城市短历时暴雨强度公式及参数确定方法研究
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摘要
城市的排水防涝关系到国计民生，而城市排水的前提是要对城市暴雨的情况和规律有清楚的认识和研究，有适合于本地区降雨规律的暴雨强度公式。暴雨强度公式是城市雨水排水系统规划与设计的重要依据，它的正确性直接关系到城市基础设施建设的科学性。
暴雨强度公式的精度决定于基础资料的可靠性和统计方法的合理性。在暴雨强度公式的研究中，根据当地自记降雨资料进行选样并确定频率分布线型及参数，进而求出相应重现期的暴雨强度，最后确定暴雨强度公式的型式和参数。暴雨的选样及频率线型的选择决定着强度—历时—重现期关系是否可靠、合理，而暴雨强度公式的型式关系着能否合理地反映由频率分布规律所确定的强度—历时—重现期的规律性。
本文以南京市为例。首先对南京市暴雨资料的选样方法进行分析；其次采用短历时暴雨常用的三种频率分布线型(即皮尔逊Ⅲ型分布、指数分布和耿贝尔分布)对所选样本进行拟合；最后通过分析研究决定采用三参数的暴雨强度公式型式，并利用多种非线性参数估计方法推求出公式中的参数。在作比较后，确定南京市暴雨资料的选样方法为最大值选样法，暴雨频率分布线型为P—Ⅲ型分布，暴雨公式参数的估计采用麦夸尔特法。同时指出当实际应用时确定的重现期与分公式中的一致时，建议按分公式计算设计暴雨强度，因为其精度要比总公式高。文中编制城市暴雨公式的方法也适用于其他同类型城市暴雨公式的编制。
The drainage and water protection in cities relates to the national economy and the people's livelihood. But the premise to urban drainage is to know the rainstorm regular clearly and to find an applicable urban storm intensity formula. The storm intensity formula is an important basis for the planning and design of urban drainage system, and its accuracy affects urban infrastructure construction directly.
The accuracy of the storm intensity formula relies on dependability of the rainstorm data and rationality of the statistical methods. In the study of urban storm intensity formula, frequency distribution curve type and its parameters were confirmed according to samples, which were selected from local self-recording rainstorm data, and then storm intensity to a specified return period was gotten. At the basic of storm intensity formula and corresponding return period, the type and parameters of a storm intensity formula were confirmed. The choose of samples and the type of the frequency distribution curve determine the dependability and rationality of i-t-T relation. The type of storm intensity formula influences the regularity of i-t-T relation which is educed by frequency distribution.
It takes Nanjing as an example in this paper. First, the sampling methods of rain data in Nanjing was analyzed, then frequency distribution curve three common used in short duration rainstorm, which are Pearson type III, Gumbel distribution and exponential distribution were try to fit the selected data. Finally, three-parameter storm intensity formula was adopted. The parameters in the formula were calculated using several nonlinear parameter estimation methods. Through the comparison of the above-mentioned methods, the annual maximal method was chosen as the method for sampling storm data. Pearson type III was taken as the fitted curve, and Marqardt-Hartley method was used to estimate the parameters. Furthermore, when the plan return period was consistent with the return period in three-parameters storm intensity formula, it was suggested that the storm intensity was calculated by three-parameters storm intensity formula, For its higher precise than three-parameters storm intensity formula. The method of complying urban storm formula in Nanjing is applicable to other similar cities.
暴雨强度公式的精度决定于基础资料的可靠性和统计方法的合理性。在暴雨强度公式的研究中，根据当地自记降雨资料进行选样并确定频率分布线型及参数，进而求出相应重现期的暴雨强度，最后确定暴雨强度公式的型式和参数。暴雨的选样及频率线型的选择决定着强度—历时—重现期关系是否可靠、合理，而暴雨强度公式的型式关系着能否合理地反映由频率分布规律所确定的强度—历时—重现期的规律性。
本文以南京市为例。首先对南京市暴雨资料的选样方法进行分析；其次采用短历时暴雨常用的三种频率分布线型(即皮尔逊Ⅲ型分布、指数分布和耿贝尔分布)对所选样本进行拟合；最后通过分析研究决定采用三参数的暴雨强度公式型式，并利用多种非线性参数估计方法推求出公式中的参数。在作比较后，确定南京市暴雨资料的选样方法为最大值选样法，暴雨频率分布线型为P—Ⅲ型分布，暴雨公式参数的估计采用麦夸尔特法。同时指出当实际应用时确定的重现期与分公式中的一致时，建议按分公式计算设计暴雨强度，因为其精度要比总公式高。文中编制城市暴雨公式的方法也适用于其他同类型城市暴雨公式的编制。
The drainage and water protection in cities relates to the national economy and the people's livelihood. But the premise to urban drainage is to know the rainstorm regular clearly and to find an applicable urban storm intensity formula. The storm intensity formula is an important basis for the planning and design of urban drainage system, and its accuracy affects urban infrastructure construction directly.
The accuracy of the storm intensity formula relies on dependability of the rainstorm data and rationality of the statistical methods. In the study of urban storm intensity formula, frequency distribution curve type and its parameters were confirmed according to samples, which were selected from local self-recording rainstorm data, and then storm intensity to a specified return period was gotten. At the basic of storm intensity formula and corresponding return period, the type and parameters of a storm intensity formula were confirmed. The choose of samples and the type of the frequency distribution curve determine the dependability and rationality of i-t-T relation. The type of storm intensity formula influences the regularity of i-t-T relation which is educed by frequency distribution.
It takes Nanjing as an example in this paper. First, the sampling methods of rain data in Nanjing was analyzed, then frequency distribution curve three common used in short duration rainstorm, which are Pearson type III, Gumbel distribution and exponential distribution were try to fit the selected data. Finally, three-parameter storm intensity formula was adopted. The parameters in the formula were calculated using several nonlinear parameter estimation methods. Through the comparison of the above-mentioned methods, the annual maximal method was chosen as the method for sampling storm data. Pearson type III was taken as the fitted curve, and Marqardt-Hartley method was used to estimate the parameters. Furthermore, when the plan return period was consistent with the return period in three-parameters storm intensity formula, it was suggested that the storm intensity was calculated by three-parameters storm intensity formula, For its higher precise than three-parameters storm intensity formula. The method of complying urban storm formula in Nanjing is applicable to other similar cities.
引文
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