历史数据的选取及处理方法对暴雨强度公式推求的影响研究——以赣州市为例

摘要

近年来，极端降雨频发，城市内涝问题日益严重，严重威胁了人民生命财产安全。因此提出建设海绵城市、提高排水设计标准、优化管网设计等一系列措施，这些都建立在精确的暴雨强度公式基础上，但我国大部分城市仍沿用20世纪80年代编制的公式，由于降雨资料统计方法不完善、数据处理技术落后、样本资料少，且气候变化大，这些公式难以准确反映城市降雨规律。为此我国开启了大规模的城市暴雨强度公式修编工作。本文以“赣州市暴雨强度公式修订”项目为背景，利用江西省气候中心提供的降雨资料，研究在编制过程中历史数据的选取及处理方法对暴雨强度公式推求的影响。本文主要做了以下几点工作：
　　（1）分析了国内外关于暴雨强度公式的研究现状，介绍了暴雨强度公式编制的理论基础和所采用的“暴雨强度计算系统”。
　　（2）在公式编制过程中，需对历史降雨数据中存在的特大值进行判定及处理。用3σ法判定赣州市1961年的45~180min降雨值为特大值。将特大值进行保留特大值、舍弃特大值所在年份所有值以及以次大值代替特大值三种方法处理。通过综合分析曲线拟合误差、参数推求精度以及考虑到样本的完整性与有效性，得出将次大值代替特大值作为降雨历史数据中特大值的处理方式较为合理。
　　（3）研究取样方法对暴雨强度公式推求的影响，利用新旧规范规定的年最大值法和年多个样法推求出的公式进行对比，发现在小重现期下达到相同雨强值时，年最大值法的重现期大于年多个样法。将采用年最大值法选样的53年、30年降雨资料推求出的公式进行对比，发现后者的雨强值高于前者。因此对历史数据的选取应根据当地的样本特性选择符合当前降雨规律的数据段。
　　（4）选用30年历史降雨数据，采用年最大值法编制的暴雨强度公式与赣州市现行的暴雨强度公式进行对比，并以赣州市某县为研究对象进行工程实例分析。结果表明，旧公式以旧规范为标准设计的雨水管网的设计流量、流速等参数低于新公式以新规范为标准设计的雨水管网。因此新建城区应选用新公式以新规范为标准进行设计，对于老城区已建管网，应利用新公式新规范进行计算与校核，确定合理的雨水管网改造与优化系统。