宜昌城区短历时暴雨强度公式参数优化及暴雨雨型特征分析

基于历史降雨资料,采用数理分析方法,获得城市暴雨特征的量化表达,是城市风险管控、基础设施规划设计的关键性基础工作之一。根据宜昌城区短历时暴雨观测资料,应用遗传算法分别对皮尔逊-Ⅲ型频率分布曲线和暴雨强度公式参数进行了优化求解,通过趋势分析得到了近30 a的年际变化特征,采用芝加哥法分析确定了短历时暴雨雨型。结果表明:确定的宜昌城区暴雨强度满足精度要求;宜昌城区近30 a短历时暴雨的雨量峰值趋于增加,暴雨发生的历时主要集中在3 h以内。采用芝加哥法确定了重现期为2 a各降雨历时(步长取5 min)的设计暴雨雨型,雨峰位置的降雨强度随降雨历时的增加呈现出一定的上下波动,但各历时峰值在数值上相差并不明显。研究成果可为城市雨水径流控制等提供参考。     

平凉市城区防汛形势分析与对策

通过统计分析平凉水文站以上流域降雨、洪水特性及其变化规律，认为全流域和长历时降雨易形成灾害性天气，对平凉市城区市政设施和人民生命财产威胁较大；另外，局部短历时暴雨形成的山洪，危害也极其严重。针对这两种灾害特点，提出了预防洪水的对策措施。     

基于机器学习短历时暴雨时空分布规律研究

城市内涝风险的精细化管理和防洪排涝市政工程的科学设计,需要对当地降雨的时空分布特征有深入的了解。而传统以单站雨型代表整个区域降雨特征的分析方法,不能满足这一要求。本文尝试将机器算法引入到暴雨时空分布特征研究中,以北京城区2004—2016年降雨资料为研究样本,利用动态聚类算法,提取北京城区短历时暴雨时空分布的动态特征。经分析,北京汛期的短历时暴雨时空分布特征,可以分为3种类型:(1)降雨自西北部山区移动到城中心区,逐渐扩散到城区;(2)降雨集中在城区西南部地区,逐渐向北部和城中心区扩散;(3)降雨集中在城区中心区和东部地区,基本不发生移动。研究结果表明,基于机器学习算法提取的暴雨时空分布特征,与实际暴雨时空动态发展趋势相符,并且有各自对应的降雨形成的不同物理机制,可为城区降雨设计、城市内涝风险管理等工作提供借鉴与参考。     

南京市短历时设计暴雨雨型研究

设计暴雨的确定是城市管网系统排水能力规划设计的重要基础。以南京市中心城区为研究区,首先应用暴雨强度公式分别计算历时60 min和120 min的不同重现期设计暴雨量,再基于1982-2015年降水资料利用年最大法选取得到年最大降雨序列,并计算综合雨峰系数,最后应用PilgrimCordery雨型和芝加哥雨型推求南京市中心城区历时60 min和120 min的设计暴雨过程,并对峰值大小、雨峰位置、雨峰出现时累计暴雨量进行对比分析。结果表明:历时60 min和历时120 min设计暴雨的雨峰分别处于整场降雨过程的1/2时间和前1/3时间;两种方法得到的雨峰值大小相当; PilgrimCordery雨型法计算的雨峰出现时累计暴雨量大于芝加哥雨型法;短历时设计暴雨雨型推荐选用芝加哥雨型。研究成果可为南京市中心城区地面积水风险评估与排水管网系统的规划和建设提供参考。     

城市雨洪利用雨情分析

城市雨洪利用是解决城市缺水和防洪问题的一项重要措施.为了更好地利用城市雨洪资源,分析城区雨洪利用的潜力和效益规模,需要分析该城区的降雨资源特性,包括城区降雨总量、降雨的年内分配、年际变化及降雨的时间、空间分布特性;为了分析雨洪利用排水设施、蓄水设施规模,需要分析城区短历时暴雨、暴雨强度和设计降雨及设计降雨过程.     

长江流域典型城市暴雨雨型特征分析

长江流域是我国洪涝灾害频繁出现的地区之一,对长江流域暴雨雨型特征演变的研究,可以为流域内城市防洪排涝提供科学依据。利用1970—2020年间长江流域11个典型城市站点的逐小时降雨观测资料,筛选场次暴雨后利用累计雨量历时曲线和模糊识别法识别暴雨雨型,采用Mann-Kendall方法对单峰型暴雨雨峰系数和占比进行趋势检测,并对不同历时暴雨分组后进行雨峰特征分析。结果表明:①长江流域典型城市中的单峰型暴雨出现频次占85%,平均型和双峰型出现较少;单峰型暴雨的前期集中型最多,占50%,中期集中型和后期集中型次之。②短历时(1~6 h)暴雨的雨峰占比达到70%,长历时(13~24 h)和超长历时(24 h以上)的雨峰占比分别只有28%和17%。最大小时雨强主导了短历时暴雨的特征,对长历时暴雨来说,降雨的持续性是总雨量变化的主要因素。③从上游到下游,暴雨的雨峰系数逐渐增大,峰现时间逐渐向后推移,长历时和超长历时暴雨尤为显著。     

唐山市区短历时设计暴雨雨型分析

利用唐山市国家基本气象站1964~2014年的逐分钟降雨资料,通过模糊识别法对历时60min、120min和180min的降雨过程进行统计分析,并分别采用芝加哥法和PC法推求唐山市区3个历时,重现期2年以5min为单位时段的短历时设计暴雨雨型,比较分析两种方法所得结果的差异。结果表明:芝加哥法和PC法推求的唐山市区短历时设计暴雨雨型均呈单峰型,这与模糊识别法统计的结果基本吻合;两种方法得到的60min和120min设计暴雨雨型峰值基本处于整场降雨过程的1/3分位,而历时180min的雨型峰值则均超前于整场降雨过程的1/3分位;芝加哥法和PC法推求短历时设计暴雨雨型基本具有"单峰型、时间短、强度大"的特点,因此当短历时暴雨发生时,各相关部门应积极配合,在第一时间做好城市排水防涝工作。     

广州市近年短历时暴雨演变特征分析

城市暴雨内涝与短历时强降雨息息相关,开展短历时暴雨变化规律研究可为广州市内涝防治提供科学依据.选取五山站1984-2013年各短历时降雨资料,采用趋势线、Mann-Kendall趋势检验、频率分析、集中度、小波分析等方法对广州市不同短历时降雨序列和暴雨次数进行统计分析.结果表明,广州市不同历时年最大降雨量均呈增加趋势,且时段越长增加越明显,最大1h降雨量存在11a时间尺度上的变化周期,每年5、6和8月最大1h暴雨高发,一天中强降雨多发生在下午时段.     

"2018·08·18"暴雨对周口市的影响及防治措施

2018年8月17-21日,周口市普降大到暴雨,局部特大暴雨。暴雨的特点是覆盖面广,雨量大,历时长,降雨伴有短历时雷电、大风,造成部分城镇城区内涝,农田大面积积水和高秆作物倒伏,农作物受灾严重,文章着重分析本次降雨过程对河道径流的影响,对地下水位变动的影响,对农业生产及水利工程的影响,对城市居民生活的影响等,并提出相应的防治措施,为编制防洪预案提供技术支撑,进而把因暴雨产生的不利影响和损失降到最低。     

太湖流域平原河网降雨时程分布变化的洪水响应

近年来太湖流域平原河网地区洪涝灾害频发,居民的人身及财产安全受到了严重危害。降雨是导致本区域洪水的主要因素,其中最具代表性的降雨类型为梅雨和台风暴雨,由于二者时程分布特性有较大差异,其致洪机理也有所不同。以探究降雨时程分布对洪水过程的影响为目的,以太湖流域武澄锡虞水利分区为研究对象,采用MIKE 11与MIKE 21构建一、二维耦合水动力模型,利用实况洪水过程对模型进行率定验证,采用该模型对研究区域进行不同设计工况的模拟,讨论了次雨量、降雨历时以及降雨时程分布变化对太湖流域平原河网地区洪水过程的影响。结果表明:降雨时程分布对平原河网河道洪水过程有显著影响,其中长历时降雨对雨峰位置的后移较为敏感,短历时暴雨则受到降雨时间变差系数变化的影响较大,而次雨量变化则对二者都有显著影响。     

邯郸市区不同下垫面降雨径流水质变化特征研究

为缓解邯郸市城区水资源供需矛盾,合理利用雨洪资源,在对生活区屋面、城区道路、公园绿地降雨径流水质进行检测的基础上,分析了雨水径流中主要污染物的变化过程,探讨降雨径流水质受环境条件影响情况。通过研究得出城区初期雨水径流污染最为严重,随降雨历时的延长,污染物浓度逐渐下降并趋于稳定。不同城区下垫面雨水径流污染物含量差异明显,城区主干道路降雨径流水质最差。     

防洪减灾规划中的中小流域暴雨洪水研究

论述了日本城原川流域的防洪减灾措施及暴雨洪水特性,分析了在短历时集中降雨次数增加情况下,城原川流域短历时降雨对洪峰形成过程的影响,并利用改进的水箱模型对该流域年最大流量进行了模拟,指出对年最大流量贡献度较大的降雨历时为3～6 h,河道整治以48 h历时降雨为标准对河流流量进行推算的规划设计与实际情况背离。     

江苏连云港市抗御“2012.7.8”特大暴雨经验及体会

对连云港市"2012.7.8"特大强降雨情况进行总结,由于降雨强度大、历时短、汇流快,致使河道水位猛涨,城区积涝严重,各地各部门迅速行动,积极应对,取得了抗洪抢险的胜利。介绍了连云港市成功应对特大暴雨的实践经验和做法体会。     

变化环境下北京市长历时暴雨雨型延长分析

随着城市化进程的加快,城市下垫面及气候发生了巨大的变化,导致了极端降雨事件频繁发生.为此,新形势下研究长历时暴雨雨型,掌握城市长历时暴雨时程分配过程,对如何应对极端降雨事件发生有重要意义.以北京市为例,选取代表站北京观象台站(1941-2014)74年实测降雨资料,采用同频率分析法,对北京市24 h长历时暴雨时程分配过程进行延长分析,推求适应北京市实际情况的暴雨雨型.结果表明:推求后的设计暴雨雨型呈现出上升-下降-上升-下降波动趋势,由双峰组成,发生时间分别为第265tmin和第1 010 min.     

城市化进程对北京城区降水影响探讨

城市化的发展,城市下垫面条件的剧烈改变以及频繁的人类活动,引起城区降水特征的变化。通过收集北京不同城区代表性较好的1956—2007年不同历时降水资料,分别对老城区、新城区和近郊区的多年平均降水状况、年内分布特征、年际变化特征及短历时降水特征进行研究,并就结合城区发展状况对不同城区的降水特征进行对比分析。研究表明,受城市化的影响,城区降水具有强度大、历时短的特点,主要集中在60 min左右,且局部短历时暴雨呈增强的趋势;城市化对特短历时降水影响较为显著,同一频率的特短历时降水,老城区明显大于城近郊区。     

水库抗暴雨能力概率预报的降雨情景构建方法EI北大核心CSCD

针对中小型水库抗暴雨能力预报中存在不确定性的问题,提出了一种考虑降水总量与降雨历时联合概率分布的降雨情景构建方法,旨在减轻抗暴雨能力计算中降雨历时及雨型不同对预报结果产生的影响,以实现中小型水库抗暴雨能力的概率预报。该方法基于Copula函数构建降水总量和降雨历时的联合分布,并与各历时下代表雨型结合,生成同一降水总量下不同历时的降雨过程及其概率;以概率降雨情景为输入,计算水库抗暴雨能力,最终得到水库抗暴雨能力的阈值区间及概率分布。实例验证结果表明,该方法考虑了不同历时降雨发生概率对入库径流的影响,可为中小水库抗暴雨能力的概率预报提供切实可行的降雨情景构建方法。     

黄丘一副区水土流失对不同雨型的响应

黄土丘陵沟壑区第一副区是黄土高原严重水土流失区，为了给该区水土流失治理措施配置及相关研究提供参考，基于1990—2009年桥沟小流域4个雨量站、8个大型坡面径流场和3个沟口径流泥沙观测站的实测降雨、径流、泥沙资料，把研究时段分为1990—2002年和2003—2009年2个时段，采用K-均值聚类法把观测的1 378次降雨划分为Ⅰ型(大雨量、大雨强、低频率、历时中等)、Ⅱ型(小雨量、小雨强、高频率、历时短)、Ⅲ型(中等雨量、中等雨强、中等频率、历时长)等3种降雨类型，分析了不同空间尺度径流场和小流域发生不同雨型时的径流系数和土壤侵蚀模数。结果表明：退耕还林(草)等水土保持措施，使黄丘一副区植被覆盖率显著提高、坡面土壤侵蚀模数显著减小；Ⅰ型降雨的径流系数显著大于Ⅱ型降雨和Ⅲ型降雨的，黄丘一副区降雨径流主要产生于梁峁坡；Ⅰ型降雨土壤侵蚀模数显著大于Ⅱ型降雨和Ⅲ型降雨的，峁边线以下沟坡沟道土壤侵蚀模数显著大于峁边线以上梁峁坡土壤侵蚀模数，即防治水土流失的重点是控制发生Ⅰ型降雨时峁边线以下沟坡沟道土壤侵蚀。     

关于青州市2000年“8·31”特大暴雨的思考

1 “8·31”特大暴雨特点1.1 雨量大,历时短 受今年12号台风影响,一场千年不遇的特大暴雨袭击了青州。暴雨自8月31日凌晨1点至上午6点,历时5个小时,全市平均降雨176.3mm,其中城区267.2mm,有8个乡镇均超过200mm。     

“灰绿”协同措施对银川市合流制溢流污染的影响EI北大核心CSCD

针对合流制管网系统在雨天溢流污染严重,造成城市水体黑臭现象的问题,以银川市某高密度城区合流制管网系统为例,基于SWMM模型,在短历时设计降雨和长历时设计降雨两种条件下,模拟分析了合流制溢流(CSO)调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造等“灰绿”协同措施对CSO污染的影响。结果表明:CSO调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造及“灰绿”措施结合4种方案在短历时、长历时设计降雨条件下,随着降水量的增加,溢流水量及溢流污染物负荷均增加,溢流削减率均逐渐减小,其中“灰绿”措施结合方案对溢流污染的削减效果最为显著;重现期小于5 a时,溢流水量削减率与溢流污染物负荷削减率基本达到80%;降雨条件为中雨时,污染物负荷削减率基本达到75%;重现期为20 a时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到64%、70%、70%、70%、70%;降雨条件为大雨时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到28%、32%、26%、31%、33%。     

设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响分析

降雨是城市内涝的主要诱因之一,不同降雨特征对于城市内涝风险的影响也有所区别。为了进一步挖掘降雨特征对城市内涝风险的影响,采用综合流域排水模型（InfoWorks ICM）构建了我国南方某城市的内涝模型,系统分析了设计降雨的雨型和历时特征对城市内涝模拟结果的影响。在4个重现期的3种降雨雨型和3个降雨历时条件下,共计36个不同降雨情景对研究区的内涝情况进行模拟。通过对比不同模拟情景下的积水深度、积水面积以及积水量等结果发现：在相同降雨雨型和重现期条件下,降雨历时对积水深度的影响有一定的差别;在不同降雨雨型和降雨历时模拟情景中,积水点的位置基本保持一致,而积水面积受降雨雨型和降雨历时的双重影响;峰值积水量受降雨雨型影响较大,受降雨历时影响较小,而积水总量受降雨历时影响较大,受降雨雨型影响较小。研究中量化分析了不同设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响,旨在为合理地开展城市内涝预警以及应急管理等工作提供依据。