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在社会经济快速发展的时代大背景下,我国城市化进程不断加快。极端降雨事件频繁出现,城市内涝频发,内涝损失愈发严重,内涝灾害不断加剧,这对我国城市排水防涝系统的规划设计、建设和管理提出了更严格的要求。对于城市排水防涝系统的规划设计而言,前提是有符合当地降雨规律的设计降雨,即设计暴雨强度公式和设计降雨雨型;同时符合区域实际降雨特征的设计降雨也是利用计算机技术进行水力模型模拟演算的前端输入和必要条件。在我国仍有许多城市都一直沿用八十年代由年多个样法推求的旧的暴雨强度公式,由于各地降雨资料的不断累积完善和采样方法的更新,重新编制和修订城市暴雨强度公式势在必行。因此,研究城市设计降雨对于城市排水防涝系统的规划设计和运营调度是很有必要的。 本研究基于城市气象部门提供的代表性气象站多年累积的实测分钟降雨数据进行数理统计分析,保证了原始降雨资料可靠性、一致性和代表性。 首先,根据城市雨水管渠工程规划设计和相关规范的要求,降雨样本的采集依照规范中规定的年最大值法采样方法进行选取,降雨历时为5-180min共11个历时。在进行样本频率分析之前,对各历时样本都进行了初步的概率密度分析,分析结果表明年最大值法样本与P-Ⅲ分布一致,与指数分布不符,因此在进行样本频率分析时采用P-Ⅲ曲线进行样本拟合;由于雨水管渠工程主要应对的降雨重现期段为2-20年,适线时应侧重考虑此段内点群拟合程度。最终采用六种经典方法分析比选最优解得出符合城市雨水管渠工程体系标准下的短历时暴雨强度公式。根据新推短历时暴雨强度公式采用芝加哥雨型推求方法分析得出城市雨水管渠工程不同重现期下的短历时芝加哥降雨过程线。 其次,根据城市内涝防治工程规划设计和相关规范的要求,降雨样本历时增至1440分钟,采用与短历时公式相同的推求步骤进行长历时公式参数的确定,由于内涝防治工程主要应对的降雨重现期段为10-100年,适线时应侧重考虑高重现期段内点群拟合程度。采用常用的典型降雨同频率放大法的长历时雨型推求方法研究得出内涝防治工程不同重现期下长历时降雨过程线。 再次,基于河南省气象局提供的郑州市54年的累积实测降雨资料进行设计降雨分析,分别推求出符合郑州市降雨情况的雨水管渠工程的短历时暴雨强度公式、短历时芝加哥雨型和内涝防治工程的长历时暴雨强度公式、长历时雨型,并进行了新旧公式的对比。 最后,城市排水防涝系统设计降雨推求方法的提出为合理规划设计雨水管渠工程和内涝防治工程以及模型技术的发展应用提供了基础技术支撑。