气象服务中心,气象服务中心,Thank You!,