城市暴雨强度公式推求系统开发-样本采样.docx

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城市暴雨强度公式推求系统开发

样本采样

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论文导读:：为了保障雨水排除系统规划与设计的合理性和可靠性，针对国家气象局推出的新的降雨资料数据格式，开发出一套能与该降雨数据无缝衔接的暴雨强度公式推求系统软件。系统采用两种降雨样本选取方法（年最大值法和年多个样法）选取降雨样本工作数据，采用三种理论频率分析方法（Pearson-III型分布、耿贝尔分布和指数分布曲线）进行样本拟合，采用六种数学方法综合计算并择优选取暴雨强度公式参数，保证了暴雨公式推求的正确性和可靠性。该系统可以根据当地气象局提供的数值化降雨资料，同时推求出年最大值法和年多个样法两种暴雨强度公式，为推求城市暴雨强度公式奠定了基础。

论文关键词：暴雨强度公式，降雨，样本采样，频率分析，公式优化

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城市雨水排除系统是现代城市的重要基础设施，对城市的规划发展、城市定位、企业的生产和市民的日常生活等有着极其重要的影响。城市排水的前提是对当地降雨情况和规律有清楚的认识和研究，有适合于当地降雨规律的暴雨强度公式。但是由于种种原因，我国很多城市长期以来都是沿用旧的暴雨公式或借用邻近地区公式，而这些公式大多是根据上世纪70年代数据推导得出的。由于当时的技术以及资料年限的问题，这些公式多数采用手工计算得到，因此精度很难保证。

近年来，城市气象、水文资料积累年限逐年增长，提高了统计资料的代表性样本采样，为暴雨强度公式推求奠定了扎实的基础。而随着计算机技术的不断发展，用其推求公式不仅省时省力，而且在精度上会有很大的极高站大全。

另一方面，国家气象局于2004年主持编制了降雨记录的数据采集软件，通过该软件的处理，可以将自记雨量纸的降雨图形信息转换成统一格式的逐分钟降雨量记录电子数据，从而达到气象资料信息化的要求，这对推求暴雨强度公式提出了新的要求，原先手工读取降雨样本的方法显然已经不适于这种新的数据格式。

面对目前城市规划对雨水排除问题的迫切需要，本文针对国家气象局提出的新的降雨数据模式以及增加的降雨资料年限，使用计算机VisualC语言开发了一整套运用于城市暴雨强度公式推求的系统，该系统可以与气象局提供的电子数据进行无缝衔接，并对目前的长年限资料进行逐步整理统计来推求暴雨强度公式，为城市雨水排除系统的规划、设计和管理提供重要依据。

1降雨资料数据特点

1.1国家气象局数字化软件简介

采用计算机矢量化技术对气象站自记雨量资料进行数字化，对资料的保存、利用都具有重要意义。国家气象局为此制定文件，并编制了数据矢量化软件降水自记纸数字化处理系统。该系统是对降水自记纸进行扫描输入、自动跟踪提取降水曲线、形成降水强度标准数据的降水自记纸图形数字化计算机处理系统。通过该软件处理，可以将几十年中的全部标准格式的自记雨量记录纸的图形信息转换成统一格式的逐分钟降雨量记录电子数据，最终文件格式如图1所示。

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图1原始降雨数据转换格式

1.2数字化降雨过程

该文件包含降雨的年、月、日、时、分以及该时刻的降雨量等等，从该文件中样本采样，我们可以提取以分钟的降雨数据形式给出的降雨量，对该降雨信息进行处理后，就能得到各个历时的最大降雨量。该方法既方便了降雨资料的保存和整理，又完整和充实了推求暴雨强度公式的基础降雨数据，无需再对每年的降雨自记纸进行筛选，但是逐分钟的降雨数据信息并没有图形信息直观，在选取样本时需要对全部降雨量进行统计筛选。

1.3原始数据处理

为了便于计算各个历时的不同降雨量以及样本的选取，系统首先对降雨数据进行处理，即统计每年的降雨情况，包括降雨的起讫时间，总降雨量以及每分钟的雨强，并将统计结果输入数据库中，见表1和表2。1分钟降雨表是对场降雨统计表中的每一场雨进行的细化统计，两者通过场降雨年份和场降雨ID进行衔接。

表1场降雨统计表

ID

年份

起始时间

结束时间

总降雨量（mm/min）

1

1941

1941-6-916:40

1941-6-918:44

6.3

1

1942

1942-4-2517:59

1942-4-267:10

25.7

……

1

1949

1949-5-112:02

1949-5-1110:00

14

1

1950

1950-4-1510:10

1950-4-1514:11

6.2

表21分钟降雨统计

ID

时间

降雨量（mm/min）

场降雨年份

场降雨ID

1377

19:20

0.3

1941

4

1378

19:21

0.4

1941

4

……

1384

19:27

0.4

1941

4

1385

19:28

0.3

1941

4

2样本选取

暴雨资料选样主要有年最大值法和非年最大值法。非年最大值法又包括年超大值法、超定量法、年多个样法[1]。国外发达国家，由于城市自记雨量资料较长且城市排水设计常用重现期要求较高，