胡昌瓊，童奇，方怡，劉靜，吳立霞

（1.湖北省氣象服務(wù)中心，武漢430074；2.武漢市氣象局，武漢430042；3.湖北省荊門(mén)市氣象局，荊門(mén)448124）

湖北省荊門(mén)市城區(qū)新一代暴雨強(qiáng)度公式的研制

胡昌瓊1，童奇2，方怡1，劉靜1，吳立霞3

（1.湖北省氣象服務(wù)中心，武漢430074；2.武漢市氣象局，武漢430042；3.湖北省荊門(mén)市氣象局，荊門(mén)448124）

利用湖北省荊門(mén)市氣象站1974—2014年分鐘降水?dāng)?shù)據(jù)，采用“年最大值法”進(jìn)行資料選樣，采用指數(shù)分布、耿貝爾分布和P-Ⅲ分布進(jìn)行分布曲線擬合得到雨強(qiáng)一歷時(shí)一重現(xiàn)期（i-t-T）三聯(lián)表，采用最小二乘法、高斯牛頓法求解暴雨強(qiáng)度分公式和總公式參數(shù)，根據(jù)誤差最小原則確定最優(yōu)方法，并將新公式與現(xiàn)用公式計(jì)算所得雨強(qiáng)進(jìn)行比較。結(jié)果指出：P-Ⅲ分布各降水歷時(shí)下的相對(duì)均方根誤差較??；采用P-Ⅲ分布、最小二乘法參數(shù)組合方法計(jì)算分公式和P-Ⅲ分布、高斯牛頓法參數(shù)組合方法計(jì)算總公式誤差較??；新分公式和總公式較現(xiàn)用公式算出的對(duì)應(yīng)雨強(qiáng)整體偏大。建議相關(guān)排水規(guī)劃部門(mén)在設(shè)計(jì)地下管網(wǎng)時(shí)加大管徑的設(shè)計(jì)。目前，該公式經(jīng)荊門(mén)市政府同意已發(fā)布執(zhí)行。

荊門(mén)市；暴雨強(qiáng)度；曲線擬合；誤差分析

胡昌瓊，童奇，方怡，等.湖北省荊門(mén)市城區(qū)新一代暴雨強(qiáng)度公式的研制［J］.暴雨災(zāi)害，2016，35（4）：386-391

HU Changqiong，TONG Qi，F(xiàn)ANGYi，et al.The rainstorm intensity formula for the urban of Jingmen in Hubei province［J］.Torrential Rain and Disaster，2016，35（4）：386-391

引言

荊門(mén)市城區(qū)地處秦嶺南支荊山山脈余脈東南端，是由低山區(qū)型向丘陵平原型過(guò)渡的地段。地勢(shì)西北高，東南低，坡降較大。由于受季風(fēng)氣候和較為復(fù)雜地形的影響，荊門(mén)大部分地區(qū)的降水時(shí)空分布不均勻，降水強(qiáng)度大，雨量集中。胡昌瓊等［1］得出湖北降水集中度和集中期能夠定量地表征降水量在時(shí)空?qǐng)錾系姆蔷恍?；童奇等?］分析指出荊門(mén)站1974—2014年暴雨總?cè)諗?shù)為100 d，平均每年有近3場(chǎng)暴雨發(fā)生，20世紀(jì)60年代、70年代暴雨日數(shù)較少，80年代以來(lái)暴雨日數(shù)明顯增加；陳正洪等［3］采用空間定位、距平百分率、歷史對(duì)比、極大值推算、災(zāi)害影響分析等多種方法對(duì)2008年7月20—23日湖北省出現(xiàn)的一次大范圍的強(qiáng)降水過(guò)程進(jìn)行綜合評(píng)估，結(jié)果表明：此次過(guò)程的強(qiáng)降水區(qū)主要位于湖北省北部、西部，即襄樊、恩施、宜昌、荊門(mén)、隨州等地。

20世紀(jì)80年代以來(lái)，荊門(mén)市因暴雨造成災(zāi)害屢屢發(fā)生，1987年8月19日，荊門(mén)城區(qū)發(fā)生大暴雨，財(cái)產(chǎn)損失390多萬(wàn)元；2007年7月出現(xiàn)4次強(qiáng)降水過(guò)程，7月8日下午5點(diǎn)40分左右，荊門(mén)城區(qū)突降大暴雨，導(dǎo)致特大洪澇，市區(qū)最大水深超過(guò)1 m，造成直接經(jīng)濟(jì)損失50萬(wàn)元；2009年5月27—28日荊門(mén)市東寶區(qū)遭受暴雨災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失1 100萬(wàn)元。局地暴雨是荊門(mén)地區(qū)危害較重的氣象災(zāi)害之一。

城市水災(zāi)害主要是由短歷時(shí)暴雨引起，暴雨強(qiáng)度公式是反映一定頻率的暴雨在規(guī)定時(shí)段最不利時(shí)程分配的平均強(qiáng)度的計(jì)算公式，是排水規(guī)劃、排水管道大小設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，對(duì)優(yōu)化城市排水渠道和地下管網(wǎng)規(guī)劃、預(yù)防大面積漬澇災(zāi)害起著非常重要的作用。長(zhǎng)期以來(lái)水文氣象工作者對(duì)該公式進(jìn)行了不懈的探索，王海軍等［4］采用廣義極值分布和線性矩參數(shù)估計(jì)方法，擬合長(zhǎng)江三峽地區(qū)宜昌、巴東兩站7個(gè)短歷時(shí)（60 min以?xún)?nèi)）年最大降水量概率分布，推斷各歷時(shí)有關(guān)重現(xiàn)期降水極值，計(jì)算各歷時(shí)暴雨頻次及年最大降水量氣候傾向率，分析各歷時(shí)降水廣義極值分布的參數(shù)隨時(shí)間變化規(guī)律；許沛華等［5］設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了“深圳分鐘降水?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)”，并實(shí)現(xiàn)與該軟件的“無(wú)縫銜接”；陳正洪等［6］利用深圳市氣象局1954—2003年50 a間的暴雨記錄，用指數(shù)分布和P-Ⅲ分布進(jìn)行分布曲線擬合和選優(yōu)，得到了理論上的雨強(qiáng)一歷時(shí)一重現(xiàn)期三聯(lián)表，在此基礎(chǔ)上再分別采用最優(yōu)法、二分搜索法和廣義逆法等3種方法求解分公式和總公式參數(shù)，根據(jù)誤差最小的原則確定最優(yōu)方法；陳正洪等［7］提出了一種客觀的、最優(yōu)化的暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)估算方法；司波等［8］運(yùn)用廣義帕雷托分布（GPD）和廣義極值分布（GEV），借助于L一矩的參數(shù)估計(jì)方法，對(duì)四川盆地l2站的小時(shí)極端降水量進(jìn)行擬合，并對(duì)兩種模型的擬合效果進(jìn)行比較；任伯幟等［9］應(yīng)用二元插值理論細(xì)化及擴(kuò)展離均系數(shù)表，用最小二乘法適線確定皮爾遜—Ⅲ型分布統(tǒng)計(jì)參數(shù)；寧?kù)o等［10］通過(guò)對(duì)上海同一時(shí)期中心城區(qū)和區(qū)縣設(shè)計(jì)雨量的對(duì)比，結(jié)合氣候和地理因素的影響分析，揭示了上海中心城區(qū)與市郊短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度的差異及其與重現(xiàn)期的關(guān)系；鄧培德［11］論證不同選樣方法的關(guān)系及其相應(yīng)頻率分布計(jì)算；夏宗堯［12］從理論分析和大量實(shí)例計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，在編制暴雨強(qiáng)度公式中，應(yīng)用P—Ⅲ曲線優(yōu)于應(yīng)用指數(shù)曲線；周玉文等［13］提出在推求城市暴雨強(qiáng)度公式時(shí)可采用極大似然法計(jì)算皮爾遜Ⅲ型分布統(tǒng)計(jì)參數(shù)。這些成果對(duì)于研究荊門(mén)暴雨強(qiáng)度公式提供了思路和方法，有較好的借鑒意義。

2014版的中華人民共和國(guó)國(guó)家規(guī)范《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》［14］（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新規(guī)范）是2014年2月10日修訂的，新規(guī)范補(bǔ)充規(guī)定推理公式法計(jì)算雨水設(shè)計(jì)流量的適用范圍和采用數(shù)學(xué)模型法的要求；補(bǔ)充規(guī)定以徑流量作為地區(qū)改建的控制指標(biāo)，并增加核實(shí)地面種類(lèi)組成和比例的規(guī)定；補(bǔ)充規(guī)定在有條件的地區(qū)采用年最大值法代替年多個(gè)樣法計(jì)算暴雨強(qiáng)度公式，調(diào)整雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和合流制系統(tǒng)截流倍數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，增加內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的規(guī)定。

荊門(mén)市排水工程設(shè)計(jì)相關(guān)部門(mén)現(xiàn)在采用的暴雨強(qiáng)度公式是1984年湖北省城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院整理推導(dǎo)的，具體資料、方法已無(wú)法考證。根據(jù)新規(guī)范［14］的要求，在進(jìn)行城市排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，雨水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)排水量應(yīng)用當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算；暴雨樣本若在時(shí)段內(nèi)任一時(shí)段超過(guò)歷史最大值，宜進(jìn)行復(fù)核修正；30 a過(guò)去，隨著城市化進(jìn)程加快，城市人口、范圍、下墊面性質(zhì)（透水性等）、氣候背景及城市氣候等出現(xiàn)了很大的變化，以往的暴雨強(qiáng)度公式已經(jīng)不能適應(yīng)排水工程設(shè)計(jì)相關(guān)部門(mén)的要求；同時(shí)，隨著降水資料的日積月累，自記紙分鐘資料提取軟件的應(yīng)用，采用新規(guī)范規(guī)定的年最大值法選樣，重新編制荊門(mén)市暴雨強(qiáng)度公式非常必要。

1　資料來(lái)源與方法

1.1資料來(lái)源

本文分析所使用的資料包括：荊門(mén)氣象站1974年1月1日—2006年12月31日雨量為自記紙資料，采用中國(guó)氣象局編制下發(fā)的專(zhuān)用軟件，得到逐分鐘的降雨量數(shù)據(jù)；2007年1月1日—2014年12月31日自動(dòng)站分鐘雨量數(shù)據(jù)資料，由湖北省氣象信息與技術(shù)保障中心提供；荊門(mén)城區(qū)災(zāi)情資料由荊門(mén)市檔案局提供。

1.2方法

利用荊門(mén)氣象站1974—2014年分鐘降水?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)新規(guī)范要求，首先采用“年最大值法”進(jìn)行資料選樣，然后分別利用指數(shù)分布、耿貝爾分布和P-Ⅲ分布對(duì)降水樣本進(jìn)行曲線擬合，得到i-t-p三聯(lián)表，即降水強(qiáng)度、降水歷時(shí)、重現(xiàn)期三者的關(guān)系。再采用最小二乘法、高斯牛頓法兩種方法求解荊門(mén)城區(qū)暴雨強(qiáng)度分公式和總公式各參數(shù)，在此基礎(chǔ)上得到6套暴雨強(qiáng)度總公式和6套暴雨強(qiáng)度分公式，根據(jù)誤差最小的原則選擇最優(yōu)組合得到暴雨強(qiáng)度總公式和暴雨強(qiáng)度分公式。

“年最大值法”：從逐年分鐘雨量資料中挑選5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180 min共11個(gè)降雨歷時(shí)的每年最大雨量值作為樣本數(shù)據(jù)參與暴雨強(qiáng)度公式的推求。

暴雨強(qiáng)度公式形式：暴雨強(qiáng)度公式是已知關(guān)系式的非線性方程，反映的是一定重現(xiàn)期的暴雨在規(guī)定時(shí)段的最不利歷時(shí)分配的平均暴雨強(qiáng)度，計(jì)算如下：

其中q（或i）為暴雨強(qiáng)度（單位：L·s-1·hm2，也可換算為mm·mim-1，P為重現(xiàn)期（單位：a），A1（或A）、b、c、n是與地方暴雨特性有關(guān)且需求解的參數(shù)：A1（或A）為雨力參數(shù)；b為降雨歷時(shí)修正參數(shù)；n為暴雨衰減指數(shù)。

精度檢驗(yàn)：

其中xi為通過(guò)降水樣本或者暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算出來(lái)的雨強(qiáng)，x′i為i-t-P三聯(lián)表對(duì)應(yīng)的降水強(qiáng)度，N為參與誤差計(jì)算的樣本數(shù)，i=1、2…N，xˉ表示x的平均值。

同樣根據(jù)新規(guī)范要求，采用年最大值法計(jì)算曲線擬合誤差和暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)推求誤差，應(yīng)統(tǒng)計(jì)的重現(xiàn)期為2～20 a，在一般降水強(qiáng)度的地方，平均絕對(duì)均方差不宜大于0.05mm·mim-1。在降水強(qiáng)度較大的地方，相對(duì)均方根誤差不宜大于5%。

2　暴雨強(qiáng)度公式修編

2.1樣本資料的理論頻率分布曲線擬合

選用指數(shù)分布、耿貝爾分布以及P-Ⅲ分布曲線對(duì)荊門(mén)氣象站41 a降水樣本資料進(jìn)行擬合，表1給出了各降水歷時(shí)下樣本與三種分布曲線擬合結(jié)果的絕對(duì)均方根誤差。結(jié)果顯示：指數(shù)分布、耿貝爾分布曲線擬合結(jié)果在2～20 a重現(xiàn)期下的絕對(duì)均方根誤差、相對(duì)均方根誤差均沒(méi)有通過(guò)新規(guī)范提出的精度檢驗(yàn)要求。分析其原因，一方面是由于“年最大值法”各歷時(shí)一年僅取一個(gè)樣本，樣本總量較少；另一方面是荊門(mén)市城區(qū)地處南北氣候過(guò)渡帶，降水強(qiáng)度年際分布不均勻，用于編制公式的降水樣本數(shù)據(jù)不規(guī)律。相比之下，P-Ⅲ分布在各降水歷時(shí)下的相對(duì)均方根誤差相對(duì)較小。

表1　各降水歷時(shí)下樣本與三種分布曲線擬合結(jié)果的誤差Table 1 The error between the rainfall sample and the result fitted by the three distribution curves

以P-III分布曲線為例，得出降水強(qiáng)度、降水歷時(shí)t）、重現(xiàn)期（P）三者的關(guān)系，即P-III分布曲線i-t-P三聯(lián)表（表2）。三聯(lián)表中的數(shù)據(jù)將用于暴雨強(qiáng)度公式參數(shù)的估算。

表2　P-III分布曲線i-t-P三聯(lián)表（單位：mm·min-1）Table 2 The form of rainstorm intensity-listing time-return period made by the P-Ⅲdistribution（unit：mm·min-1）

2.2暴雨強(qiáng)度公式精度檢驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果

利用指數(shù)分布、耿貝爾分布以及P-Ⅲ分布曲線得到的i-t-P三聯(lián)表數(shù)據(jù)，分別用最小二乘法、高斯牛頓法計(jì)算暴雨強(qiáng)度分公式和總公式中各參數(shù)值，并計(jì)算在各重現(xiàn)期下相應(yīng)的精度誤差。

2.2.1最小二乘法精度檢驗(yàn)

分析用最小二乘法計(jì)算荊門(mén)城區(qū)暴雨強(qiáng)度分公式在各重現(xiàn)期下相應(yīng)的精度誤差，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：指數(shù)分布、耿貝爾分布在2～20 a重現(xiàn)期下的絕對(duì)均方根誤差大于0.05 mm·min-1，相對(duì)均方根誤差大于5%，均沒(méi)有通過(guò)新規(guī)范提出的精度檢驗(yàn)要求；P-III分布下推求的參數(shù)誤差相對(duì)較小，其在2～20 a重現(xiàn)期下的絕對(duì)均方根誤差為0.031 mm·min-1，相對(duì)均方根誤差為2.224%，通過(guò)新規(guī)范提出的精度檢驗(yàn)要求。

同樣分析用最小二乘法計(jì)算荊門(mén)城區(qū)暴雨強(qiáng)度總公式在各重現(xiàn)期下相應(yīng)的精度誤差，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：指數(shù)分布、耿貝爾分布以及P-Ⅲ分布在2～20 a重現(xiàn)期下的絕對(duì)均方根誤差大于0.05 mm·min-1，相對(duì)均方根誤差大于5%，均沒(méi)有通過(guò)新規(guī)范提出的精度檢驗(yàn)要求。

此外，相同分布曲線下暴雨強(qiáng)度總公式在各重現(xiàn)期算出的精度誤差明顯大于暴雨強(qiáng)度分公式的相應(yīng)值，暴雨強(qiáng)度分公式比暴雨強(qiáng)度總公式的計(jì)算結(jié)果更為精確。

2.2.2高斯牛頓法精度檢驗(yàn)

分析用高斯牛頓法計(jì)算荊門(mén)城區(qū)暴雨強(qiáng)度分公式和暴雨強(qiáng)度總公式在各重現(xiàn)期下相應(yīng)的精度誤差，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：指數(shù)分布、耿貝爾分布以及P-Ⅲ分布下的誤差均較大，2～20 a重現(xiàn)期下的絕對(duì)均方根誤差均在0.05 mm·min-1以上，最大值達(dá)到0.076 mm·min-1，相對(duì)均方根誤差全部在5%以上，均沒(méi)有通過(guò)新規(guī)范提出的精度檢驗(yàn)要求。

此外，P-Ⅲ分布下暴雨強(qiáng)度總公式在各重現(xiàn)期計(jì)算得到的精度誤差相對(duì)較小。

2.2.3暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算結(jié)果

以上分析發(fā)現(xiàn)，采用P-Ⅲ分布、最小二乘法參數(shù)組合方法計(jì)算分公式和P-Ⅲ分布、高斯牛頓法參數(shù)組合方法計(jì)算總公式誤差較小，較合理；同時(shí)暴雨強(qiáng)度分公式比暴雨強(qiáng)度總公式的計(jì)算結(jié)果更為精確。建議在使用新暴雨強(qiáng)度公式時(shí)，優(yōu)先從i-t-P三聯(lián)表中直接查找，對(duì)于重現(xiàn)期、降水歷時(shí)不在i-t-P三聯(lián)表范圍內(nèi)的，采用暴雨強(qiáng)度分公式查算，如果暴雨強(qiáng)度分公式不能查算，再考慮使用暴雨強(qiáng)度總公式計(jì)算。

（5）式中單位為mm·min-1，（6）式中單位為L(zhǎng)·s-1·hm-2。

（7）式中單位為mm·min-1，（8）式中單位為L(zhǎng)·s-1·hm-2。

表3是采用P-Ⅲ分布、最小二乘法參數(shù)組合方法計(jì)算所得到的荊門(mén)城區(qū)暴雨強(qiáng)度分公式參數(shù)。

表3　荊門(mén)城區(qū)暴雨強(qiáng)度分公式參數(shù)一覽表Table 3 Parameters list of the branch formula of storm intensity

3　新編與現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式的比較

3.1新編暴雨強(qiáng)度總公式與現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式的比較

荊門(mén)市排水規(guī)劃設(shè)計(jì)相關(guān)部門(mén)現(xiàn)用的暴雨強(qiáng)度公式（單位：L·s-1·hm-2）：

用荊門(mén)城區(qū)新編暴雨強(qiáng)度總公式（式（6）、現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式（式（9）分別計(jì)算在對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期及降水歷時(shí)下的雨強(qiáng)，并對(duì)其進(jìn)行比較。其中，新編暴雨強(qiáng)度總公式采用“年最大值法”取樣，重現(xiàn)期為2、3、5、10、20、30、50、100 a，降水歷時(shí)為5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180 min；現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式采用“年多個(gè)樣法取樣”，重現(xiàn)期為0.25、0.33、0.5、1、2、3、5、10、20、30、50、100 a，降水歷時(shí)為5、10、15、20、30、45、60、90、120 min。表4給出了新編暴雨強(qiáng)度總公式和現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期及降水歷時(shí)下的雨強(qiáng)的百分比，分析發(fā)現(xiàn)：新編暴雨強(qiáng)度總公式較現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算得到雨強(qiáng)整體偏大，并且隨著重現(xiàn)期以及降水歷時(shí)的增加，新編暴雨強(qiáng)度總公式比現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式的偏大程度有增加的趨勢(shì)。例如，在降水歷時(shí)60 min，重現(xiàn)期為2 a時(shí)，新編暴雨強(qiáng)度總公式較現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式的雨強(qiáng)偏大46.38%，到重現(xiàn)期為5 a時(shí)偏大程度達(dá)到63.51%。

表4　新編暴雨強(qiáng)度總公式與現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算雨強(qiáng)的百分比（（新編-現(xiàn)用）/現(xiàn)用，單位：%）Table 4 Comparison of the calculated results of the storm intensity total-formula between the newly developed and the currently being used ones（newly developed-being used）/being used，unit：%）

3.2新編暴雨強(qiáng)度分公式與現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式的比較

表5給出了荊門(mén)城區(qū)新編暴雨強(qiáng)度分公式（式（7））和現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式（式（9）在對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期及降水歷時(shí)下算出的雨強(qiáng)的百分比，分析發(fā)現(xiàn)：新編暴雨強(qiáng)度分公式較現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算得到的雨強(qiáng)整體偏大，并且隨著重現(xiàn)期以及降水歷時(shí)的增加，新編暴雨強(qiáng)度分公式比現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式的偏大程度有增加的趨勢(shì)。例如，在降水歷時(shí)60 min，重現(xiàn)期為2 a時(shí)，新編暴雨強(qiáng)度分公式較現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算的雨強(qiáng)偏大30.30%，重現(xiàn)期為5 a時(shí)偏大達(dá)到了56.14%。新編暴雨強(qiáng)度分公式較現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式的最小偏大程度出現(xiàn)在降水歷時(shí)5 min、重現(xiàn)期為2 a時(shí)，為20.74%，最大偏大程度出現(xiàn)在降水歷時(shí)120 min、重現(xiàn)期為100 a時(shí)，達(dá)到121.69%。

表5　新編暴雨強(qiáng)度分公式與現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算雨強(qiáng)的百分比（（新編-現(xiàn)用）/現(xiàn)用，單位：%）Table 5 Comparison of the calculated results of the storm intensity sub-formula between the newly developed and the currently being used one（newly developed-being used）/being used，unit：%）

從以上分析發(fā)現(xiàn)，新編暴雨強(qiáng)度總公式和分公式比現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式在對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期及降水歷時(shí)下算出的雨強(qiáng)整體偏大，按照新規(guī)范要求，建議荊門(mén)市排水規(guī)劃設(shè)計(jì)相關(guān)部門(mén)使用新編暴雨強(qiáng)度。2015年10月22日，荊門(mén)市中心城區(qū)暴雨強(qiáng)度公式及查算圖表，經(jīng)市政府同意發(fā)布執(zhí)行。

4　結(jié)論

本文利用湖北省荊門(mén)市氣象站1974—2014年分鐘降水?dāng)?shù)據(jù)，采用“年最大值法”進(jìn)行資料選樣，用指數(shù)分布、耿貝爾分布和P-Ⅲ分布進(jìn)行分布曲線擬合得到雨強(qiáng)一歷時(shí)一重現(xiàn)期（i-t-T）三聯(lián)表，并用最小二乘法、高斯牛頓法求解暴雨強(qiáng)度分公式和總公式參數(shù)，根據(jù)誤差分析選擇最優(yōu)組合，得到最新的荊門(mén)市城區(qū)暴雨強(qiáng)度總公式和分公式計(jì)算方法，并將新暴雨強(qiáng)度公式與現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算所得的雨強(qiáng)進(jìn)行比較，得到如下結(jié)論：

（1）選用指數(shù)分布、耿貝爾分布以及P-Ⅲ分布曲線對(duì)荊門(mén)氣象站41 a降水樣本資料進(jìn)行擬合，相比之下，P-Ⅲ分布在各降水歷時(shí)下的相對(duì)均方根誤差相對(duì)較小。

（2）采用P-Ⅲ分布、最小二乘法參數(shù)組合方法計(jì)算分公式和P-Ⅲ分布、高斯牛頓法參數(shù)組合方法計(jì)算總公式誤差較小，較合理；同時(shí)使用暴雨強(qiáng)度分公式比暴雨強(qiáng)度總公式的計(jì)算結(jié)果更為精確。

（3）荊門(mén)新編暴雨強(qiáng)度總公式和分公式較現(xiàn)用暴雨強(qiáng)度公式在對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期及降水歷時(shí)下算出的雨強(qiáng)整體偏大，建議荊門(mén)市相關(guān)排水規(guī)劃部門(mén)使用新編暴雨強(qiáng)度公式，并在設(shè)計(jì)地下管網(wǎng)時(shí)加大管徑的設(shè)計(jì)。

（4）建議在使用新編暴雨強(qiáng)度公式時(shí)，優(yōu)先從i-t-P三聯(lián)表中直接查找，對(duì)于重現(xiàn)期、降水歷時(shí)不在i-t-P三聯(lián)表范疇內(nèi)的，通過(guò)暴雨強(qiáng)度分公式查算，如果暴雨強(qiáng)度分公式不能查算的，再考慮使用暴雨強(qiáng)度總公式計(jì)算。

目前，該公式經(jīng)荊門(mén)市政府同意已發(fā)布執(zhí)行。

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（責(zé)任編輯：鄧雯）

The rainstorm intensity formula for the urban of Jingmen in Hubei province

HU Changqiong1，TONG Qi2，F(xiàn)ANG Yi1，LIU Jing1，WU Lixia3
（1.Hubei Provincial Meteorological Service Center，Wuhan 430074；2.Wuhan Meteorological Bureau，Wuhan 430042；3.Jingmen Meteorological Bureau，Jingmen 448124）

Using the minutely precipitation data from 1974 to 2014 of Jingmen weather station，rainstorm intensity formula are derived based on the annual maximum value method，in which exponential distribution，Gumbell distribution and P-Ⅲdistribution are chosen，respectively，o get the rainstorm intensity-listing time-return period form.The rainstorm intensity formulas are calculated by the least square and Gauss-Newton methods，and the best one is chosen.The results show that the relative root mean square error by the P-Ⅲdistribution is much smaller.The integral formula is made by the P-Ⅲdistribution and the least squares method.The total formula is made by P-Ⅲdistribution and Gauss-Newton method.The rainfall intensity calculated by the latest integral and total formulas are overall larger than the currently being used one，suggesting that it's necessary for the relevant departments to increase the pipe size when designing the underground pipe networks. At present，the formula have been published and executed by the government of Jingmen city.

Jingmen City；rainstorm intensity；curve fitting；error analysis

P456.8

A

10.3969/j.issn.1004-9045.2016.04.011

2016-05-20；定稿日期：2016-06-28

2015年荊門(mén)市財(cái)政項(xiàng)目

胡昌瓊，主要從事氣候和應(yīng)用氣象研究。E-mail：1215549136@qq.com