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哈尔滨市呼兰区短历时暴雨雨型特征

更新时间:2009-03-28

1 引言

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、基础设施规划和建设滞后、调蓄雨洪和应急管理能力的不足,很多城市频繁出现了严重的暴雨内涝灾害。

雨型,是对降雨过程的描述,不同雨型其降雨总量、降雨持续时间等分配不同。设计雨型是指设计暴雨在流域范围内的,降雨的强度过程。需要实际勘测暴雨雨型的大量综合数据,这才使暴雨雨型的平均情况具有代表性。近年来,城市因暴雨导致城市内涝屡屡发生,设计暴雨雨型,对城市排水管网设计和长期规划有重要的参考作用;确定总雨量后,不同雨型的洪峰流量和洪水过程线是完全不同的,其对城市调洪计算和排水管网管径计算是否科学、合理、适用有着重要影响。设计暴雨雨型不仅在城市长期排水管网规划设计和应对洪水措施中起到重要作用,而且对降雨易诱发的次生灾害,如泥石流、山体滑坡等地质灾害预报预警等方面也具有研究意义,同时为城市室外排水设计提供参考意义。

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2 资料

整合哈尔滨市呼兰区自动气象站1964-2014年分钟降水量数据,建立了本站长序列的分钟数据库,同时根据《室外排水设计规范》要求采用滑动平均法建 立 了 5、10、15、20、30、45、60、90、120、150 和 180 min11个历时的暴雨强度数据库。

3 雨型推算方法

推求设计暴雨过程的常用的方法有同频率分析法、芝加哥雨型法、Pilgrim法等。按照我国《室外排水设计规范》(2014)的要求,当汇水面积超过2平方公里时,雨水的流量设计,采用数学模型计算确定最为适宜。设计暴雨量与设计暴雨过程,是在采用数学模型计算雨水设计流量时不可缺少的设计暴雨资料。具体推算时,可按照城市暴雨强度公式来计算设计暴雨量,可根据规范要求的方法确定设计暴雨过程。考虑雨型分析方法中统计模型和水文方面设计长历时雨型时采用的同频率方法需要人为干预比较多,由于选样不同、理解不同、不同的人操作会出现不同的结果,室外排水设计规范、城市暴雨强度公式和设计暴雨雨型确定技术则推荐用芝加哥雨型法推求短历时设计暴雨过程。

因此得强度高峰前后的瞬时强度Ia与Ib为:

 

芝加哥雨型推求是基于暴雨强度公式,雨峰的位置由暴雨统计资料确定。令雨型强度过程的总历时为 t0,峰前的瞬时强度曲线为 Ia,相应的历时为ta,降雨累计量为 Ha峰后的瞬时强度曲线为 Ib,相应的历时为tb,降雨累计量为Hb,总降雨量HT=Ha+Hb。令t0=1,强度高峰点的位置为r(0-1之 间),则t0=。取暴雨强度公式i=型,取雨峰时间坐标为0点,则雨峰前后平均的强度ia 与ib

从一开始,中心就按照独立业务科室设置,并由门诊部进行管理。门诊部副主任林茜出任中心主任。目前,医院服务中心位于3号楼1层大厅,服务区位置显著,实行敞开式办公,方便患者和员工联系。

当 0≤t≤ta时:

 

从混合烃组分的MMP实验结果得到以下认识:混合体系组分中芳香烃为主的方案的MMP最大、环烷烃为主的方案的MMP次之、烷烃为主的方案的MMP最小,这与单组分烃类的实验结果相符;与单一组分主要区别在于,混合烃组分/CO2的MMP均小于相同碳数的单组分/CO 2的MMP,这主要是混合组分中不同分子作用力综合作用的结果。

要通过对问题的思考、对文本的解读才能引出时代背景的文章,一般来说,背景是隐藏在文章当中的,隐藏在作者的文字背后的。我就以《小狗包弟》为例,重点谈一下这种时代背景的处理方式。

 

芝加哥雨型是基于暴雨强度公式推求而来,鉴于暴雨强度公式编制时样本仅包含 3 h及以下短历时,故本文仅分析3 h及以下短历时芝加哥雨型。芝加哥雨型推求首先需要确定雨峰位置系数 r,雨峰位置系数是指从降雨历时开始至降雨峰值出现的时间段长度与降雨历时的比值。

当 rT≤t≤T 时:

当 0≤t≤tb时:

 

当 0≤t≤rT时:

 

4 设计暴雨雨型

由上两式导得模式雨型降雨累计量过程线,算式如下:

采用多个样法取样,每年取4个最大值,按照从大到小将降雨量数据序列排序,结合样本长度及雨量阈值,样本选择控制在34-40个,分别算出30、60、90、120、150和180 min历时雨峰系数,根据各历时的长度进行加权平均,求出综合雨峰系数r为0.342。

确定雨峰系数后,根据芝加哥雨型法计算出2-20 a重现期的各个历时(5-180 min,间隔为 5 min)所对应的降水强度,见表1。可以看出呼兰区各重现期的降水强度最大均出现在65 min。10 a一遇的降水强度最大为2.732 mm/min,20 a一遇的降水强度为3.143 mm/min。

为分析呼兰区的降水特征,以180 min历时、2 a重现期为例,计算出其降水过程中的降雨量,见表2,其对应的设计暴雨过程分配如图1。由分析可以看出,呼兰各历时雨型都以单峰型为主,且降雨主要集中在前部,在180 min的降水过程中,在65 min左右出现雨峰,其对应的降水强度为1.779 mm/min,60-70 min时间段内雨量达到最大8.89 mm。

 

表1 暴雨强度-历时-重现期关系表(雨强单位:mm/min)

  

历时(min) 重现期2 a 3 a 5 a 10 a 20 a 5 0.029 0.033 0.038 0.044 0.051 10 0.033 0.038 0.043 0.051 0.059 15 0.039 0.044 0.05 0.059 0.068 20 0.046 0.052 0.06 0.07 0.081 30 0.068 0.078 0.089 0.105 0.121 45 0.163 0.185 0.212 0.25 0.288 60 1.007 1.143 1.314 1.547 1.779 65 1.779 20.19 2.321 2.732 3.143 70 1.005 1.141 1.311 1.543 1.775 90 0.243 0.276 0.317 0.373 0.429 120 0.083 0.095 0.109 0.128 0.147 150 0.043 0.049 0.057 0.067 0.077 180 0.027 0.031 0.036 0.042 0.048

  

图1 设计瞬时雨强曲线(2 a重现期,历时180 min)

 

表2 各历时设计降雨量

  

t(min) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 P(mm)0.14 0.17 0.19 0.23 0.28 0.34 0.43 0.58 0.81 1.25 2.19 5.04 8.89 5.02 3.14 2.16 1.58 1.21 t(min) 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 P(mm)0.96 0.79 0.65 0.56 0.48 0.42 0.37 0.33 0.29 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14

5 结论

利用呼兰区1964-2014年分钟降水量数据,以芝加哥雨型法对降水特征进行了分析,统计分析表明,哈尔滨市呼兰区暴雨雨型基本以峰值在前部的单峰型为主,雨峰系数r为 0.342。呼兰区降水趋势呈现先增大后减小的趋势。呼兰区20 a一遇最大降水强度为3.143 mm/min。

相对于丰富的水利资源,大多数水利风景区的文化元素和人文景观略显不足。而如何彰显源远流长的水文化魅力是水利旅游发展的基础,现代水利旅游的核心是建设富有特色的水文化,提升水利旅游资源竞争力,促进水利经济发展。现代旅游开发需要满足人们各个层次的需要,视觉、听觉、味觉以及在此基础上的文化、休闲、娱乐、游憩、康体等多方面的价值需要。仅仅依靠水体和水利工程,不足以带动整个地区的旅游业发展,需要在开发过程中,提升水文化内涵和历史品位,使游客达到身体和精神的双重放松。

 
孙镆涵,魏磊,王婷婷
《黑龙江气象》 2018年第04期
《黑龙江气象》2018年第04期文献

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