（市政工程专业论文）城市设计暴雨及雨水径流计算模型研究.pdf

中文摘要 摘要 城市设计暴雨和雨水径流计算模型是城f 雨水排水系统的设计、规划、管理 和甫水径流污染治理等方面的基础理论。住我国，由f 城市自记录雨最资 ： 和雨 水径流j i 9 l l 测资料的缺乏、计算理论及技术的不完善和相对滞后、研究较晚凡较少、 加之雨水排水设计要求较低等，致使我斟存该方面的理论难以适应现代城市发襞 的：典际需要，城市雨水问题日益突出。要解决由于城r 盯发展带来的雨水问题，必 须对原有的理论进行改进、完善和发展。目前，虽有一些结合我国实际的研究成 果问世，f 耳还存在不少局限性，有许多问题急待解决。 本文针对上述情况，根据我国国情，在前人研究的基础上，结合地方特色， 通过室内外试验、自记录降雨和径流观测资料，结合现代计算智能理论，对城市 设计暴雨( 雨量资料的选样、调整、城市暴雨计算模式及其参数优化等) 及雨水 径流计算模型( 城市雨水地表入渗、产流、汇流计算及计算模型建立等) 的有关 理论进行了全面分析、理论论证和应用研究，取得了如下主要研究成果： ( 1 ) 通过对比分析现行城市雨量资料选样和调整方法，结合现代城市发展的 实际需要，提出了不同选样方法重现期的转换公式、城市设r 暴雨雨量资料统计 分析的年超大值选样方法、( p ，c 。) 一曲值细化和扩展的多元插值方法及p i i i 型分 布参数估计方法改进遗传优化适线法。经验证：年超大值法可简化选样和统 计，客观地反映现代城市排水设计重现期范嗣的暴雨雨样的统计规律，且结果与 目前所用的方法接近；改进遗传优化适线法简易通用、适应性强，可精确地对三 参数i 、c ，c ，进行估计，克服了传统适线法未能解决i 、特别是c ，的估汁精度， 以及计算过程与结果受人为因素的影响不足，为准确估计p i i i 型分布参数提供了 十分有效的方法，并可推广使用。 ( 2 ) 理论论证了我国城市暴雨强度计算模式的选择依据，提出了单一重现期 及统一重现期城市暴雨强度计算模式参数率定的新型混合加速遗传算法( 简称 n h a g a ) 。经n h a g a 算法测试与应用对比表明：该法为一种全局优化城市暴雨强度 计算模型参数的有效方法。 ( 3 ) 通过对长沙市城市暴雨强度计算模式的推求，进一步验证了在城市设计 暴雨中上述所提方法的正确和合理性，并得出了长沙市单一重现期和统一重现期 的暴雨强度计算模式。 ( 4 ) 通过城市雨水入渗损失的实验对比、地表产流特性及计算方法的理论分 析得出：g a m l 与p h i l l i p 入渗方程可用于精确的城市地表产流入渗损失计算，而 h o r t o n 入渗方程可用于计算精度要求不高的城市地表产流入渗损失计算；对城市 匹庆人。学i 尊 学似论史 小透水区，产流计算宜用蓄满产流训算方法或结合滓蓄损失的变径流系数法；埘 r 透水区域，产流计算宜用结合g a m i ，与p h i ip 入渗方程的卜渗曲线法。 ( 5 ) 通过城市雨水地表汇流特性及计算方法的理论分析、实例计算和对比得 出：传统推理法可应用于城市设计洪峰流量的计算，但不能真实地反映雨水r 径 流流量过程；瞬时单位线法等对实测资料有较大依赖，难以应用于城市径流流量 过程线的计算；非线性水库法和等流时线法的径流流量过程线接近实际。在城市 地表雨水径流汇流计算中，精度要求较高时，非线性水库法较适合；精度要求一 股时间，等流时线法较适合。 ( 6 ) 通过雨水管道室内实验、计算模拟和对比分析得出：在城市雨水管道的 汇流模拟计算中，若精度要求较高，资料条件好，可采用动力波和扩散波进行模 拟计算；若精度要求和资料条件一般，可采用马斯京根法进行模拟计算。 ( 7 ) 建立了由暴雨设计、地表产流、地表汇流、管刚汇流构成的城市雨水径 流计算模型。通过计算模型的检验与对比分析，结果表明，该模型的结构及参数 是合理和符合实际的；计算结果的准确性较高且效果较好，接近实际，不仅能模 拟城市雨水径流的峰值流量，而且能较真实反映城市地表径流流量过程线。 本文提出的城市设计暴雨及雨水径流计算模型有关理论和方法，不仅为城市 雨水排水系统的设计或校核、管理、以及城市雨洪调控及雨水径流污染防治等提 供有效工具，具有较大的社会效益，而且为该领域今后进一步的研究打下了良好 的基础。 关键词：暴雨选样，雨量资料调整，暴雨计算模式，混合遗传算法，地表产、 汇流，雨水管网汇流，雨水径流计算模型 i i ，j 史摘要 a b s t r a c t t h eu r b a nd e s i g nr a i n s t o r ma n du r b a nr a i n f a l lm n o f fc a l c u l a t i o nm o d e lj st h eb a s i c t h e o r yo ft h et o w nr a i n f a l ld r a i n a g es y s t e md e s i g na n dc h e c k s ，a d m i n i s t r a t i o na n d p l a n n i n g ，r a i n f a l lr u n o f fp o l l u t i o np r e v e n t i o na n ds oo b i no u rc o u n t r y , b e c a u s eo ft h e l a c ko ft h er a i n f a l ld a t u ma n dt h er a i n f a l lr u n o f fo b s e r v i n gd a t u m ，t h e s l u g g i s h c a l c u l a t i o nt h e o r ya n dt h et e c h n i q u e ，a n ds oo n ，t h i st h e o r yi sd i f f i c u l tt oa d a p tt ot h e p r a c t i c en e c e s s a r i e st h a td e v e l o p e di n t h ec o n t e m p o r a r yt o w n ，a n dt h er a i n f a l lp r o b l e m i nt o w ni ss t r e s s e di n c r e a s i n g l y r e s o l v et h a n k st ot h ef a c t t h a tt h er a i n f a l lp r o b l e m b r o u i a ti sd e v e l o p e d i nt h et o w n ，a n dh a v et oi m p r o v et oo r i g i n a lt h e o r y a l t h o u g ht h e r e i ss o m er e s e a r c hf r u i tt ou n i t eo u rc o u n t r yp r a c t i c en o w ，i ts t i l li sal o tt h el i m i t a t i o n s ， a n di sm a n yp r o b l e m st oh u r r yt ow a i tr e s o l v i n g t h i st e x td i r e c t sa g a i n s ta b o v e m e n t i o n e ds i t u a t i o n s ，a c c o r d i n g t ot h en a t i o n a l c o n d i t i o n so fo u rc o u n t r y , o nt h eb a s i so ft h et h i n gt h a tf o r e f a t h e r ss t u d y , c o m b i n et h e l o c a lc h a r a c t e r i s t i c ，t e s ti n s i d ea n do u t s i d et h er o o m ，w r i t ed o w nt h er a i n f a l la n ds u r f a c e f l o wa n do b s e r v et h em a t e r i a l sb yo n e s e l f , c o m b i n et h ei n t e l l e c t u a lt h e o r yo fm o d e r n c a l c u l a t i o n ，s a m p l i n gt ot h eu r b a nr a i n f a l lm a t e r i a l s ，a d j u s t m e n t ，u r b a nt o r r e n t i a lr a i n c a l c u l a t em o d ea n dh i sp a r a m e t e ro p t i m i z e ，a n du r b a nr a i n f a l lt h ee a r t h ss u r f a c ei si t o o z e ，i si tf l o w ，c o n v e r g er e l e v a n tt h e o r yo fc a l c u l a t i n ge t c n o tt oc a r r yo no v e r a l l a n a l y s i s ，t h e o r yp r o v i n ga n da p p l i c a t i o ns t u d yt op r o d u c e t oe n t e r ： ( 1 ) t h r o u g hc o m p a r i n ga n da n a l y z i n gt h em a t e r i a l ss a m p l i n go fc u r r e n tu r b a n r a i n f a l la n da d j u s t i n gt h em e t h o d ，c o m b i n et h ea c t u a ln e e do fd e v e l o p m e n to fm o d e m c i t y , h a v ep r o p o s e dn o tr e p r o d u c i n gt h ec o n v e r s i o nf o r m u l ao ft h ed i f f e r e n ts a m p l i n g m e t h o d ，u r b a nd e s i g ns t o r mm a t e r i a l ss t a t i s t i c a la n a l y s i sa n n u a lo v e r s i z ev a l u es a m p l i n g m e t h o d ，妒一( p ，c ，) v a l u et h i n n i n ga n dp l u r a l i s mm e t h o da n dt h em e t h o do fp - i t y p e d i s t r i b u t ep a r a m e t e re s t i m a t i o n t h ei m p r o v eh y b r i dg e n e t i co p t i m u mc u r v e f i t t i n g a l g o r i t h m t h r o u 【g hv e r i f y i n g ：a n n u a lo v e r s i z ev a l u em e t h o dc a ns i m p l i f ys a m p l i n ga n d c o u n t ，r e f l e c tm o d e mc i t yi si ti si tr e a p p e a ri s s u e so ft o r r e n t i a lr a i ns t a t i s t i c sl a w , r a i no f k i n do fr a n g et od e s i g nt od r a i no f fw a t e ro b j e c t i v e l y , a n dt h em e t h o d su s e da r ec l o s ea t p r e s e n tf o rt h er e s u l t t h ei m p r o v eh y b r i dg e n e t i co p t i m u mc u r v e f i t t i n ga l g o r i t h mi s s i m p l ea n de a s ya n di nc o m m o nu s eh a v i n gag o o da d a p t a b i l i t yl i n e ，v e r ya c c u r a t et h r e e p a r a m e t e r s 覃、c 。、e ；e s t i m a t e ，i to v e r c o m ei ti st r a d i t i o n a la n dr i g h tl i n et h el a w sf a i l n o ts o l v i n g ，e s p e c i a l l yc 。e s t i m a t i o np r e c i s i o n ，a n dc o m p u t a t i o n a lp r o c e s sa n dr e s u l t u l 畦庆人学l 母 芋他论文 r e c e i v eh u m a nf a c t o ru n d e r a f f e c t e d l y ，h a so f f e r e dv e r ye f f e c t i v em e t h o df o re s t i m a t i n g a c c u r a t e l yp i i t y p ed i s t r i b u t ec u r ep a r a m e t e r , a n dc a nu s ew i d e l y ( 2 ) h a v ep r o v e dt h ec h o i c eb a s i so ft h eu r b a ns t o r m yi n t e n s i t yc a l c u l a t i n g e q u a t i o n i n t h e o r y t h en e w t y p eh e r e d i t a r y a c c e l e r a t e a l g o r i t h m ( a b b r e v i a t e a s n i - i a g a ) i sp r o p o s e di ne s t i m a t i n gt h ep a r a m e t e r so ft h es i n g l er e a p p e a ri s s u ea n dt h e u n i s o nr e a p p e a ri s s u e so fu r b a ns t o r m yi n t e n s i t ye q u a t i o n t e s t e da n du s e db yn h a g a a l g o r i t h mt oc o m p a r ew i t hi n d i c a t i n g ：t h i s m e t h o di s v e r ye f f e c t i v e m e t h o di n o p t i m i z i n gp a r a m e t e r so ft h eu r b a ns t o r m yi n t e n s i t ye q u a t i o nf o r ak i n do ft h eo v e r a l l s i t u a t i o nt ou s e ( 3 ) b ya p p l i c a t i o no fd r a w i n gu pt h er a i n s t o r mf o r m u l a o fc h a n g s h a ，t h ec o r r e c t a n dr a t i o n a l i t yo ft h ea b o v e m e n t i o n e di sv a l i d a t e d m o r e o v e rt h er a i n s t o r mi n t e n s i t y c a l c u l a t i o np a t t e r no fc h a n g s h ai so b t a i n e d ( 4 ) t h r o u g he x p e r i m e n tc o m p a r i s o no ft h e u r b a nr a i n f a l li n f i l t r a t i n gl o s s ，t h e c h a r a c t e r i s t i ca n a l y s e so ft h ee a r t h ss u r f a c ea n dd r a w1 0p r o d u c et oe n t e r ：t h eg a m l a n dp h i l l i pi n f i l t r a t i n ge q u a t i o nc a na p p l yi nt h ee x a c tr u n o f fy i e l dl o s sc a l c u l a t i o n ， h o r t o nc a na p p l yi no r d i n a r yc a l c u l a t i o n w h e nc a l c u l a t i n gt h et o w nr a i n f a l lr u n o f f c o n f l u x ，n o n l i n e a r i t yr e s e r v o i rm e a n sc a nb ea d o p t e di ft h em o r ec a l c u l a t i o na c c u r a c y r e q u i r e m e n t ，o t h e r w i s et h ei s o c h r o n a lm e t h o dc a n b ea d o p t e d ( 5 ) b yt h e o r ya n a l y z i n ga n de x a m p l ec a l c u l a t i o na n dc o m p a r i s o n ，t h ec o n c l u s i o ni s o b t a i n e dt h a tt h et r a d i t i o n a li n f e r e n t i a lm e t h o dc a nb ea p p l i e di nt h ed e s i g nf l o o dp e a k f l o wc a l c u l a t i o n ，y e ti tc a n n o tt r u l ye x p r e s st h er u n o f fp r o c e s so ft h er a i nd r a i n a g ei n l e t ， t h e i n s t a n t a n e o u su n i th y d r o g r a p hd e p e n d i n go nt h er e a la n da c t u a ld a t u mi sd i f f e r e n t t ob eu s e di nt h er u n o f fd i s c h a r g eh y d r o g r a p hc a l c u l a t i o n ，a n dt h en ol i n e a r i t yr e s e r v o i r m e a n sa n dt h ei s o c h r o n a lm e t h o dh a v es o m ep h y s i c sb a s ea n di t sp a r a m e t e r se a s i l y e v a l u a t e da n di t sr u n o f fd i s c h a r g eh y d r o g r a p hs t i l lm o r ei sc l o s et op r a c t i c e ( 6 ) o nt h eb a s i so ft h er a i n f a l lp i p i n gt e s t ，s i m u l a t i n gc a l c u l a t i o na n dc o m p a r a t i v e a n a l y s i s ，s o m ec o n c l u s i o na r ed r a w nu pt h a tw h e ns i m u l a t i n gt h ec o n f l u xo ft h er a i n f a l l p i p i n gn e t ，d y n a m i cw a v ea n dd i f f u s i v ew a v ec a n b eu s e di ft h em o r er e q u i r e da c c u r a c y a n dt h eg o o dd a t u m ，o t h e r w i s em u s k i n g u mm e t h o dc a nc a r r yo nt h ec o m p u t a t i o ni ft h e o r d i n a r ya c c u r a c yd e m a n da n dd a t u m ， ( 7 ) u n i t e dt h ea b o v e m e n t i o n e dm e a n s t h et o w nr a i n f a l lr u n o f fc o m p u t a t i o n m o d e lh a sb e e ne s t a b l i s h e dc o n s i s t e do fd e s i g nr a i n s t o r m ，s u r f a c er a i n f a l ly i e l da n d c o n f l u x ，a n dc o n f l u xo fr a i n f a l lp i p i n gn e t b yi n s p e c t i o na n da n a l y s i s ，t h er e s u l t sa r e k n o w nt h a tt h et o w nr a i n f a l lr u n o f fc o m p u t a t i o nm o d e lh a st h eg o o dc a l c u l a t i n g 楚文摘耍 a c c u r a c ya n de f f e c t ，a n di t sc a l c u l a t i n gr e s u l ti sc l o s et op r a c t i c e ，a n di t sc o m p o s i t i o n s a n dp a r a m e t e r sa r er i g h t f u la n di na c c o r d sw i t hp r a c t i c e c a l c u l a t em o d e lr e l e v a n tt h e o r i e sa n dm e t h o d si nt h eu r b a nd e s i g nt o r r e n t i a lr a i n t h a tt h i st e x tp u t sf o r w a r da n dr a i n w a t e rs u r f a c ef l o w ，n o tm e r e l yf o ru r b a nr a i n w a t e r d e s i g no rc h e c ko fd r a i n a g es y s t e m ，m a n a g e m e n t ，a n du r b a nr a i nb i gt oa d j u s ta n d c o n t r o la n dr a i n w a t e rs u r f a c ef l o wp r e v e n t i o na n dc o n t r o lo fp o l l u t i o n ，e t c o f f e rt h e e f f e c t i v et o o l ，h a v eg r e a t e rs o c i a lb e n e f i t s ，a n dh a sl a i da g o o df o u n d a t i o n f o rt h i s f u r t h e rr e s e a r c hi nt h ef u t u r eo fd o m a i n k e y w o r d ：r a i n s t o r ms a m p l i n g ；r a i n f a l ld a t u mr e g u l a t i o n ； r a i n s t o r mc a l c u l a t i o np a t t e r n ；b l e n dg e n e t i ca l g o r i t h m s ； s u r f a c er a i n f a l ly i e l da n dc o n f l u x ；c o n f l u xo fr a i n f a l lp i p i n gn e t t h er a i n f a l lr u n o f fc o m p u t a t i o nm o d e l v 重庆人学博 。 侍沦文 图表目录 图l1 峨眉山保定小区无冈次单位线比较1 图1 2 研究技术路线1 2 i 划2 1 频率密度分布f 自线1 5 圈2 2 随机变最与累积频率的犬系1 5 阿23 经验频率曲线1 6 图2 4c 。对频率密度曲线的影响一1 9 图2 5 雨量资料图2 0 幽2 5 雨量资料图2 0 图2 6 暴雨雨强机率分布2 3 幽3 1 指数分布曲线2 9 图3 2 皮尔逊一i 儿型分布曲线3 0 图3 3 统计参数对累积频率曲线的影响3 2 图3 4 遗传算法的一般结构3 6 图3 5s g a 算法流程图3 9 图3 6 单点交叉4 3 幽3 7 多点交叉4 3 图3 8 变异4 5 图3 9 改进遗传算法适线优化法计算流程图图4 9 圈3 1 0 矩法一5 l 图3 1 1 试错适线法图一5 1 圈3 1 2 改进遗传优化逶线法，5 2 图4 1 暴雨强度历时分布图图5 4 图4 , 2 混合遗传算法构成示意图5 8 图4 3n h a g a 优化法运算流程图5 9 图4 4 钡4 试函数数值分布图6 l 图4 7 长沙市暴雨强度历时关系曲线图一7 1 图5 1 暴雨敬组成及其与雨型的关系7 8 图5 2 瞬时暴雨强度一7 9 图5 3 城市地表构成8 1 幽5 4 不透水面积与相对滞时关系8 2 x 幽表h ； 幽5 ，5 试验场地总体布置8 5 图5 6 不同入渗损失计算方法所得产流量的计筇值与实测值的1 ：j 线比较( 草地) 8 8 斟5 ，7 不同入渗损失计算方法所得产流鼙的计算值与实测值的1 ：1 线比较( 休闽地) 8 8 圈5 8 变径流系数法9 0 圈5 , 9 蓄水容量分配曲线，9 0 图5 1 0 等流时线与汇流面积增艮率曲线9 5 幽5 1 l 不同方法所得流鞋过科线图9 8 幽6 1 重叠计算法的管网示意图1 0 8 幽6 2 雨水管道汇流实验简图1 1 0 图6 3 计算与实验的过程线比较( 0 2 ) 一1 1 2 图6 4 计葬与实验的过程线比较( 0 5 ) ”1 1 2 图6 5 计算与实验的过程线比较( 0 9 ) 1 1 3 刚7 1 城市雨水径流过程示意图一1 1 5 圈7 2 子流域掇化图1 1 6 幽7 3 城市雨水径流计算模型的计算框图1 1 9 图7 4 小区雨水管道现状鹫1 2 1 倒7 j 雨量及流量过程圈( 2 0 0 1 ，- - 2 0 0 4 ) 1 2 4 魁7 6 流量过程线f 率定) ( 2 0 0 1 + 8 1 2 ) 一1 2 6 圈7 7 流量过程线( 率定) ( 2 0 0 1 9 2 3 ) 1 2 7 匿7 8 流蕈过程线( 率定) ( 2 0 0 2 8 1 6 ) 一1 2 7 蹦7 9 流量过程线( 率定) ( 2 0 0 2 9 0 6 ) 1 2 8 圈7 1 0 流最过程线( 硷验) l ( 2 0 0 3 8 2 5 ) 一1 3 0 刚7 1 1 流量过程线( 检验) 1 ( 2 0 0 3 9 1 0 ) 一1 3 0 图7 1 2 流量过程线( 检验) l ( 2 0 0 4 7 2 1 ) 一1 3 1 幽7 1 3 流量过程线( 检验) 1 ( 2 0 0 4 8 0 9 ) 一1 3 1 表1 a 长沙市短历时暴雨强度计算值与实测值对照表，2 表1 2 国内外城市暴雨强度计算模式8 表2 1 重现期转换表2 2 表2 2 我国部分城市排水设计常用重现期范罔2 3 表3 1 不同方法估计p - i 型分布参数电算结果5 0 表4 1p 。取值不同对n i - i a g a 优化法的计算结果6 1 表4 2 n i t a g a 优化方法在不同m p 和t k 。条什f 的计算结果6 2 表4 3 不同方法的汁算结果6 4 衷4 41 9 7 4 年各时段最大至第六大降雨资料袭酊 重庆人 博l j 学位沦文 袭4 5 耿贝尔分布曲线模掣的参数估计6 7 表4 6 由耿叭尔分布曲线模型得出的j r t 数据表6 7 表4 7 两种分布模犁的参数估计( 年超人值法选丰萆) 6 8 表4 8 两种分布模型的参数估计( 年多个样法选样) 6 8 表4 9 由负指数分布曲线模型得出的i t t 数捌表( 年超夫值法选样) 6 9 表4 1 0 由皮尔逊i i i 犁分布曲线模型得f j 的f t r 数据农( 年超人值法选样) 6 9 求4 1 1u j 负指数分布曲线模型得出的i t t 数据表( 多个样法选样) ，7 0 表4 1 2 由皮尔逊型分布曲线模型得出的i r 一丁数据农( 年多个样法选样) 7 0 表4 1 3 总公式参数估计值7 2 表41 4f = 2 0 r a i n 时间时不同重现j | 雨强计筇对比表7 3 农4 1 5k 沙市暴雨强度计算模式7 3 表4 1 6 长沙f 肓新推暴雨强度计算模式与现有模式及实测值对照表7 6 表5 1 北京百万庄小区各种地面的降雨损失量8 i 表5 2 不透水区比例与雨强对城市地表产流的影响8 2 表5 3 城市不同地面覆盖的s 。值_ 8 3 表5 4 参数a ，b ，n 的取值范围8 4 表55 入渗方程基本参数表8 7 表5 6 不同计算方法的平均值和标准差比较表8 7 表5 7 不同计算方法的计算合格率、相关系数和确定性系数比较8 8 表5 8 不同地面覆盖种类的径流系数8 9 袭5 9 集水口流域地表特征：9 3 表6 ，l 各管道的基本特性1 1 1 表6 2 实验与模拟的出流洪峰和洪峰出现时间比较1 1 1 表7 ，l 主要管道的水力特性1 2 1 表7 2 降雨与峰值径流流量1 2 3 表7 3 小区径流总量和峰值流量计算结果( 率定) 1 2 6 表7 4 小区径流总量和峰值流量计算结果( 检验) 1 2 9 1 绪论 1 ，1 问题的提出及研究意义 1 1 1 问题的提出 自2 0 世纪8 0 年代以来，我困进入改革丌放的大发展时期，现代化工业、商 、峨文化和经济飞速发展，城市化进程速发加快，特别足新兴的城市化小区域愈 来愈多，城市格局发生了巨大变化，城市的数量、规模、人口有了很大的增长。 与此同时，城市化过程对当地水文状况造成了较大的影响： ( 1 ) 城市化区域降雨特性发生改变，雷雨现象增多。美国v i j a yp s i n g h 教 授“1 对城市化带来城市化区域气候变化和降雨变化进行了研究，结果表明城市化区 域降雨雨量比农村降雨雨量多5 l o 。1 9 8 4 1 9 8 8 年，上海市水文总站在上海老 市区( 不含宝山、闵行区) 1 4 9ki t l2 内设置的1 3 个雨量点和原有分布在郊县的5 5 个雨量站平行观测，以研究城市化对上海市区降雨影响的程度和范围，结果表明”1 ： 市区降雨量大于近郊雨量，平均增雨为6 ；市区和其下风向的降水强度要比郊区 为火，降水时空分布趋势明显，降水以市区为中心向外依次减小：城市化后会使 暴雨雨日增多。 ( 2 ) 城市化区域树木、农作物、草地等面积逐步减小，工业区、商业区和居 民区规模、面积不断增大，下垫面不透水性加大，蓄水洼地、降雨下渗和蒸发量减 少，地表径流和径流总量成倍增加，洪峰流量进一步加大。图1 1 给出了成都市 峨眉山保宁小区两次暴雨径流无因次单位过程线比较，自1 9 6 4 年起，城市化进程 使该地区不透水面积已达全流域面积的2 5 以上，无因次单位过程线的峰值明显提 高，洪峰流量增大、洪峰出现时问提前。“。 0 0 3 5 口0 2 0 1 o 0 5 01 0 01 5 02 0 0 图1 1 峨眉山保定小区无因次单位线比较 f i g 1 1t h ec o m p a r i s o no ft h en o n d i m e n s i o nu n i tp r o c e s ss t r i n gt h eo ft h er a i n s t o r m r u n o f fo fb a o d i n gd i s t r i c ti ne - m e i 重庆大学博+ 学位论文 ( 3 ) 城市化区域完善的排水管网系统，城市雨水径流排放速度加快，径流流 态、洪水过程线形状及洪峰流量发生变化，洪量集中。 ( 4 ) 河道直线化，断面规则化，河道调蓄能力减弱，城市洪涝灾害损失加大， 防洪标准较高。此外，城市排放的挟带大量非点源污染物的雨水径流使城市区域 及周围的水质恶化，环境问题日益严重，城市区域水资源紧张进一步加剧。 随着城市化的发展，国内原有的城市雨量资料统计( 选样与调整) 、城市暴雨 强度计算模式选型及其参数优化等城市设计暴雨有关理论“】，已不适应于与城市 化发展相应的雨水排水系统的设计需要。我国许多城市的原有设计计算模式( 暴 雨计算模式公式) 是在资料年份较短、可靠性较差、理论及推求方法不完善等条 件下推定的，标准普遍偏低等。如湖南省长沙市，按现有暴雨强度计算模式i ( 五 十年代由中南水利电力设计院编制) 或暴雨强度计算模式i i ( 七十年代由湖南大 学编制) ，计算各短历时暴雨强度i 值与相应各短历时实际i 值相比，在重现期为 0 2 5 5 时，往往偏小，见表1 1 ”3 ：因此，按原有的暴雨公式i 或i i 来进行城市 雨水排水系统设计时，常导致长沙市许多地区排水不畅，不仅给人们的生活和生 产带来极大的不便，同时也造成巨大的经济损失。 表i 1 长沙市短历时暴雨强度计算值与实测值对照表 t a b 1 1t h er e f e r e n c el i s t i n go ft h ec a l c u l a t i o nv a l u eo fr a i n s t o r mi n t e n s i t ya g a i n s t t h er e a lm e a s u e l l l e n ti nc h a n g s h a ， 弋 暴雨强度计算模式i ： 暴雨强度计算模式i 【： 实测i 值 1 8 5 0 ( 1 + 0 6 8 1 9 d h 1 4 “7 “4 7 3 ) 5 器d“( + 1 7 ) 6 5l o 1 52 061 01 52 051 01 52 0 5i 9 il5 8l ，3 91 2 32 l 01 7 9 1