暴雨強度公式推求研究——以陜西省吳堡縣為例.pdf

1、近年來由于氣候的變暖和城鎮(zhèn)化進程的加快，極端降雨事件頻現(xiàn)，由此往往會導(dǎo)致排水系統(tǒng)排水不暢，甚至造成“內(nèi)澇”的發(fā)生。這就對城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)提出了更加嚴格的要求。暴雨強度公式是城鎮(zhèn)雨水排水系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，直接影響著工程的投資和城市的安全。然而，我國許多大城市所用暴雨強度公式多為上世紀80年代所編，在實際運用時存在諸多問題，更廣泛的中小城市（鎮(zhèn)）根本就沒有編制過暴雨強度公式，只能套用鄰近大城市的暴雨強度公式，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)律的暴雨強度公式，以指導(dǎo)排水系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計。
　　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)，通過年最大值法和非年最大值法選樣對比分析、三種頻率曲線對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，然后運用4種求解非線性參數(shù)方程的方法推求出12組暴雨強度公式，以各種方法擬合的均方根誤差結(jié)合計算值與實際值的差率為衡量標準，比選出最優(yōu)的頻率分布線型和最佳的吳堡縣暴雨強度

3、總公式和分公式。
　　對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單、資料易得、獨立性好、高重現(xiàn)期雨強合理、應(yīng)用范圍廣等諸多優(yōu)點，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樣本資料進行頻率調(diào)整，通過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

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)選暴雨強度公式的最佳頻率調(diào)整模型時應(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為取舍標準，優(yōu)選出7組暴雨強度公式，

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