汪婷 包云軒 陳粲 唐倩 吳俊梅 夏蘊玉

(1 昆山市氣象局，江蘇 昆山 215337；2 南京信息工程大學 氣象災(zāi)害預(yù)報和評估協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210044)

引 言

隨著城市化的發(fā)展，城市下墊面不透水面積顯著增加，導(dǎo)致城市的排水能力大幅度減小[1-3]。同時在全球氣候變化的影響下，多地極端暴雨事件發(fā)生頻繁，很多城市和地區(qū)遭受嚴重的暴雨內(nèi)澇災(zāi)害，嚴重威脅著城市和人民的安全[4-6]。雖然導(dǎo)致城市內(nèi)澇災(zāi)害的原因有很多，但其中一個重要原因就是城市的雨水排水設(shè)計標準過低，而研究城市的設(shè)計暴雨雨型可以為城市的建設(shè)和排水提供參考[7-8]。

至今，研究雨型的方法已有很多，Keifer, et al[9]在1957年就曾依據(jù)強度—歷時—頻率關(guān)系得出了不均勻的芝加哥設(shè)計雨型。Pilgrim, et al[10]在1975年提出了一種無級序平均法推求短歷時設(shè)計暴雨雨型，即Pilgrim & Cordery法。此外還有Huff雨型[11]和三角形雨型[12]等。目前，國內(nèi)外常用的主要是芝加哥雨型法和Pilgrim & Cordery雨型法。我國學者也對這兩種雨型進行了很多的研究。鄧培德[13]曾利用芝加哥雨型對調(diào)蓄池容積進行了計算。岑國平等[14]等曾經(jīng)過大量的模擬和比較，最終得出芝加哥雨型的效果較好，一般能滿足精度要求，并且比較容易確定雨強過程。馬京津等[15]曾采用Pilgrim & Cordery法，比較分析了兩種取樣方法下的北京市短歷時設(shè)計暴雨雨型，結(jié)果表明兩種取樣方法下60 min歷時和120 min歷時雨型分布形狀相同，但具體的降雨量分配比例不同。王光明等[16]利用模糊識別法、芝加哥法、Pilgrim & cordery法及同頻率法對湖南地區(qū)短歷時暴雨雨型進行了識別和推求，最終得出芝加哥法和Pilgrim & cordery法推求的各歷時大部分暴雨雨型基本一致，與實際更接近。各種設(shè)計雨型之間及其與實際雨型之間均存在著一定的差異，如何找到與實際雨型最相近的設(shè)計雨型是目前“海綿城市”建設(shè)中急需解決的問題。

昆山地處長江中下游地區(qū)太湖平原，屬于北亞熱帶南部季風性氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，在夏季易發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害，但目前尚無昆山市短歷時設(shè)計暴雨強度公式及其雨型的相關(guān)研究。因此，本文基于2008—2016年昆山市自動氣象觀測站網(wǎng)的逐分鐘降水觀測數(shù)據(jù)，分別利用芝加哥雨型法和Pilgrim & Cordery雨型法推求昆山市不同生態(tài)系統(tǒng)在不同重現(xiàn)期下的60 min歷時和120 min歷時的設(shè)計暴雨雨型，以期為昆山城市排水防洪設(shè)計及“海綿城市”建設(shè)提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

昆山市在江蘇省東南部(圖1a)，地處長江中下游地區(qū)太湖平原，總面積為927.7 km2，其中水域面積占比23.1%，境內(nèi)河網(wǎng)分布密集，地勢從西南(高)向東北(低)略呈傾斜，地面高程平均為3.4 m。在這種地形地勢和水系環(huán)境下，受氣候特征影響，夏季更易發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害，尤其是6月中旬至7月上旬，受梅雨天氣影響，會出現(xiàn)持續(xù)不斷的陰雨天氣，城市內(nèi)澇更易形成。

1.2 資料來源

降水資料采用2008—2016年江蘇省昆山市自動氣象觀測站逐分鐘降水觀測數(shù)據(jù)，每個生態(tài)系統(tǒng)選取1個代表站：張浦鎮(zhèn)站(城市生態(tài)系統(tǒng))、崇寧寺站(湖泊生態(tài)系統(tǒng))、周莊鎮(zhèn)站(濕地生態(tài)系統(tǒng))、苗圃場站(農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng))、森林公園站(森林生態(tài)系統(tǒng))，其分布如圖1b所示。

1.3 雨型選樣方案

降雨場次樣本的選取采用最大歷時過程，其中各歷時雨型的閾值雨量采用各歷時暴雨的臨界值R(t) 來定義[17]。公式如下：

(1)

式中：R(t)為暴雨的臨界值，t為降雨歷時。根據(jù)公式計算得出60 min雨型的閾值為17.32 mm；120 min雨型的閾值為23.98 mm。

圖1 昆山市地理位置(a)和各生態(tài)系統(tǒng)代表站位置(b)Fig.1 Geographical location (a) and the representative stations(b) for different ecosystems of Kunshan City

1.4 雨型的推求方法

1.4.1 芝加哥雨型法

芝加哥雨型法[16,18-19]對雨型的確定主要包括：確定綜合雨峰位置系數(shù)、確定芝加哥降雨過程線模型。以下為具體流程：

(1)計算綜合雨峰位置系數(shù)r。先將降雨過程樣本按逐5 min進行分段，再以“降雨峰值時刻/降雨歷時”求得相應(yīng)降雨樣本的雨峰位置系數(shù)；然后再把同一歷時降雨樣本的雨峰位置系數(shù)求平均，最后以歷時長度將各歷時的雨峰位置系數(shù)求加權(quán)平均，得到綜合雨峰位置系數(shù)r。

(2)計算暴雨強度公式。暴雨選樣方法為年多個樣法[20]，然后使用皮爾遜Ⅲ型分布[21]對頻率進行分析，最后運用高斯—牛頓法[22]求解暴雨強度公式參數(shù)，暴雨強度公式采用我國《室外排水規(guī)范》[23]推薦的形式：

(2)

式中：i為降雨強度(單位：mm·min-1)；A1為雨力參數(shù)；C為雨力變動參數(shù)；P為降雨重現(xiàn)期(單位：a)；t為降雨歷時(單位：min)；b為歷時修正參數(shù)；n為雨力衰減指數(shù)。

(3)

(4)

(4)根據(jù)芝加哥法雨型公式計算出降雨歷時各時段的累積降水量和平均降水量，最后可得到相應(yīng)重現(xiàn)期、降雨歷時下的芝加哥法雨型。

1.4.2 Pilgrim & Cordery雨型法

Pilgrim & Cordery雨型法[15]推求雨型主要包括確定各時段雨量大小的排序序號和各時段雨量大小的雨量比例序位。具體流程如下：

(1)挑選各歷時下降雨量最大的前多場降雨事件。

(2)將各歷時按逐5 min分成若干時段。

(3)對于挑選出的每一場降雨，將各時段的雨量從大到小排列并標出各時段的序號，小序號與大雨量對應(yīng)，然后將各對應(yīng)時段的序號求平均，平均值按從小到大的順序?qū)?yīng)雨強從大到小的順序。

(4)計算各時段各次降雨量占總雨量的比例，然后對各時段的占比取平均值。

(5)根據(jù)(3)中的最大可能次序和(4)中的分配比例安排每個時段，即可確定雨量過程線。

根據(jù)實際樣本，分析5個代表站實際降水樣本中各種峰型及雨峰位置的降水場次占樣本總場次的比例，結(jié)果如表1所示。60 min歷時的實際降水結(jié)果中，除森林公園站的雨型以多峰型為主外，其他站點均以單峰型為主，各個站點的雨峰位置多在整場降水過程的前部或中間位置；120 min歷時的實際降水結(jié)果中，除張浦鎮(zhèn)站的雨型以單峰型為主外，其他站點均以多峰型為主，各個站點的雨峰位置多在整場降水過程的前部。

表1 60 min和120 min歷時的實際降水雨樣中各種峰型及雨峰位置的降水場次占樣本總場次的比例Table 1 The proportion of precipitation events of various peak types and rain peak positions in the total rainfall of the sample in theactual precipitation rain sample lasting for 60 minutes and 120 minutes %

2 芝加哥雨型法推求設(shè)計暴雨雨型結(jié)果

2.1 雨峰位置系數(shù)

根據(jù)公式(2)計算出不同站點的雨峰位置系數(shù)，見表2。從表中可以看出，60 min歷時和120 min歷時下的雨峰位置均處于靠前的位置。

表2 5個代表站的各歷時雨峰系數(shù)及綜合雨峰系數(shù)Table 2 Diachronic rainfall peak coefficients and comprehensive rainfall peak coefficient at five representational stations

2.2 芝加哥法雨型公式

根據(jù)計算，得到各代表站的暴雨強度公式，見表3。然后根據(jù)綜合雨峰位置系數(shù)r和暴雨強度公式，可以導(dǎo)出芝加哥法雨型公式(即雨峰前后瞬時降雨強度公式)，結(jié)果見表4。

表3 5個代表站的暴雨強度公式Table 3 Rainstorm intensity formula at five representativestations in five ecosystems

2.3 芝加哥雨型法的暴雨雨型結(jié)果

圖2給出了5個代表站的60 min設(shè)計暴雨雨型，從中可以看出，在60 min的暴雨過程中，瞬時雨強分布均為單峰型分布，瞬時雨強隨著時間的增加呈現(xiàn)先增后減，但各個站點達到峰值的時間有所差異，依次是在張浦鎮(zhèn)站25 min、崇定寺站29 min、周莊鎮(zhèn)站23 min、苗圃場站21 min、森林公園站26 min左右達到峰值，雨峰位置均位于中間偏前，與實際降水雨樣雨峰位置的分析結(jié)果相符。各個站點對比60 min暴雨過程的不同重現(xiàn)期瞬時雨強的變化：重現(xiàn)期越大，瞬時雨強越大；重現(xiàn)期P=0.25 a時的瞬時雨強峰值最小，重現(xiàn)期P=10 a時的瞬時強度峰值最大。

表4 5個代表站的芝加哥法雨型公式Table 4 Rainfall formulas of five representational stations based on the Chicago rainfall pattern method

圖2 不同重現(xiàn)期下5個代表站的60 min設(shè)計暴雨雨型：(a)張浦鎮(zhèn)站; (b)崇寧寺站; (c)周莊鎮(zhèn)站; (d)苗圃場站; (e)森林公園站Fig.2 Design of rainstorm patterns for 60 min at five representation stations in different reproduction periods: (a)Zhangpuzhen; (b)Chongningsi;(c)Zhouzhuangzhen; (d)Miaopuchang; (e) forest park

圖4 不同重現(xiàn)期下5個代表站的60 min暴雨最大分段降水Fig.4 Maximum subsection precipitation of 60-minute rainstorm atfive representative stations in different recurrence periods

從5個代表站的60 min暴雨分段降水過程(圖3)可以看出，除崇寧寺站、森林公園站外，其它站點均是在0～20 min中區(qū)間內(nèi)分段降水量呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，在20～25 min時達到最大值，崇寧寺站、森林公園站是在0～25 min中區(qū)間內(nèi)分段降水量呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，在25～30 min時達到最大值。各站點重現(xiàn)期P=0.25 a時分段降水最小，重現(xiàn)期P=10 a時分段降水最大，其他重現(xiàn)期的分段降水介于二者之間。

對比5個代表站60 min雨型的最大分段降水量(圖4)，同一重現(xiàn)期下，苗圃場站(農(nóng)田)的值最大，森林公園站(森林)的值最小。120 min雨型的瞬時雨強變化趨勢以及分布型(圖5)與歷時60 min暴雨過程基本一致，只是在時間分配上略有差別，雨峰位置也均在中間靠前的位置，與實際降水雨樣雨峰位置的分析結(jié)果相符。各個站點對比120 min暴雨過程的不同重現(xiàn)期瞬時雨強的變化，重現(xiàn)期越大瞬時雨強越大，重現(xiàn)期P=0.25 a時的瞬時雨強峰值最小，重現(xiàn)期P=10 a時的瞬時強度峰值最大。

根據(jù)5個代表站的120 min暴雨分段降水過程(圖6)可以看出，張浦鎮(zhèn)站、周莊鎮(zhèn)站、森林公園站是在降雨開始后45～50 min時達到最大值，崇寧寺站是在55～60 min時達到最大值，苗圃場站是在40～45 min時達到最大值。不同重現(xiàn)期分段降水的變化也是重現(xiàn)期越大分段降水越大。

從圖7可以看出，同一重現(xiàn)期下，5個代表站的120 min雨型最大分段降水量與60 min雨型的結(jié)果相同，苗圃場站(農(nóng)田)的值依然是所以站點中最大的，森林公園站(森林)的值最小，其他站點的值介于中間。

3 Pilgrim & Cordery法推求設(shè)計暴雨雨型結(jié)果

3.1 60 min暴雨雨型結(jié)果

根據(jù)Pilgrim&Cordery雨型模型的原理，雨峰出現(xiàn)在級序最大的位置上，結(jié)合各時段的綜合級序和比例，可得到各站點歷時60 min設(shè)計暴雨雨型的分布圖，見圖8。從圖中可知，張浦鎮(zhèn)站、森林公園站的暴雨雨型為多峰型，設(shè)計暴雨雨型峰值分別在50～55 min時段和20～25 min時段；崇寧寺站、周莊鎮(zhèn)站、苗圃場站為單峰型，設(shè)計暴雨雨型峰值分別在15～20 min時段、10～15 min時段和20～25 min時段。5個站相應(yīng)雨峰發(fā)生位置為張浦鎮(zhèn)站0.92、崇寧寺站0.33、周莊鎮(zhèn)站0.25、苗圃場站0.42、森林公園站0.42，除了張浦鎮(zhèn)站的雨峰位置靠后外，其他站點的雨峰位置均在中間偏前。

圖5 不同重現(xiàn)期下5個代表站的120 min設(shè)計暴雨雨型：(a)張浦鎮(zhèn)站; (b)崇寧寺站; (c)周莊鎮(zhèn)站; (d)苗圃場站; (e)森林公園站Fig.5 Design 5 of rainstorm patterns for 120 min at five representation stations in different reproduction periods:(a)Zhangpuzhen; (b)Chongningsi; (c)Zhouzhuangzhen; (d)Miaopuchang; (e) forest park

圖6 不同重現(xiàn)期下5個代表站的120 min暴雨分段降水過程(a)張浦鎮(zhèn)站; (b)崇寧寺站; (c)周莊鎮(zhèn)站; (d)苗圃場站; (e)森林公園站Fig.6 120-minute subsection rainstorm processes of five representative stations in different recurrence periods:(a)Zhangpuzhen; (b)Chongningsi; (c)Zhouzhuangzhen; (d)Miaopuchang; (e) forest park

圖7 不同重現(xiàn)期下5個代表站的120 min暴雨最大分段降水量Fig.7 Maximum subsection precipitation of 120-minute rainstorm atfive representative stations in different recurrence periods

從圖9可以看出，同一重現(xiàn)期下各生態(tài)系統(tǒng)的最大分段降水量大小為：苗圃場站(農(nóng)田)>周莊鎮(zhèn)站(濕地)>崇寧寺站(湖泊)>張浦鎮(zhèn)站(城市)>森林公園站(森林)，規(guī)律與芝加哥雨型法結(jié)果相似，苗圃場站的值仍然是所有站點中最大的。

3.2 120 min暴雨雨型結(jié)果

類似地，求得各站點歷時120 min設(shè)計暴雨雨型的分布圖(圖10)。由此可見，5個站點的暴雨雨型均為多峰型，設(shè)計暴雨雨型的峰值依次是在10～15 min時段、110～115 min時段、30～35 min時段、0～5 min時段、50～55 min時段。相應(yīng)的雨峰發(fā)生位置為張浦鎮(zhèn)站0.125、崇寧寺站0.96、周莊鎮(zhèn)站0.29、苗圃場站0.04、森林公園站0.46，除了崇寧寺站的雨峰位置靠后外，其他站點的雨峰位置均出現(xiàn)在中間偏前。120 min設(shè)計暴雨雨型的分布結(jié)果均是多峰型，與實際降水雨型中多峰型為主的結(jié)果相符，這表明Pilgrim & Cordery雨型法在推求昆山市120 min暴雨雨型分布時更接近實際。

從圖11可以看出，同一重現(xiàn)期下各生態(tài)系統(tǒng)的最大分段降水量大小為：苗圃場站(農(nóng)田)>張浦鎮(zhèn)站(城市)>森林公園站(森林)>崇寧寺站(湖泊)>周莊鎮(zhèn)站(濕地)，與歷時60 min雨型的結(jié)果相同的是，其中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的最大分段降水量依然是五個系統(tǒng)中最大的。

4 兩種設(shè)計雨型方法的結(jié)果對比

實際雨樣的分布在歷時60 min時以單峰型為主，雨峰位置多靠前部，在歷時120 min時以多峰型為主，雨峰位置也多靠前部。芝加哥雨型法推求的昆山市短歷時設(shè)計暴雨雨型均為單峰型，雨峰位置均位于中間偏前。Pilgrim & Cordery雨型法推求設(shè)計暴雨雨型時，歷時60 min設(shè)計暴雨雨型的分布以單峰型為主，除張浦鎮(zhèn)站的雨峰位置靠后外，其他站點的雨峰位置均在中間偏前；歷時120 min設(shè)計暴雨雨型均為多峰型，除崇寧寺站的雨峰位置靠后外，其他站點的雨峰位置均出現(xiàn)在中間偏前。兩種方法在推求歷時60 min設(shè)計暴雨雨型分布時結(jié)果基本一致，即單峰型雨型，雨峰位置位于中間偏前，與實際雨樣的分布情況基本一致；在推求歷時120 min設(shè)計暴雨雨型分布時結(jié)果有所差異，芝加哥雨型法結(jié)果為單峰型，Pilgrim & Cordery雨型法結(jié)果為多峰型，但雨峰位置基本都位于中間偏前，Pilgrim & Cordery雨型法的結(jié)果與實際雨樣更為接近。

圖9 60 min歷時設(shè)計暴雨雨型下5個代表站不同重現(xiàn)期的最大分段降水量對比Fig.9 Comparison of maximum segmented precipitation at fiverepresentation stations in different reproduction periods under thedesigned rainstorm patterns of 60 minutes duration

為了進一步比較兩種方法的結(jié)果與實際雨樣的區(qū)別，將芝加哥雨型法和Pilgrim & Cordery雨型法得到的每個代表站的各歷時最大分段降水量與實際降水雨樣的平均最大分段降水量進行比較(圖略)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)60 min和120 min歷時下，芝加哥雨型法得到的平均最大分段降水量均比Pilgrim & Cordery法和實際雨樣大，Pilgrim & Cordery法的結(jié)果略小于實際雨樣。芝加哥雨型法的結(jié)果與實際雨樣的差距較大，其平均最大分段降水量接近實際雨樣的兩倍；而Pilgrim & Cordery法雨型結(jié)果與實際雨樣的差距相對較小，除了在苗圃場站Pilgrim & Cordery法的平均最大分段降水量略大于實際雨樣外，在其他站點均小于實際雨樣。

圖10 5個代表站歷時120 min設(shè)計暴雨雨型分布：(a)張浦鎮(zhèn)站; (b)崇寧寺站; (c)周莊鎮(zhèn)站; (d)苗圃場站; (e)森林公園站Fig.10 Designs of rainstorm pattern distribution at five representation stations for 120 minutes: (a)Zhangpuzhen; (b)Chongningsi; (c)Zhouzhuangzhen; (d)Miaopuchang; (e) forest park

根據(jù)前述分析結(jié)果，芝加哥雨型法和Pilgrim & Cordery雨型法均得出，同一重現(xiàn)期下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的峰值降雨強度、最大分段降水量、累積降水量是五種生態(tài)系統(tǒng)中最大的。對于其他生態(tài)系統(tǒng)，在60 min歷時情況下，濕地生態(tài)系統(tǒng)的最大分段降水量僅次于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，而森林生態(tài)系統(tǒng)的最大分段降水量總是最小的；當歷時為120 min時，不同生態(tài)系統(tǒng)之間的最大分段降水量有差異，但是規(guī)律不明顯?？梢娚鷳B(tài)系統(tǒng)的類型對昆山市降水是有影響的，且在5種生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對降水的影響最為顯著。

5 結(jié)論

本文根據(jù)昆山市自動氣象觀測站網(wǎng)2008—2016年的逐分鐘降水觀測數(shù)據(jù)，分別利用芝加哥雨型法和Pilgrim & Cordery雨型法推求了昆山市不同生態(tài)系統(tǒng)在不同重現(xiàn)期下60 min歷時和120 min歷時的設(shè)計暴雨雨型，通過分析得到如下結(jié)論：

(1)采用芝加哥雨型法設(shè)計昆山市短歷時暴雨雨型，在歷時60 min和120 min時均為單峰型，雨峰位置均是中間靠前的位置。

(2)采用Pilgrim & Cordery雨型法設(shè)計昆山市短歷時暴雨雨型，歷時60 min設(shè)計暴雨雨型中，除城市和森林生態(tài)系統(tǒng)代表站為多峰型外，其它均為單峰型；除城市生態(tài)系統(tǒng)代表站的雨峰位置靠后外，其它生態(tài)系統(tǒng)代表站均是中間靠前的位置。歷時120 min的設(shè)計暴雨雨型均為多峰型，除湖泊生態(tài)系統(tǒng)代表站的雨峰位置靠后外，其它生態(tài)系統(tǒng)代表站均是中間靠前的位置。

圖11 120 min歷時設(shè)計暴雨雨型下5個代表站不同重現(xiàn)期的最大分段降水量對比Fig.11 Comparison of maximum segmented precipitation atfive representation stations in different reproduction periods underthe designed rainstorm patterns of 120 minutes duration

(3)芝加哥雨型法和Pilgrim & Cordery雨型法在推求歷時60 min設(shè)計暴雨雨型分布時結(jié)果基本一致，為單峰型雨型，雨峰位置中間偏前，與實際雨樣的分布基本一致。歷時120 min設(shè)計暴雨雨型分布推求時，芝加哥雨型法為單峰型，Pilgrim & Cordery雨型法與實際雨樣一樣以多峰型為主，但兩種方法求得的雨峰位置都是多位于中間偏前位置。60 min和120 min歷時下，芝加哥雨型法求得的平均最大分段降水量大于Pilgrim & Cordery法和實際雨樣，Pilgrim & Cordery法的結(jié)果略小于實際雨樣。芝加哥雨型法的平均最大分段降水量與實際雨樣的差距較大，接近實際雨樣的兩倍，而Pilgrim & Cordery法雨型的結(jié)果與實際雨樣的差距相對較小。芝加哥雨型法強烈依靠暴雨強度公式，僅能推導(dǎo)單峰型雨型，方法簡單，根據(jù)本文結(jié)果，芝加哥雨型法在短歷時情況下比較適用，其計算值相較于實際降水偏大。Pilgrim & Cordery雨型法相對比較復(fù)雜，其求得的雨型分布、最大分段降水量以及雨峰位置均與實際雨樣結(jié)果更為接近。

(4)生態(tài)系統(tǒng)的類型對昆山市降水是有影響的，五種生態(tài)系統(tǒng)中以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響最為顯著。芝加哥雨型法和Pilgrim & Cordery雨型法的結(jié)果均表示，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的最大分段降水量是五種生態(tài)系統(tǒng)中最大的。對于其他生態(tài)系統(tǒng)，歷時60 min時，濕地生態(tài)系統(tǒng)的最大分段降水量僅次于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，森林生態(tài)系統(tǒng)的最大分段降水量最小；歷時120 min時，不同生態(tài)系統(tǒng)之間的差異無明顯規(guī)律。

分析昆山市各自動氣象站、人工氣象站和水文雨量站的多年降水觀測資料后發(fā)現(xiàn)：通常昆山白天的降水量和降水時段明顯多于夜間，且苗圃場站為連片農(nóng)田區(qū)域，夏半年農(nóng)田地表蒸散發(fā)較強，周圍水系與其形成局地環(huán)流，白天在農(nóng)田上方為上升氣流，在水系上方為下沉氣流，上升氣流加水汽發(fā)展到一定程度就形成云系和降水，因此，白天農(nóng)田上方形方易產(chǎn)生降水，而水系上方相對來說，不如農(nóng)田那樣容易產(chǎn)生降水。暴雨形成的條件主要有5個：天氣系統(tǒng)、水汽條件、大氣穩(wěn)定度、觸發(fā)機制和有利的地理環(huán)境。據(jù)蘇州市氣象局和昆山市氣象局多年來對入侵蘇州地區(qū)和昆山市的強對流天氣系統(tǒng)的移動路徑進行的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：入侵昆山市的強對流天氣系統(tǒng)移動路徑主要有4條：①西北偏西路徑：從沿江南岸取西北偏西至東南偏東方向入侵昆山北部和東部地區(qū)；②東南路徑：隨東南季風從上海地區(qū)入侵昆山東部地區(qū)；③偏南路徑：從浙北地區(qū)北上入侵昆山南部地區(qū)；④西南偏西路徑：從太湖東岸的蘇州工業(yè)區(qū)向東北偏東方向移動入侵昆山大部和上海西部。這4條路徑影響頻次最多、發(fā)生強度最強的地區(qū)正好是昆山東部的苗圃場地區(qū)。本研究中的苗圃場站地處上海超大型城市區(qū)與昆山中小城市區(qū)的過渡農(nóng)田帶，是地勢相對較低的南北向廊道區(qū)，也是來自北面長江和南面淀山湖、澄湖的水汽輸送通道，無論是夏季還是冬季都有較多的高水汽含量氣流經(jīng)過或匯聚該地區(qū)。雖然作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)代表的苗圃場站的地表水汽來源分布條件不如崇寧寺站(湖泊)、周莊鎮(zhèn)站(濕地)和森林公園站(森林)，但優(yōu)于張浦鎮(zhèn)站(城市)，且因南北向江岸風環(huán)流、東西向“雙熱島環(huán)流”(東與上海市、西與昆山市的城郊熱島環(huán)流)的共同影響，不僅大氣不穩(wěn)定度、垂直運動和對流條件要比其它站強，而且實際的水汽垂直輸送條件也優(yōu)于其它站，特別在夏半年因受東南季風影響，來自東南面海上的暖濕空氣穿經(jīng)該廊道時，在局地環(huán)流的擾動下，水汽抬升，更易產(chǎn)生積狀云系，形成暴雨。因此，作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)代表的苗圃場站的最大分段降水量總是5個系統(tǒng)中最大的。

受限于本文所用的資料長度較短，最終結(jié)果的準確性會受到一定的影響，但本文所推求的短歷時設(shè)計暴雨雨型結(jié)果，對昆山市“海綿城市建設(shè)”的規(guī)劃設(shè)計和城市排水工程的改造仍具有一定的參考意義。