基于随机暴雨移置方法的城市设计暴雨分析

城市地区暴雨洪灾发生频繁，合理计算设计暴雨是解决城市洪涝的重要前提。采用随机暴雨移置方法（Stochastic Storm Transposition，SST），设定暴雨移置区并提取出暴雨目录，通过区域性概率重采样与暴雨空间变换相结合的方式进行降雨频率分析，估计本地化的极端暴雨频率。以上海地区为例，研究发现暴雨移置区内暴雨分布具有空间异质性，暴雨随机移置概率不均，计算得到的设计暴雨方案包含了降雨时空分布信息，在不同重现期下设计暴雨的时空结构存在变异性，说明传统方法中采用的简化雨型和均一化空间分布假设会增加设计暴雨的不确定性。     

韩江流域可能最大暴雨洪水移置计算

因韩江流域缺乏实测特大暴雨洪水资料,在充分分析韩江流域暴雨洪水特性基础上,结合流域及邻近地区水文、气象条件,移置西枝江流域"79.9"暴雨计算了韩江流域可能最大暴雨(PMP),并利用洪水预报系统推求出韩江流域可能最大洪水(PMF),对PMP与PMF成果作了合理性检查与评价,为韩江流域防御特大洪水研究提供基础依据.     

莫拉克台风暴雨移置香港地区的PMP分析研究

基于台湾66个站点年最大日雨量历史资料、台湾中央气象局2009年8月8~10日莫拉克台风暴雨期间251个台湾雨量站逐时降雨资料和香港地区65个雨量站的历史逐时降雨资料,以及与香港相邻的3个广东省雨量站(西沥站、横岗站和深圳站)资料,利用分时段地形增强因子法(SDOIF),将莫拉克台风暴雨最大24h实测暴雨中的辐合雨分量分割,并将其辐合雨成分移置到香港地区,与香港地区24h平均地形增强因子相结合,估算出香港地区的可能最大降水。结果显示,莫拉克最大24h降雨量中地形的增强幅度约为45%;得出香港地区最大24h平均可能最大降水分布图,其最大中心值1230.2mm(未考虑水汽放大),与香港地区历史暴雨中心一致,均发生在大帽山附近。     

上海城区降雨时空分布变化与暴雨频率分析

基于2001～2018年的GPM卫星降雨数据,采用一致性检验、累积距平、滑动平均等方法对上海市多年暴雨时空变化进行分析,同时引入随机暴雨移置法(Stochastic Storm Transposition,SST)进行暴雨频率分析.研究发现上海市降雨年际、月际分布不均,近20年降雨量、降雨强度有所增加,空间分布上降雨自...     

城市设计暴雨频率计算问题

城市设计暴雨,具有历时短、设计标准较低的特点,与常用的频率计算方法不尽相同。简述了暴雨系列的取样问题;改正了与经验频率有关的计算公式;提出以经验适线法来拟合暴雨系列呈反Ｓ形的分布;比较了推求设计暴雨的几种方法,认为超定量综合法有偏于安全的结果;列述了我国一些城市的暴雨强度公式,其中的参数无一定的规律性,期望进一步工作,在点面上进行协调。     

流域设计暴雨计算方法研究

从理论上分析了目前流域设计暴雨计算方法存在的问题，以气候变化的物理成因为基础，提出了分旬设计暴雨及设计暴雨量过程线的基本概念和两种计算方法，对计算结果进行了比较分析，最后说明了设计暴雨与汛限水位的关系。     

城市设计暴雨雨型研究

采用模糊模式识别方法对我国四个雨量站的雨型进行分类和统计,获得了短历时暴雨雨型的分布特性;经过模拟分析和比较,找出了一种较好地满足城市排水设计要求的设计雨型。     

南通城市设计暴雨方法比较及公式修订

以南通市为研究对象,以31年实测降雨资料作为样本,采用年最大值法、年多个样法进行选样,通过皮尔逊-Ⅲ型频率曲线分析和高斯-牛顿法对暴雨强度公式进行求解,以绝对均方差作为暴雨强度公式评价指标。结果表明,年最大值法选样使其得到的暴雨公式较年多个样法得到的暴雨公式精度要高。新编暴雨公式与现有公式的比较表明,新编公式比现行公式雨强总体偏大8.5%左右,体现了南通市城区短历时降雨强度较20世纪80年代增幅明显的现实,说明新公式更能反映南通城区现状降雨情况。     

中国设计暴雨和暴雨特性的研究

全面回顾了中国近50年来的暴雨研究工作,分别介绍了有关设计暴雨地区综合研究成果、设计暴雨分析计算方法的改进以及暴雨特性研究的进展;概略叙述了各项研究的主要内容、资料基础、分析方法和重要结论。     

城市设计暴雨频率曲线线型的研究

城市排水规划需有一定设计标准的暴雨值,这类设计暴雨的特点是历时短、设计标准不高和统计分布呈反S形。提出了用两端有限对数正态分布和广义指数分布作为频率曲线线型进行计算,可避免用Γ分布适线欠佳的缺点。通过实例,发现采用这两类分布,计算简便,能获得适线较好的结果。     

设计暴雨雨型对城市内涝影响数值模拟

为分析设计暴雨雨型对城市内涝的影响,应用耦合了水文和水动力过程的数值模型,以陕西省西咸新区为研究区域,对不同重现期及峰值比例设计暴雨条件下的内涝过程进行模拟,并对内涝积水总量、不同积水深度内涝面积等量值进行对比分析。结果表明:设计暴雨重现期短于20年时,峰值比例较小的设计暴雨内涝积水总量较大,而重现期长于20年时,规律相反;除2年一遇设计暴雨外,峰值比例较大的设计暴雨致涝总面积较大,但其中影响严重的Ⅳ级致涝面积较小;设计暴雨峰值比例越小,重现期越长,积水总量峰值时刻相对于暴雨峰值时刻的迟滞时间越长。揭示了暴雨雨型与内涝积水程度的量化规律,对更合理地开展城市雨洪管理工作具有指导意义。     

基于二次重现期的城市两级排涝标准衔接的设计暴雨

使用珠海市1984—2015年R_1h-R_6h、R_1h-R_12h、R_1h-R_24h3个历时暴雨组合推算排水排涝两级标准衔接的设计暴雨水平。应用阿基米德极值Copula与Kendall分布函数构建不同历时暴雨组合的联合概率分布模式。分析各历时暴雨组合的遭遇概率、"或"重现期、"且"重现期和二次重现期,以出现最大可能概率的方法推算各组合的设计暴雨值。结果表明:二次重现期所对应的累积频率更准确地代表了特定设计频率情况下不同历时暴雨组合的风险率;重现期分别为2年、3年、5年、10年、20年、50年、100年推算的二次重现期设计值介于"或"重现期和"且"重现期设计值之间,小于相应的边缘分布重现期设计值,R_1h-R_{6 h}组合推算的设计值相对误差为3.1%~7.1%;R_1h-R_12h组合推算的设计值相对误差为3.3%~9.3%;R_{1 h}-R_{24 h}组合推算的设计值相对误差为3.9%~12.0%。二次重现期推算的不同历时暴雨组合的设计暴雨分位值为内涝工程的风险管理和管渠尺寸提供了优选标准和设计参考。     

城市暴雨积水过程的模拟

在对城市排水系统产汇流特性分析的基础上,采用水文学与水力学相结合途径,建立了城市地面积水数学模型。模型能够可靠地模拟暴雨造成的城市地面积水的量级、面积、深度和历时,并借助GIS的功能动态地演示地面积水的涨消过程,为制定城市防汛减灾对策和措施提供水情及涝情信息。     

基于随机地震反应的桥墩-群桩-土相互作用研究

考虑地震动的随机性,利用复反应分析技术,采用随机地震反应计算方法对某一特大型桥梁群桩基础与土动力相互作用效应进行了数值试验研究。将土与群桩体系视为一个整体进行有限元离散,采用等效线性化方法考虑土体的动力非线性性能。将桥墩-群桩-土相互作用体系与自由场随机地震反应进行比较,结果表明：相互作用效应的影响与桩土模量差异以及土体与群桩基础距离有关;软土层剪应变水平及分布发生了显著变化,群桩基础两侧附近土域剪应变呈现明显的弧形分布;地表及浅层土体最大地震加速度反应有所减小,但覆盖层中下部土体加速度反应峰值明显增大,增幅达5 %～30 %左右;此外,地震地面运动的频谱成分存在显著差别。桥梁桩基础抗震设计中应充分考虑桥梁结构-群桩-土相互作用效应。     

城市雨洪模拟技术研究进展

从对水文过程描述的角度对城市雨洪模拟技术进行了回顾,认为管网汇流阶段算法较为成熟,而产流和坡面汇流阶段还有待深入研究.从模型构建思想的角度回顾其发展历程,阐明了经验性模型和分布式概念性模型的局限性以及分布式物理模型的良好发展前景.通过总结国内外几个具代表性城市雨洪模型的特点,从特定模型的角度进一步分析城市雨洪模型的现状,并指出中国与国外模型研究的差距.对与城市雨洪模拟精度密切相关的基础数据收集与管理技术进行了讨论,并提出了城市雨洪模拟技术的发展方向.     

基于土地集约利用水平的城市热岛效应影响因子分析

利用乌鲁木齐市1990年8月6日、2001年7月11日和2013年7月4日三期热红外遥感数据,定量反演亮度温度,利用均值-标准差法对温度进行分级后评价城市热岛效应时间变化特征:1990、2001、2013年3个时段,乌鲁木齐市最大热岛强度分别为11.48℃,12.06℃和14.01℃;加权平均热岛强度分别为1.033℃,1.603℃,1.236℃;城市热岛比例指数分别为0.1054,0.3945和0.4328;乌鲁木齐市城市热岛效应在平均水平上呈现先增强、后减弱的趋势,最大热岛强度、热岛比例指数均增加,城市已初步形成区域内的"热岛",城市高温区温度将继续上升且面积存在扩展趋势.利用PSR模型构建指标体系对城市土地集约利用水平进行评价,在同时段内乌鲁木齐市城市土地集约利用水平和协调性均在提高.从评价结果出发,通过相关分析,得出基于土地集约利用的城市热岛效应影响因子包括:人口密度、建成区绿地覆盖率、地均国民生产总值、人均建设用地面积、人均道路铺装面积、地均固定资产投资,这些因子涵盖了经济、社会、环境三个方面.     

上海市防汛辅助决策系统研究

针对威胁上海的三大水灾，研制暴雨积水模型、风暴潮模型、河网水力模型、灾害评估模型，在GIS基础上建立了上海市防汛辅助决策系统，实现了对处于平原感潮河网的上海市洪涝灾害的实时监测、分析预报、风险评估和网上发布。为分析洪涝形势、制定防汛成灾方案、进行灾情评估以及工程管理，提供准确、及时、全面的信息支持。阐述了系统的总体设计、功能模块、关键技术和特色，分析了GIS、水动力学模型在系统中的作用。     

基于蒙特卡罗随机有限元法的三维随机渗流场研究

通过建立改进Latin超立方抽样和对偶抽样相结合的复合抽样法,以提高Monte Carlo方法的计算效率,并将其引入Monte Carlo随机有限元（MSFEM）。基于三维有限元模型,采用MCSFEM对山坪土石坝进行随机渗流场分析,研究渗透系数和水头边界条件的随机特性对渗流场的干扰,进行变异系数和抽样次数的敏感性分析。最后,对渗流场的求解量进行概型分析。研究表明：总水头势、流速及渗透体积力的变异性随着渗透系数随机性的增强而变大;复合抽样法既能有效加快Monte Carlo的收敛速度,又能降低样本间的统计相关性,说明了该方法的实用性与有效性;当渗透系数服从正态分布时,渗流场中所取结点的水头和坡降也服从正态分布。