DB15∕T 2040—2020 城市暴雨强度公式编制技术规范(内蒙古自治区).pdf
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1、 ICS 07.060 CCS A 47 15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 20402020 城市暴雨强度公式编制技术规范 Technical Specification for Establishment of Urban Rainstorm Intensity Formula 2020-12-24 发布 2021-01-24 实施 内蒙古自治区市场监督管理局 发 布 DB15/T 20402020 I 目次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 暴雨样本的选样和资料处理方法 . 2 5 城市暴雨强度公式参数推求方法 . 3 6 常
2、用查算图表编制 . 4 7 暴雨强度公式适用性分析 . 5 附录 A(规范性)暴雨强度公式参数求解方法 . 6 附录 B(资料性)常用查算图表格式 . 9 参考文献 . 12 DB15/T 20402020 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 本文件由内蒙古自治区气象局提出并归口。 本文件起草单位:内蒙古自治区气候中心。 本文件主要起草人:马玉峰、高春香、孙玉。 DB15/T 20402020 1 城市暴雨强度公式编制技术规范 1 范围 本文件规定了城市暴雨强度公式编制的降雨资料和统计样本、 频率分布曲线、 暴雨强度公
3、式参数求解方法、图表绘制、适用性分析和成果表达格式等方面的技术要求。 本文件适用于内蒙古自治区境内新建、 改建和扩建的城镇以及工业区、 居民区的暴雨强度公式编制工作。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 35228 地面气象观测规范 降水量 GB 50014 室外排水设计规范 QX/T 118 气象观测资料质量控制 地面 QX/T 341降雨过程强度等级 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 降雨
4、量 rainfall 从天空降到地面上的雨,未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度。 注: 以毫米(mm)为单位。 来源:QX/T 341,2.1 3.2 降雨强度 rainfall intensity 某一历时内单位时间(每分钟或每小时)的降雨量。 注:以毫米/分钟(mm/min)或毫米/小时(mm/h)为单位。 来源:城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则,2.1.3 3.3 降雨历时 duration of rainfall 降雨过程中的任意连续时段。 注:以分钟(min)为单位。 来源:GB 50014,2.1.19 3.4 暴雨重现期 rainstorm return p
5、eriod 某一强度的暴雨重复出现的统计平均时间间隔。 DB15/T 20402020 2 注:以年(a)为单位。 来源:城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则,2.1.6 3.5 暴雨强度公式 rainstorm intensity formula 表征暴雨强度、 降雨历时和重现期三者之间函数关系的数学表达式, 反映一定频率的暴雨在规定时段的最不利时程分配的平均强度,是计算暴雨地面径流和确定防止暴雨灾害工程设计流量的重要依据。 3.6 有效暴雨资料样本 effective rainstorm sample 作为暴雨公式和暴雨雨型编制的降雨数据样本。 来源:城市暴雨强度公式编制和设计暴
6、雨雨型确定技术导则,2.1.5 4 暴雨样本的选样和资料处理方法 4.1 站点选择 4.1.1 降雨资料的站点选择应满足区域代表性、历史数据连续性和一致性要求。 4.1.2 站点选择应保证原始数据的随机性和独立性,不得采用数个站点的数据混合样本。 4.1.3 选择站点在资料年限内发生迁址、雨量记录仪更换时,应对降雨资料进行一致性检验,并对降雨资料的代表性和一致性进行论证和说明。 4.1.4 编制一个城市的暴雨强度公式,至少应选择一个代表性站点,城市地形地貌及降雨特征差异较大,并具备基础资料条件的城市,应选择多个代表性站点编制当地不同区域的暴雨强度公式,以分别代表城市的不同区域特征。 4.1.5
7、 选择当地国家气象站作为代表性站点。 4.1.6 应通过降雨时间变化特征分析,合理选择资料年限,至少需要近 30 年以上降雨资料。 4.2 原始数据 4.2.1 原始降雨资料采用逐分钟自动记录的基础数据,包括以自记纸形式记录的逐分钟降雨资料和现代自动气象站自动记录的逐分钟降雨资料。 4.2.2 按照 GB/T 35228 和 QX/T 118 的规定,对原始资料进行数据质量检查、审核。 4.2.3 应收集并给出基础资料涉及的各个观测站的降雨观测历史沿革。 4.2.4 对以自记纸形式保存的历史降雨自记记录资料,应采用经中国气象局审核后的标准分钟降水数据集资料。 4.2.5 由自记纸记录和自动记录
8、混合形成的原始降雨基础数据,应进行两类数据的一致性分析。 4.3 统计样本 4.3.1 计算降雨历时应采用 5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min 共 11 个历时。 4.3.2 统计样本选取,应采用逐分钟滑动统计法,选取各降雨历时雨量逐年最大值的降雨场次,记录选定降雨场次过程开始时间及逐分钟降雨量, 作为各降雨历时的有效降雨资料样本。 同场次降雨过程DB15/T 20402020 3 中,同一种历时降雨不可以交叉,不受日、月界的限制(但不跨年)。 4.3.3 暴雨样本选样方法
9、采用年最大值法,即选取降雨资料样本中各降雨历时雨量的逐年最大值,作为暴雨强度公式编制的有效暴雨资料样本。 4.4 特殊问题的处理方法 4.4.1 一般选择 1440 min(24 h)降雨量大于或等于 10.0 mm 为指标,筛选出场次降雨过程,纳入统计样本遴选范围。各地降雨量年际变化大,尤其西部干旱地区在少雨年份难以选出足够样本,一些短历时(如 5 min)强降水过程可能丢失,根据当地降雨特点,降雨过程可选择 1440 min(24 h)降雨量大于或等于 5.0 mm 为选取指标。 4.4.2 选取样本时,偶遇特大值时,需要进行专门分析确认。一般采用样本均值加上 3 倍样本标准差作为判定标准
10、,大于判定标准可确定为特大值。 4.4.3 一般不建议舍弃特大值,宜采用皮尔逊型分布函数进行人工适线,妥善处理离群数据。如果舍弃特大值,需要单独进行说明,论证舍弃特大值可能导致的不确定性。 5 城市暴雨强度公式参数推求方法 5.1 暴雨强度公式的表达形式 =1671 1+log10 + (1) 式中: q暴雨强度,单位为升/(秒公顷)L/(shm2); A1雨力参数; C雨力变动参数; P暴雨重现期,单位为年; t降雨历时,单位为分钟(min); b降雨历时修正参数; n暴雨衰减指数。 5.2 暴雨强度重现期和频率 计算暴雨强度重现期应按2年、3年、5年、10年、20年、30年、50年、100
11、年统计,相对应的频率为50%、33.3%、20%、10%、5%、3.3%、2%、1%。 5.3 理论频率分布曲线拟合 5.3.1 选取的各历时统计样本,应用理论频率曲线进行趋势性拟合调整。理论频率曲线类型一般采用皮尔逊型分布曲线、耿贝尔分布曲线和指数分布曲线。根据确定的频率分布曲线,得出重现期、降雨强度和降雨历时三者的关系,即 P-i-t 关系表。 注: 本文件所列举的皮尔逊型分布曲线、耿贝尔分布曲线和指数分布曲线的函数表达式可参照相关文献,不作具体规定。 5.3.2 应根据当地降雨特点,选取代表站点进行多种频率分布函数的拟合试验,从中选取拟合效果较好的理论频率曲线函数。 DB15/T 204
12、02020 4 5.3.3 采用理论频率曲线拟合频率分布曲线时,应结合当地统计分析降雨频率的经验,在控制拟合精度的同时,注意频率曲线的总体协调。 5.3.4 根据编制暴雨强度公式重现期的范围要求,需对拟合确定的频率分布曲线进行适线外延。 5.4 暴雨强度公式参数求解方法 5.4.1 暴雨强度公式可以采用符合数理统计理论基础的数学优化方法求解参数,包括求解非线性方程的方法或最优化方法率定暴雨强度公式参数。推荐采用数值逼近法和高斯-牛顿法,详见附录 A。 5.4.2 将求得的各参数最优解代入公式(1),即得到当地的暴雨强度公式。 5.4.3 在编制重现期 2100 年范围的暴雨强度公式时,应重点保
13、证重现期 220 年区间的拟合精度。 5.5 精度检验 5.5.1 按 GB50014 的要求,需计算抽样误差和暴雨公式均方差。应按绝对均方差计算,也可以辅以相对均方差计算。计算重现期在 220 年时,平均绝对均方差不得大于 0.05 mm/min,平均相对均方差不得大于 5%。 5.5.2 误差计算表达式 平均绝对均方根误差: = 1 2=1 (2) 平均相对均方根误差: = 1 2=1 100% (3) 式中: 平均绝对均方根误差,单位为毫米/分钟(mm/min); 平均相对均方根误差,单位为%。 理论降雨量,单位为毫米(mm); RP-i-t曲线确定的降雨量,单位为毫米(mm); t降水
14、历时,单位为分钟(min); i第i个样本; n样本总数。 6 常用查算图表编制 6.1 常用图表和格式 6.1.1 常用查算图表包括:暴雨强度查算表、暴雨强度曲线图和不同历时的暴雨强度频率曲线图。 6.1.2 常用查算图表格式见附录 B。 6.2 图表编制说明 6.2.1 采用数值逼近法可拟合出暴雨强度总公式、单一重现期暴雨强度公式和重现期区间参数公式,DB15/T 20402020 5 三者计算得出常用查算图表的计算精度和数值略有差异, 在编制暴雨强度公式及图表时, 应规定适用范围和条件,并标注说明。 6.2.2 编制暴雨强度查算图表时应明确标注不同变量单位,注意不同单位之间的转换。 7
15、暴雨强度公式适用性分析 7.1 时间分布特征分析 7.1.1 分析降雨的长年代变化特征,合理确定暴雨强度公式编制的降雨资料年限。 7.1.2 绘制各历时暴雨(纳入了暴雨公式编制的样本)出现日(次)数的年际变化图,分析各历时暴雨的逐年或年代变化特征,以描述各历时暴雨年际变化特征。 7.1.3 可以把各年降雨数据入选各历时有效暴雨资料样本的占比作为评价指标,分析城市暴雨的时间变化特征。 7.1.4 可以各历时降雨量的前 10 个最大值在各年代的分布特征,分析城市强暴雨的时间变化特征。 7.1.5 根据当地暴雨变化特征, 采用代表性气象站点不同时期基础资料, 编制不同时段暴雨强度公式,并对计算结果进
16、行差异性分析,论证降雨资料年限选择的合理性。 7.2 空间分布特征分析 7.2.1 对于地形地貌差异较大或涵盖范围大的城市,应补充利用本地加密观测的其它降雨资料,分析本地强降雨的区域分布特征,为编制的暴雨强度公式的适用范围提供依据。 7.2.2 可对比代表性站点与加密观测站点降雨资料,绘制部分典型历时的暴雨事件发生次数、最大降雨量分布图,以及代表性站点与加密观测站点特征参数的比值或差值等,分析暴雨的区域分布特征。 7.2.3 基础资料条件许可的城市, 可编制不同分区代表性站点的暴雨强度公式, 并通过其差异性分析,确定暴雨分区的合理性。 7.3 社会影响分析 7.3.1 依据空间分布特征分析结论
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