常熟市暴雨强度公式编制及应用研究

摘要

常熟市原暴雨强度公式于1995年修编，至今18余年，随着常熟市渍涝问题日益凸显，原公式已不符合当前工程设计建设要求，亟需进行修编。另外，由于样本的不规律性，采用传统方法推导的暴雨强度均方差不符合规范要求，导致原暴雨强度公式不满足实际工程要求。
　　本文对暴雨强度公式的推求方法进行了改进，将传统方法的两步最优法改为一步最优法，即以抽样误差和统计误差之和为目标函数，辅以抽样误差和统计误差同时小于误差允许值进行约束，对频率模型参数和暴雨强度公式的参数同时寻优，所得结果可以在约束范围内保证暴雨强度公式的样本误差最小。并采用了多参数暴雨强度公式的方法和二合一优化算法两种方法来进行对比计算，最后推荐采用优化算法的四参数标准暴雨强度公式，作为常熟市暴雨强度公式，并在此基础上对城市排水系统重力流理论和压力排水理论进行分析探讨。
　　论文的主要结论如下:
　　(1)由于实际降雨样本与暴雨公式的规律误差较大，采用传统方法计算结果均方差不符合规范推荐的问题，提出了优化的拟合计算方法，在抽样误差和统计误差这两个步长误差最优的基础上，使样本系统误差最小。
　　(2)通过对比四参数、五参数、六参数的暴雨强度公式，并考虑到各公式在实际工程中的应用情况及规范要求，运用优化拟合算法计算得到2012版常熟市暴雨强度公式。
　　(3)针对压力流状态的雨水管道，本文基于连续性方程和最大雨强公式，提出采用瞬时暴雨强度公式，并取峰值强度计算其设计流量。改进了此种状态下雨水管道的设计现状，是对目前的雨水管道设计计算方法的完善。
　　(4)由于管腔调蓄对于削减雨峰流量的重要作用，重力流状态的工况比压力流状态适应更高强度的降雨，建议在管道设计时采取合理的措施来避免管道处于压力流工况，如控制降低排出口河水位，采用管道浅埋、明沟、平坡管道等方式排水，以提高雨水管道的过水能力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 修订背景与必要性

1．1．1 城市内涝问题日趋严峻

1．1．2 95版公式已不符合工程设计建设要求

1．1．3 省厅政策要求

1．2 国内外编制应用情况

1．2．1 雨样的选择与统计

1．2．2 暴雨频率曲线选择与拟合

1．2．3 暴雨强度公式选型及参数优化

第二章 计算方法

2．1 取样方法

2．2 雨样频率调整

2．3 公式选型

2．4 计算方法

2．4．1 传统算法

2．4．2 优化算法

第三章 计算过程、内容及成果

3．1 取样

3．1．1 年多样法

3．1．2 年最大值法

3．1．3 小流域

3．2 传统算法计算成果

3．2．1 年多个样法

3．2．2 年最大值法

3．2．3 小流域

3．3 优化方法的推导

3．3．1 传统方法计算存在的问题

3．3．2 优化方法的推求

3．3．3 传统方法的多参数公式

3．4 优化方法计算成果

3．4．1 年多样法

3．4．2 年最大值法

3．4．3 小流域

3．4．4 五参数公式

3．4．5 六参数形式

3．5 推荐公式

3．6 应用实例对比

3．7 结论

第四章 城市雨水排水过程研究

4．1 设计雨型

4．2 重力流排水理论研究

4．2．1 容量平衡理论

4．2．2 流量过程曲线

4．3 压力流排水理论

4．4 城市河道排涝

4．5 结语

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的论文