襄阳市暴雨雨型分析研究技术报告-

襄阳市市区暴雨雨型分析研究技术报告湖北省气象服务中心二零一五年十二月项目名称：襄阳市市区暴雨雨型分析委托单位：襄阳市政府投资工程建设管理中心承担单位：湖北省气象服务中心单位负责人：熊守权主任协作单位：襄阳市市政公用工程设计研究院襄阳市气象服务中心项目负责人：陈正洪研究员编写人员：匡昕成丹参加人员：方怡成丹匡昕王林清徐宾鸿王芹吴华洲徐星审核人：陈正洪目录第一章概论 (1)1.1 襄阳地理地貌 (1)1.2 襄阳气候水文 (2)1.3 项目背景 (2)1.4 国内外研究进展 (3)1.4.1 国外研究现状 (3)1.4.2 国内研究现状 (4)1.5 项目研究目标及技术路线 (5)1.5.1 研究目标 (5)1.5.2 技术路线 (5)1.6 编制依据 (6)第二章资料与方法 (8)2.1 基本概念 (8)2.2 降雨资料 (9)2.2.1 降雨原始资料 (9)2.2.2 三性分析 (9)2.3 选样方法 (11)2.3.1 选样概念与方法 (11)2.3.2 各选样的特点及其应用 (12)2.4 暴雨雨型分析降雨样本选样 (13)2.4.1 降雨场次过程的划分 (13)2.4.2 暴雨雨型分析降雨样本（自然降雨过程） (14)2.4.3 暴雨雨型分析降雨样本（最大历时过程） (15)2.5 频率分析 (15)2.5.1 P-Ⅲ型分布模型 (16)2.5.2 P-Ⅲ型分布曲线拟合 (17)2.6 暴雨强度公式计算 (18)2.7 暴雨雨型推求方法 (18)2.7.1 Pilgrim & Cordery法原理 (19)2.7.2 芝加哥法原理 (20)2.7.3同频率法原理 (22)第三章主要研究结果 (24)3.1 短历时暴雨雨型分析降雨样本确定 (24)3.1.1 自然降雨过程 (24)3.1.2 最大历时过程 (29)3.2 Pilgrim & Cordery法推求设计短历时暴雨雨型 (35)3.2.1 自然降水过程 (35)3.2.2最大历时过程 (39)3.3 芝加哥法推求设计短历时暴雨雨型 (46)3.3.1 综合雨峰位置系数确定 (47)3.3.2 雨型分配结果 (47)3.4同频率法推求设计长历时暴雨雨型 (51)第四章结论与讨论 (56)4.1 主要结论 (56)4.2 讨论及对策建议 (57)参考文献 (58)附表1P&C法推求襄阳市区各重现期短历时5min间隔的设计暴雨雨型结果（最大历时过程） (60)附表1.1 P & C 法推求重现期3a短历时5min间隔的设计暴雨雨型结果60 （最大历时过程） (60)附表1.2 P & C 法推求重现期5a短历时5min间隔的设计暴雨雨型结果62 （最大历时过程） (62)附表1.3 P & C 法推求重现期10a短历时5min间隔的设计暴雨雨型结果63 （最大历时过程） (63)附表2 芝加哥法推求襄阳市区各重现期短历时5min间隔的设计暴雨雨型结果64 附表2.1 芝加哥法推求重现期3a短历时5min间隔的设计暴雨雨型结果64 附表2.2 芝加哥法推求重现期5a短历时5min间隔的设计暴雨雨型结果66附表2.3 芝加哥法推求重现期10a短历时5min间隔的设计暴雨雨型结果67 附表3 同频率法推求襄阳市区各重现期历时1440min（间隔5min）的设计暴雨雨型结果 (68)附表3.1 同频率法推求襄阳市区重现期20a、历时1440min（间隔5min）的设计暴雨雨型结果 (68)附表3.2 同频率法推求襄阳市区重现期50a、历时1440min（间隔5min）的设计暴雨雨型结果 (70)附表3.3 同频率法推求襄阳市区重现期100a、历时1440min（间隔5min）的设计暴雨雨型结果 (72)附图1 P & C 法推求襄阳市区各重现期短历时设计暴雨雨型分布图（最大历时过程） (74)附图1.1 P & C 法推求重现期3a短历时设计暴雨雨型分布图 (74)附图1.2 P & C 法推求重现期5a短历时设计暴雨雨型分布图 (75)附图1.3 P & C 法推求重现期10a短历时设计暴雨雨型分布图 (76)附图2 芝加哥法推求襄阳市区各重现期短历时设计暴雨雨型分布图 (77)附图2.1 芝加哥法推求重现期3a短历时设计暴雨雨型分布图 (77)附图2.2 芝加哥法推求重现期5a短历时设计暴雨雨型分布图 (78)附图3同频率法推求襄阳市区各重现期历时1440min设计暴雨雨型分布图 (79)附图3.1 同频率法推求重现期20a、历时1440min设计暴雨雨型分布图79 附图3.2 同频率法推求重现期50a、历时1440min设计暴雨雨型分布图79 附图3.3 同频率法推求重现期100a、历时1440min设计暴雨雨型分布图80第一章概论1.1 襄阳地理地貌襄阳位于湖北省西北部，东经110°45′-113°43′，北纬31°14′-32°37′，东邻随州市，南界荆门市、宜昌市，西连神农架林区、十堰市，北接河南省南阳市，边境界线长1332.8公里。

襄阳地形为东低西高，由西北向东南倾斜。

东部、中部、西部分别为丘陵、岗地、山地，约占襄阳总面积分别为20%、40%、40%。

东部为低山丘陵，海拔多在90~250米之间，最高点是与河南省交界处的玉皇顶，海拔778.5米。

中部为岗地丘陵，兼有平原。

西部为山区，海拔多在400米以上，保康官山海拔2000米，是襄阳市最高点。

襄阳现辖3个县、3个县级市、3个城区和2个开发区，总面积1.97万平方公里，市区面积3,563平方公里，其中襄阳古城面积2.4平方公里；全市人口588.88万；是湖北省仅次于武汉的第二大城市和鄂、豫、渝、陕毗邻地区30万平方公里范围内唯一的大城市，也是国家园林城市、卫生城市、文明城市、优秀旅游城市、中国魅力城市。

图1.1 襄阳区域地图1.2 襄阳气候水文襄阳属亚热带季风型大陆气候过渡区，具有四季分明，气候温和，光照充足，热量丰富，降雨适中，雨热同季等特点，为农业生产提供优越的气候条件，年平均无霜期为241天，年均降水量878.3毫米。

区境内日照充足，年均日照1987小时，年均气温15.1℃-16.9℃之间。

境内有大小河流600多条，分属长江、淮河两大水系，其中属长江水系的汉江、沮漳河两大河流流域面积为襄阳市河流流域总面积的绝大部分。

年均径流总量85亿多立方米，正常年过境水量约400亿立方米。

襄阳市最主要的河流汉江，境内汉江全长216公里，有30条支流直接汇入汉江，流域面积17357.6平方公里，占襄阳市总面积的88%。

汉江水系条件与欧洲著名的莱茵河相当。

襄阳市有大中小型水库845座，堰塘88461口。

地下水储量也极为丰富。

地表水矿化度低，总硬度适中，多属软水，可广泛用于灌溉和饮用，地下水的矿化度一般也较低，多属中性及弱碱性水，均可作为生产和生活用水，为地方经济社会发展提供了十分优越的水资源条件。

1.3 项目背景近年来，受全球气候变化影响，极端暴雨事件频繁发生，加之城市排水防涝标准偏低、调蓄雨洪和应急管理能力不足，面对极端强降雨天气，很多城市频繁出现了严重的暴雨内涝灾害。

2011年，住建部曾在全国范围内对351个城市进行调研，结果表明，2008～2010年的3年间，全国有62%的城市曾发生过内涝事件，内涝发生3次以上的城市达137个。

受城市化效应的影响，城市中心区短历时高强度局地性暴雨的发生概率和降雨强度大大增加，使得城市遭受水浸的自然风险增大。

城市内涝灾害严重性的加剧，使得国家及地方各级政府加大了对防水排涝设施建设的重视。

引起城市雨涝灾害的原因是多方面的，其中一个重要方面是雨水排水的设计标准问题，而城市暴雨强度计算和设计暴雨过程是排水设计标准的一个重要方面，是科学、合理地规划设计城市排水系统的基础，能够给市政建设、水务及规划部门提供科学的理论依据和准确的设计参数。

目前多数城市现有的城市暴雨公式编于20世纪80年代，原有的暴雨强度公式已经难以满足新时期城市排水设计与雨水管理的需要。

面对新时期城市内涝防治需求，2014年5月，中国气象局与住房和城乡建设部联合发布《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》（简称《导则》），要求各地住房城乡建设、气象部门开展合作，修订城市暴雨强度公式和设计暴雨雨型，加快开展城市内涝预警与防治工作。

雨型是描述降雨过程的概念，是指降雨强度在时间上的分配过程。

设计雨型是指设计暴雨的降雨强度过程，它是大量实测暴雨雨型的综合，能够代表大多数暴雨雨型的平均情况。

设计暴雨雨型在城市排水管网规划设计中起着至关重要的作用。

设计雨量确定后，根据不同的雨型可计算出完全不同的洪峰流量和洪水过程线，对城市排水管网管径计算和调洪计算有重要影响。

根据实验研究，在汇流历时内平均雨强相同条件下，雨峰在中部或后部的三角形雨型比均匀雨强的洪峰大30%以上[1]。

暴雨雨型不仅在城市排水管网规划设计和调洪管理中起到重要作用，而且对降雨诱发地质灾害预警预报方面也具有重要意义，同时可为室外排水设计规范标准制定提供参考意义。

截止目前，襄阳市区尚未设计暴雨雨型，本项目研究的目的就是根据襄阳市区共41a（1974～2014年）的连续降雨资料，遴选并分析实际降雨过程，确定襄阳市区暴雨雨型，为城市暴雨径流控制设施的设计提供依据。

1.4 国内外研究进展1.4.1 国外研究现状前苏联的包高马佐娃等人提出将雨型划分成7种类型[2]，如图1.2，其中第l、2、3类为单峰雨型，雨峰分别在前、后和中部，第4类为大致分布均匀雨型，5、6、7类为双峰雨型。

随着计算机的应用，人们利用计算机来判断雨型属于哪一类别，叫做模糊识别法[3]。

这种方法是用时段雨量占总雨量的比例作为该场降雨的雨型指标，建立7种雨型的模式矩阵，再分别计算每场实际降雨与7种模式的择近原则，判断该场降雨属于哪种雨型。

该方法能够客观地进行雨型初判，效果显著。

美国习惯采用概化的暴雨时程分配雨型[4]。

美国农业部水土保持局为绘制径流过程线，研制了24h雨量分配和6h雨量分配，有两种类型，适用于不同地区。

芝加哥法雨型[5-6]从各地区的暴雨强度公式导出，是在暴雨强度公式的基础上，统计综合雨峰位置系数，工程应用方便。

图1.2 模式雨型的7种形式Huff根据最大雨强发生在历时的第1、第2、第3、和第4等分段按时间分配成4类典型雨型[7]，并对每一类典型雨型做出各种不同频率的无因次时间分配过程。

统计发现，短历时暴雨多数属第1和第2分段组。

Pilgrim & Cordery研究了一种无级序平均法推求设计雨型[8]。