環(huán)海軍，劉煥斌，劉　巖，夏福華

(1. 山東省淄博市氣象局，山東　淄博　255048；2. 山東省氣象局，山東　濟(jì)南　250031)

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魯中主城區(qū)暴雨強(qiáng)度公式的修正方法

環(huán)海軍1，劉煥斌2，劉巖1，夏福華1

(1. 山東省淄博市氣象局，山東淄博255048；2. 山東省氣象局，山東濟(jì)南250031)

摘要：利用魯中淄博地區(qū)1981～2013年降水資料，分析降水變化的時(shí)空規(guī)律?；谀曜畲笾捣ㄟx樣，采用P-Ⅲ型分布、指數(shù)分布和耿貝爾分布對(duì)淄博主城區(qū)暴雨強(qiáng)度進(jìn)行理論頻率擬合分析，得出重現(xiàn)期—暴雨強(qiáng)度—?dú)v時(shí)的關(guān)系曲線，結(jié)合最小二乘法和高斯—牛頓法推求暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)，以絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差作為公式主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出淄博主城區(qū)暴雨強(qiáng)度公式。結(jié)果表明：淄博市近30 a來(lái)暴雨強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，上升幅度由短歷時(shí)向長(zhǎng)歷時(shí)遞減；年平均暴雨日數(shù)呈現(xiàn)山區(qū)多、平原少的空間分布，其中，淄博主城區(qū)最少為1.6 d，南部山區(qū)博山最多為2.5 d；P-Ⅲ型分布曲線擬合理論頻率—最小二乘法推求參數(shù)得到的暴雨強(qiáng)度總公式和單一公式效果最好，總公式平均絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差和平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.026 mm/min和2.35%；新修正的暴雨公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度值多數(shù)比1980年代編制的大，偏大幅度隨重現(xiàn)期的增加而增加，對(duì)臨近平原地區(qū)暴雨強(qiáng)度有較好的擬合效果。

關(guān)鍵詞：變化規(guī)律；暴雨強(qiáng)度；分布曲線；參數(shù)；公式

引言

城市化的快速發(fā)展使得城市不斷擴(kuò)容、建筑密度加大，不透水路面增多，加上近年來(lái)，受全球氣候變化影響，區(qū)域極端暴雨事件頻發(fā)[1-5]，導(dǎo)致城市出現(xiàn)排水不暢和內(nèi)澇現(xiàn)象。隨著山東淄博主城區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快及城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，在氣候變化背景下，區(qū)域短歷時(shí)強(qiáng)降水的強(qiáng)度和分布特征均發(fā)生了顯著變化，極端降水事件強(qiáng)度增強(qiáng)，1988～2000年5 min平均暴雨強(qiáng)度是1.822 mm/min，而2001～2013年為2.328 mm/min，暴雨強(qiáng)度上升明顯，加上老城區(qū)排水設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、設(shè)施老化等原因，城區(qū)道路多處排水不暢，大面積的道路積水造成老城區(qū)交通嚴(yán)重堵塞、部分路段交通中斷，修正暴雨強(qiáng)度公式迫在眉睫。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于暴雨強(qiáng)度公式已有許多相關(guān)方面研究，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：一是暴雨樣本的選擇方法；二是頻率分布選用的模型；三是參數(shù)擬合的方法。張秉祥等[6-11]利用年多個(gè)樣法、年超大值法和年最大值法推求暴雨強(qiáng)度公式，并進(jìn)行不同取樣法擬合效果的對(duì)比分析；Vivekanandan等[12-13]利用耿貝爾分布、正態(tài)分布、皮爾遜分布等分布曲線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率擬合，并推求暴雨公式，進(jìn)行擬合效果對(duì)比；張子賢等[14-21]利用高斯—牛頓法和最小二乘法等方法確定暴雨公式參數(shù)，并對(duì)推求的暴雨公式進(jìn)行對(duì)比研究。

本文依據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006，2014年版)、《城市暴雨強(qiáng)度公式編制和設(shè)計(jì)暴雨雨型確定技術(shù)導(dǎo)則》等技術(shù)規(guī)范和導(dǎo)則，利用年最大值選樣法選樣，利用P-Ⅲ型分布、指數(shù)分布和耿貝爾分布3種頻率分布曲線進(jìn)行暴雨強(qiáng)度理論頻率擬合，結(jié)合最小二乘法和高斯—牛頓法推求暴雨公式參數(shù)，最終得出暴雨強(qiáng)度公式，并從擬合效果與精度的角度對(duì)公式進(jìn)行比較，選擇適合淄博主城區(qū)應(yīng)用的暴雨強(qiáng)度公式和修訂方法。

1資料與方法

1.1資料

資料來(lái)源于淄博市主城區(qū)1981年1月至2013年12月共計(jì)33 a的自記雨量記錄原始數(shù)據(jù)，降雨歷時(shí)選取5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min、150 min和180 min共11個(gè)歷時(shí)，每年每個(gè)歷時(shí)選取一個(gè)最大雨量記錄數(shù)據(jù)，各時(shí)段最大降水量從年報(bào)表降水量部分獲取(缺少資料從降水自記紙讀取，不受日、月界的限制，但不跨年挑取)，將獲得的各年最大降水量除以降水歷時(shí)得到各年各歷時(shí)的降水強(qiáng)度，將各歷時(shí)的降水強(qiáng)度按照降序排列，得到不同歷時(shí)降水強(qiáng)度序列，用于經(jīng)驗(yàn)頻率擬合。

1.2方法

(1) 暴雨強(qiáng)度公式

目前各國(guó)采用的暴雨強(qiáng)度公式不同[21]，國(guó)內(nèi)主要依據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006，2014年版)，暴雨強(qiáng)度公式定義為：

(1)

式(1)中：q為暴雨強(qiáng)度(單位：L/(s·hm2)，P為重現(xiàn)期(單位：a)，指相等或超過(guò)它的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)一次的平均時(shí)間，取值范圍為2～100 a；t為降雨歷時(shí)(單位：min)，取值范圍為1～180 min。重現(xiàn)期越長(zhǎng)、歷時(shí)越短，暴雨強(qiáng)度就越大，而A1、b、C、n是與地方暴雨特性有關(guān)且需要求解的參數(shù)：A1為雨力參數(shù)，即重現(xiàn)期為1 a時(shí)的1 min設(shè)計(jì)降雨量(單位：mm)；C為雨力變動(dòng)參數(shù)；b為降雨歷時(shí)修正參數(shù)，即對(duì)暴雨強(qiáng)度公式兩邊求對(duì)數(shù)后能使曲線化成直線所加的一個(gè)時(shí)間參數(shù)(單位：min)；n為暴雨衰減指數(shù)，與重現(xiàn)期有關(guān)。

固定重現(xiàn)期P，令A(yù)=A1(1+ClgP)，則暴雨強(qiáng)度單一公式為：

(2)

(2)暴雨強(qiáng)度公式的擬合方法

利用P-Ⅲ型分布、指數(shù)分布和耿貝爾分布3種頻率曲線確定重現(xiàn)期—暴雨強(qiáng)度—?dú)v時(shí)(P-q-t)對(duì)應(yīng)數(shù)值。暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期P為暴雨強(qiáng)度頻率P1的倒數(shù)，計(jì)算公式見(jiàn)(3)式，其中N為樣本總數(shù)(N=資料年限長(zhǎng)度)，M為樣本的序號(hào)(樣本按從大到小排序)，文中的經(jīng)驗(yàn)頻率為不同頻率上的暴雨強(qiáng)度。

(3)

(4)

(5)

(6)

由公式(4)、(5)、(6)擬合出P-q-t關(guān)系值，利用公式(1)，結(jié)合最小二乘法和高斯—牛頓法推求參數(shù)(A1，C,b，n)(公式略)，最終得出暴雨強(qiáng)度公式及相關(guān)曲線。

(3)精度檢驗(yàn)

為確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)暴雨強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，計(jì)算出重現(xiàn)期2～20 a的暴雨強(qiáng)度，并將算得的暴雨強(qiáng)度理論值與實(shí)測(cè)值的平均絕對(duì)均方誤差和平均相對(duì)均方誤差，與《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006，2014年版)規(guī)定的精度對(duì)照。規(guī)范規(guī)定：計(jì)算重現(xiàn)期在2～20 a時(shí)，在一般強(qiáng)度的地方，平均絕對(duì)方差不宜>0.05 mm/min。在較大強(qiáng)度的地方，平均相對(duì)方差不宜>5%。平均絕對(duì)均方誤差與平均相對(duì)均方誤差計(jì)算公式如下：

(7)

(8)

式中，R′為理論降水量，利用修正的暴雨公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度(q)乘以歷時(shí)得到的降水量；R為實(shí)際降水量，由3種頻率曲線確定的P-q-t關(guān)系值中的暴雨強(qiáng)度(q)乘以歷時(shí)得到的降水量。

2結(jié)果與分析

2.1暴雨強(qiáng)度變化

2.1.1時(shí)間變化

近30 a來(lái)，淄博主城區(qū)暴雨強(qiáng)度隨時(shí)間的變化見(jiàn)圖1。從年際變化(圖1a)來(lái)看，暴雨強(qiáng)度呈明顯增加趨勢(shì)，尤其是短歷時(shí)暴雨，增加幅度隨歷時(shí)增長(zhǎng)而變緩，說(shuō)明短歷時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度越來(lái)越大。從年代際變化(圖1b)來(lái)看，2000年代部分歷時(shí)有小幅度的下降，但短歷時(shí)暴雨2010年后明顯上升，整體來(lái)看暴雨強(qiáng)度仍呈上升趨勢(shì)，短歷時(shí)暴雨強(qiáng)度上升最為明顯，這對(duì)城市排水及相關(guān)設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，故重新修訂暴雨強(qiáng)度公式以符合實(shí)際降水變化。

圖1　暴雨強(qiáng)度的年際(a)與年代際(b)變化

2.1.2空間變化

利用1981～2013年淄博市各區(qū)縣暴雨日數(shù)年平均值繪制淄博市暴雨日數(shù)空間分布圖(圖2)?？梢钥闯鲎筒┦心喜可絽^(qū)暴雨日數(shù)偏多，平均為2.3 d，北部平原偏少，平均為1.7 d，暴雨日數(shù)呈現(xiàn)出四周多、中間少的分布規(guī)律。

圖2　淄博市年平均暴雨日數(shù)空間分布(單位：d)

由上述分析可知，不同地區(qū)應(yīng)修訂不同的暴雨強(qiáng)度公式，尤其是暴雨強(qiáng)度差異較大的山區(qū)和平原，故本文研究的暴雨強(qiáng)度公式只適用于淄博市主城區(qū)以及臨近平原地區(qū)，山區(qū)應(yīng)運(yùn)用當(dāng)?shù)亟邓Y料結(jié)合本文中的方法進(jìn)行暴雨公式修訂研究。

2.2暴雨強(qiáng)度頻率曲線擬合

對(duì)11個(gè)歷時(shí)的年最大值法統(tǒng)計(jì)的暴雨強(qiáng)度樣本進(jìn)行P-Ⅲ型分布、耿貝爾分布、指數(shù)分布理論頻率擬合，并用最小二乘法對(duì)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，求出3種分布曲線對(duì)11個(gè)降水歷時(shí)暴雨強(qiáng)度頻率擬合分布參數(shù)(表1)。利用表1中參數(shù)得到暴雨強(qiáng)度頻率分布函數(shù)，求出各重現(xiàn)期對(duì)應(yīng)的暴雨強(qiáng)度，制作反映暴雨重現(xiàn)期—強(qiáng)度—?dú)v時(shí)(P-q-t)三者關(guān)系(表2)。

2.3暴雨強(qiáng)度總公式參數(shù)擬合及精度檢驗(yàn)

2.3.1暴雨強(qiáng)度總公式

利用表2中的P-q-t值，結(jié)合最小二乘法和高斯—牛頓法分別推求暴雨強(qiáng)度總公式的相關(guān)參數(shù)(表3)。將不同方法求得的雨力參數(shù)A1、雨力變動(dòng)參數(shù)C、降雨歷時(shí)修正參數(shù)b、暴雨衰減指數(shù)n代入公式(1)可得不同的暴雨強(qiáng)度總公式。

表1　暴雨強(qiáng)度頻率3種分布曲線參數(shù)

表2　暴雨強(qiáng)度頻率3種分布曲線P-q-t關(guān)系表

注：表中暴雨強(qiáng)度q單位為：mm/min

表3　不同方法推算的暴雨強(qiáng)度總公式參數(shù)

2.3.2暴雨強(qiáng)度總公式精度檢驗(yàn)

利用重現(xiàn)期2～20 a的暴雨強(qiáng)度計(jì)算的平均絕對(duì)均方誤差和平均相對(duì)均方誤差對(duì)總公式及單一公式進(jìn)行檢驗(yàn)，誤差分析見(jiàn)表4。利用P-Ⅲ型分布擬合P-q-t值和最小二乘法推算參數(shù)的暴雨強(qiáng)度總公式和單一公式誤差最小，平均絕對(duì)均方誤差分別為0.026 mm/min、0.016 mm/min，其次是P-Ⅲ型分布—高斯牛頓法、耿貝爾分布—最小二乘法和指數(shù)分布—高斯牛頓法推算的暴雨強(qiáng)度公式，均符合《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006，2014年版)的精度要求，而指數(shù)分布—最小二乘法推算出的總公式精度不滿足規(guī)范要求。

表4　不同方法暴雨強(qiáng)度公式誤差分析

2.4理論值及舊公式的對(duì)比

2.4.1與理論值的比較

將精度<0.4的總公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度與理論值進(jìn)行對(duì)比(圖3)?？梢钥闯?個(gè)暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度均比較接近理論的P-q-t值，有很好的擬合效果，其中以P-Ⅲ型分布—最小二乘法擬合的公式效果最好。

2.4.2與舊公式的比較

淄博市現(xiàn)行的舊暴雨強(qiáng)度公式(9)為1980年代初由淄博市設(shè)計(jì)院利用年多個(gè)樣法編制的。通過(guò)上述擬合效果及精度分析，用P-Ⅲ型分布—最小二乘法擬合的公式(10)效果最好。

(9)

(10)

(11)

圖3　不同暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度值與理論值的對(duì)比

利用暴雨強(qiáng)度距平百分率比較分析新暴雨強(qiáng)度公式與舊暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度值，計(jì)算方法為公式(11)，式中，Eq為暴雨強(qiáng)度距平百分率，q1、q0分別為新公式、舊公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度值(mm/min)，分析結(jié)果見(jiàn)圖4，可以看出新公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度值大多數(shù)比舊公式偏大。隨著重現(xiàn)期的增加，新舊公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度距平百分率逐漸增大，100 a重現(xiàn)期各歷時(shí)平均距平百分率為3.55%。

2.4.3對(duì)其他臨近地區(qū)的適用性分析

將新修正的暴雨公式用于推求臨近平原地區(qū)高青縣的暴雨強(qiáng)度，并與高青國(guó)家一般氣象站1980～2011年實(shí)測(cè)暴雨經(jīng)驗(yàn)頻率在頻率格紙圖上進(jìn)行對(duì)比(圖5)，可見(jiàn)由主城區(qū)暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算得到的高青縣的暴雨強(qiáng)度頻率基本與實(shí)測(cè)頻率一致，低頻率(長(zhǎng)重現(xiàn)期)的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值十分接近，高頻率(短重現(xiàn)期)的計(jì)算值較實(shí)測(cè)值略偏大。短歷時(shí)的暴雨強(qiáng)度計(jì)算值與實(shí)測(cè)值接近，隨著歷時(shí)的增長(zhǎng)，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值差值有所增大，新修正的主城區(qū)暴雨公式在短歷時(shí)長(zhǎng)重現(xiàn)期(暴雨強(qiáng)度較大)計(jì)算臨近平原地區(qū)的暴雨強(qiáng)度效果較好。故新修正的暴雨公式能夠用于推求臨近平原地區(qū)不同重現(xiàn)期不同歷時(shí)的降水強(qiáng)度，從而適用于城市排水設(shè)計(jì)和防災(zāi)減災(zāi)等方面。

圖4　新舊暴雨強(qiáng)度公式擬合的

圖5　高青實(shí)測(cè)暴雨強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)頻率與公式計(jì)算值的對(duì)比

3結(jié)論

(1)淄博市近30 a暴雨強(qiáng)度有增加趨勢(shì)，暴雨日數(shù)呈現(xiàn)山區(qū)偏多、平原偏少的空間分布，不同地區(qū)應(yīng)定期分別結(jié)合降水資料對(duì)當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式進(jìn)行修訂，以符合當(dāng)?shù)氐慕邓兓卣鳌?/p>

(2)通過(guò)年最大值法選樣，采用P-Ⅲ型分布、指數(shù)分布和耿貝爾分布對(duì)暴雨強(qiáng)度進(jìn)行理論頻率擬合分析，結(jié)合最小二乘法和高斯—牛頓法推求暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)，以絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差和擬合效果作為公式評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出通過(guò)P-Ⅲ型分布曲線擬合理論頻率—最小二乘法推求參數(shù)得到的暴雨強(qiáng)度總公式和單一公式效果最好，總公式平均絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差和平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.026 mm/min和2.35%，滿足相關(guān)規(guī)范精度要求。

(3)新修正的暴雨公式計(jì)算的暴雨強(qiáng)度值大多數(shù)比修訂前的公式偏大，偏大幅度隨重現(xiàn)期的增加而增加。新舊暴雨強(qiáng)度公式選樣方法不同，比較分析僅作為參考，隨著降水資料序列的延長(zhǎng)，年最大值法更利于暴雨公式的修訂和符合暴雨強(qiáng)度的演變規(guī)律。

(4)新修正的主城區(qū)暴雨公式推求臨近平原地區(qū)不同重現(xiàn)期不同歷時(shí)的降水強(qiáng)度與實(shí)測(cè)值基本一致，對(duì)短歷時(shí)長(zhǎng)重現(xiàn)期計(jì)算效果較好，能夠用于臨近地區(qū)暴雨強(qiáng)度的計(jì)算。

(5)隨著氣候不斷變化，暴雨強(qiáng)度的時(shí)空變化規(guī)律也在變化，因此，隨著降水資料序列的延長(zhǎng)以及城市規(guī)模的變化，對(duì)暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行及時(shí)修訂是十分必要的。

參考文獻(xiàn):

[1] 張愛(ài)英,高霞,任國(guó)玉. 華北中部近45 a極端降水事件變化特征[J]. 干旱氣象，2008，26(4):46-50.

[2] 陳波,史瑞琴,陳正洪. 近45年華中地區(qū)不同級(jí)別強(qiáng)降水事件變化趨勢(shì)[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2010，21(1):47-54.

[3] 高理，胡桂芳，孫莎莎. 山東夏季強(qiáng)降水的時(shí)空演變特征及成因[J]. 干旱氣象，2013，31(4):690-694.

[4] 朱義青,胡順起,張品竹,等. 山東南部一次大暴雨過(guò)程的中尺度特征及成因分析[J]. 干旱氣象,2015,33(1):119-127.

[5] 萬(wàn)明波,董旭光. 山東省1961～2010年降水的非均勻性特征[J]. 干旱氣象,2015,33(4):566-573.

[6] 張秉祥，陳靜，韓軍彩，等. 石家莊市城區(qū)暴雨強(qiáng)度公式修正方法對(duì)比分析[J]. 干旱氣象，2014，32(4):671-676.

[7] 黃津輝，向文艷，戶超，等. 天津市設(shè)計(jì)暴雨方法比較及公式修正[J]. 天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，46(4):354-360.

[8] 盧金鎖，程云，鄭琴，等. 西安市暴雨強(qiáng)度公式的推求研究[J]. 中國(guó)給水排水，2010，26(17):82-84.

[9] 任伯幟，許仁榮. 基于Marqardt Hartley法及其在求解城市暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)中的應(yīng)用研究[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，29(3):96-100.

[10] 鄧培德，韋鶴平，俞庭康，等. 城市暴雨公式統(tǒng)計(jì)方法的研究[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1985(1):26-30.

[11] 邵堯明. 最大值選樣配合指數(shù)分布曲線推求雨強(qiáng)公式[J]. 中國(guó)給水排水，2003，19(13):142-144.

[12] Vivekanandan N．Analysis of hourly rainfall data for the developmentof IDF relationships using the order statistics approachof probability distributions[J]. International Journal of Management Science and Engineering Management，2013，8(4):283-291.

[13] Arelt A. Modelling of Short Duration Rainfall IDF Equationfor Bangalore City[J]. Research & Reviews: Journal of Engineeringand Technology，2013，2(3):80-86.

[14] 張子賢. 用高斯—牛頓法確定暴雨公式參數(shù)[J]. 河海大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，23(5):106-111.

[15] 顧駿強(qiáng)，陳海燕，徐集云. 瑞安市暴雨強(qiáng)度概率分布公式參數(shù)估計(jì)研究[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2000，11(3):355-363.

[16] 孔祥瑞，陳淑芬，李梅，等. 濟(jì)南短歷時(shí)暴雨強(qiáng)度公式研究[J]. 山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，28(5):445-448.

[17] 李樹平，劉遂慶，黃廷林. 用麥夸爾特法推求暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)[J]. 給水排水，1999，25(2):26-28.

[18] 任伯幟，沈良峰，許仕榮，等. 帶因子—迭代法求解城市暴雨強(qiáng)度公式[J]. 中國(guó)給水排水，2002，18(2):63-65.

[19] 鄒長(zhǎng)武，熊建秋，李柞泳. 改進(jìn)的螞蟻算法及其在暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用[J]. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，37(5):9-13.

[20] 程健，金菊良，張禮兵. 加速并行遺傳算法及其在暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，6(3):18-20.

[21] 付崢嶸,莊佳欣,楊琳芳. 談暴雨強(qiáng)度公式研究現(xiàn)狀的幾點(diǎn)看法[J]. 山西建筑，2014,40(26)：130-131.

Revising Method of Rainstorm Intensity Formula in Main Urban in Middle Area of Shandong Province

HUAN Haijun1，LIU Huanbin2, LIU Yan1, XIA Fuhua1

(1.ZiboMeteorologicalBureauofShandongProvince,Zibo255048,China;2.ShandongProvincialMeteorologicalBureau,Ji’nan250031,China)

Abstract:Based on precipitation data from 1981 to 2013 of Zibo in the middle area of Shandong Province, the temporal and spatial variations of precipitation were analyzed firstly. According to the annual maximum value sampling method, combined with P-Ⅲ distribution, exponential distribution and Gumbel distribution, the theoretical frequency of rainstorm intensity in main urban area of Zibo was simulated and analyzed, at the same time, the relationship curve of return period, rainstorm intensity and rainfall duration was given, then on the basis of the least square method and Gauss-Newton method, the parameters of rainstorm intensity formula were calculated. Finally, using absolute error and relative error as the main evaluation indexes of the formula, the rainstorm intensity formula was obtained for the main urban area of Zibo. The results show that rainstorm intensity in Zibo in recent 30 years showed an upward trend, and rising amplitude decreased from short duration to long duration. The average annual rainstorm days in the plain were more than that in the mountain areas.The single and general formulas obtained by P-Ⅲ distribution and the least square method were the best, and the average absolute standard deviation and relative standard deviation of total formula were 0.026 mm/min and 2.35%, respectively.The values of rainstorm intensity caculated by new formulas were more than those caculated by the old rainstorm intensity formulas worked out in the 1980s, and increasing amplitude increased with the return period. The revising rainstorm intensity formulas had good fitting effect on rainstorm intensity in adjacent plain areas.

Key words:regularity；rainstorm intensity；distribution curve；parameters；formula

中圖分類號(hào)：P457.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7639(2016)-01-0188-07

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0188

作者簡(jiǎn)介：環(huán)海軍(1987-)，男，漢族，江蘇南通人，研究生，工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)氣象.E-mail:324380521@qq.com通訊作者：劉煥斌，E-mail:hb_liu@126.com

基金項(xiàng)目：山東省氣象局氣象科學(xué)科技研究項(xiàng)目(2014sdqxm03)資助

收稿日期：2015-09-23；改回日期：2015-12-31

環(huán)海軍，劉煥斌，劉巖，等.魯中主城區(qū)暴雨強(qiáng)度公式的修正方法[J].干旱氣象，2016，34(1)：188-194, [HUAN Haijun，LIU Huanbin, LIU Yan, et al. Revising Method of Rainstorm Intensity Formula in Main Urban in Middle Area of Shandong Province[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(1):188-194], doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0188