深圳市新一代暴雨强度公式的研制

首先构造了深圳市新一代暴雨强度公式研制的路线图，重点是利用深圳市气象局1954-2003年50年间的暴雨记录，用指数分布和P-Ⅲ分布进行分布曲线拟合和选优，得到了理论上的雨强-历时-重现期三联表，在此基础上再分别采用最优法、二分搜索法和广义逆法等3种方法求解分公式和总公式参数，根据误差最小的原则确定最优方法。结果表明：由指数分布拟合分布曲线，经过上述步骤求解得到的公式参数，误差最小，符合相关国标要求。     

基于SWMM模型的城市洪涝过程模拟及风险评估

以SWMM模型作为研究基础,建立了西安市沣西新城区洪涝过程模型,对由暴雨强度公式和芝加哥降雨过程线合成的不同重现期、历时120 min、雨峰系数为0.4的降雨情景开展洪涝过程及其风险评估研究。计算结果表明:该区域设计的排水管网可抵御3年一遇暴雨,但高于此重现期的暴雨会出现不同程度的内涝;溢流最严重的节点在重现期为T=10年暴雨中最大积水深约0.20 m,对城市影响程度不大,但在T=20年暴雨中最大积水深可达0.56 m,可引起严重灾情。根据积水深度模拟结果,可初步判断出在T=20年暴雨过程的特定时段(75~105 min)内,积水会导致以溢流节点为中心10 m范围内的行人和车辆失稳。     

黄土区薄层浮土道路侵蚀试验研究

为研究降雨强度和坡度对黄土区薄层浮土覆盖的土质道路产流产沙的影响,在野外调查的基础上,通过室内模拟降雨试验研究不同雨强(1.0、1.5、2.0、2.5 mm/min)和坡度(2°、4°、8°、16°)条件下0.5 cm厚度浮土道路径流和产沙特征。结果表明:1)相同坡度条件下,平均径流率随雨强增大呈递增趋势,其变化范围在0.80~2.73 L/min,且1.5~2.5 mm/min雨强条件下平均径流率是1.0 mm/min的1.34~3.04倍,各雨强条件下浮土侵蚀阶段产流量占比范围在5.22%~40.38%;2)次降雨平均含沙量随坡度和雨强的增大均呈递增趋势,其变化范围在11.75~194.25 g/L,且与坡度和雨强分别呈显著线性和指数函数关系(P<0.05),1.0~2.5 mm/min雨强下浮土侵蚀阶段产沙量占比为0.05%~71.51%,其占比随雨强和坡度的增大存在波动,且混合侵蚀阶段产沙量与坡度和雨强呈良好的线性关系(P<0.01);3)累计产沙量随累计产流量的增大而增大且满足线性函数关系,决定系数均在0.96以上。研究结果揭示了薄层浮土道路径流侵蚀规律,可为土质道路治理及道路侵蚀模型建立提供参考。     

高州市不同历时降雨组合的风险概率研究

基于目前水文频率分析中的不确定性问题,以高州市马贵站1965-2016年的降雨资料为例,利用P-Ⅲ型曲线对高州市年最大1 h降雨量与相应各历时下降雨量进行了频率分析;构建年最大1 h与相应6 h、12 h、24 h降雨量的联合分布模型,并计算三种组合下的两种风险率大小。结论指出:条件概率P2均明显大于条件概率P1;各降雨组合的P1和P2随年最大1 h降雨量的增加而增大,即当H1为117.45 mm取得最大值,其中P1(HH6|HH1)与P2(HH6|HH1)达到最大值48.5%和71.2%。在设计重现期增至10年及以上时,其所对应的风险率均显著降低至20%以下。因此在推求设计暴雨和设计洪水时,利用Copula函数估算不同降雨组合的风险概率,对于准确合理预测遭遇强降雨事件,准确计算设计暴雨值,保证居民财产安全有着重要的意义。     

基于设计暴雨强度城市河道排涝与管渠排水标准关系研究

城市化地区河道排涝系统与管渠排水系统,分属不同的管理部门,遵循不同的行业规范。该文分析了城市河道排涝与城市管渠排水的功能及关系,从排水系统的特点及计算方法探析了城市河道排涝与管渠排水的区别。还讨论了排涝标准三个主要因素暴雨历时、排涝时间和设计暴雨重现期的拟定,探讨了城市河道排涝与城市管渠排水标准的衔接方法,并以合肥市十五里河为例,通过推求设计暴雨强度拟定河道排涝和管渠排涝设计暴雨重现期之间的定量关系,为城市排水工程规划提供了参考依据。     

甘肃舟曲三眼峪泥石流降雨临界阈值

合理的雨量阈值指标是区域暴雨泥石流防灾减灾的关键所在。以甘肃舟曲三眼峪为研究对象,采用水文学分析方法,计算了不同降雨频率下洪水特征值以及不同规模的泥石流启动降雨量阈值,并将诱发泥石流的降雨预警级别划分为红、橙、黄、蓝四个预警级别和两个预备预警级别。结果表明:三眼峪小流域在前期干旱和一般条件下泥石流红色Ⅰ级降雨预警值分别为56.10 mm/h和50.86 mm/h,橙色Ⅱ级预警值分别为40.70 mm/h和37.87 mm/h,黄色Ⅲ级预警值分别为31.74 mm/h和29.88 mm/h,蓝色Ⅳ级预警值分别为23.83 mm/h和21.69 mm/h,预备Ⅴ级预警值分别为17.31 mm/h和15.69 mm/h,预备Ⅵ级预警值分别为10.16 mm/h和9.48mm/h。同时建立了在前期一般和干旱两种条件下,不同预警级别的泥石流降雨雨强与历时阈值关系,研究成果可为区域减灾防灾和科学研究提供依据。     

黄土高原突发性局地暴雨的特征分析

黄土高原突发性局地暴雨集中出现在7~8月,暴雨频次的年际差异很大,R1h≥10 mm局地暴雨频次的旬分布出现多峰,7月下旬、8月上旬为高峰值,R1h≥20 mm旬分布为单峰,高峰值出现在8月上旬。局地暴雨的日变化中,17时是两类暴雨的最高频次时段,13时、11时分别为R1h≥10 mm和R1h≥20 mm频次最低值。陕北的局地暴雨多数单站单时出现,以局地性、短历时为主。7月R1h≥10 mm、R1h≥20 mm的局地暴雨频次的空间分布有相同的高值中心:神木-府谷、子长-延川、铜川,但R1h≥20 mm或者更强的降水较R1h≥10 mm中心位置要略偏北和偏东。     

基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值可视化研究

研究基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值的可视化技术,为城市内涝灾害预防和控制提供可靠分析依据。通过GIS技术采集海绵城市河道、排水口、管网等建模数据后,采用基于GIS技术的海绵城市内涝灾害分析模型对某场暴雨进行实测,通过同频率放大方法,获取不同重现期暴雨的设计降雨过程线,依据过程线以及SWAT模型获取不同重现期的洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域),并通过GIS可视化显示洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域)。可视化模拟结果显示,以安徽六安市为例,采用GIS技术对单个栅格的高程值与建筑物在地面以上的高度相加值进行DEM修正后,六安市内涝积水深度更清晰、准确度;随着重现期的延长,暴雨强度、淹没水位高度、淹没面积、最大积水深度也逐渐增加;从六安市暴雨内涝不同重现期淹没场景中可以看出,随着重现期的延长,淹没区域在六安市3D图中的范围越来越大;5年和25年一遇的洪水淹没区范围很小,但60年一遇的洪水淹没区在六安市北面范围很广,且在西南临界区域分布也较广。     

气候变化背景下贵州省典型区域设计暴雨再分析及其潜在风险

极端降水背景下的基础设施安全是当前面临的重要问题，喀斯特区域复杂的水汽来源和下垫面条件导致该区域的时空不确定性更高。研究以典型的喀斯特区域贵州省为例，基于最大24 h暴雨量(1951—2019年),在分析其变化趋势和显著性水平的基础上，按照30 a的最低设计资料年限要求，以1980年为初始时段(1951—1980年),逐年分析(1951—1980,1951—1981,1951—1982,……,1951—2019年)各区域典型频率下设计暴雨的动态变化过程和空间差异，并揭示其产生的偏差和潜在风险水平。结果表明：典型重现期水平下设计暴雨变化的显著性水平均明显高于最大24 h暴雨量，其原因是基于PⅢ型曲线推求设计暴雨量时，要求Cs≥2CV的约束条件导致估算结果更大，同时适线时极端值在曲线拟合过程中占有较大的权重；对于同一站点，设计暴雨量与设计频率(或重现期)呈较好的对数关系，并且在相同频率下设计暴雨的极差平均为10%～20%,最大可达45%。因此，设计暴雨的变化趋势比降水敏感，基于不同时段监测资料的设计暴雨量差异较大。相关部门在开展洪水防治相关规划和应急管理时，需要充分考虑上述问题，不能简单地...     

基于Copula函数的沿海城市雨潮复合灾害风险研究

沿海城市极易受到极端降水和风暴增水引发的复合洪涝灾害影响。定量分析极端降水和风暴增水之间的结构依赖,准确评估雨潮复合洪涝灾害风险,对沿海城市防洪除涝及应对措施的制定具有重要指导意义。本研究以上海市为例,利用研究区1979-2014(36a)年日累积降水与吴淞口风暴增水数据,通过K-S、AIC和BIC检验方法优化边缘分布函数,并采用Copula函数定量评估了不同联合重现期下降水和风暴增水组合的复合洪涝风险。研究表明：（1）上海市36a最大日降水量和吴淞口相应风暴增水均适合运用GEV分布进行拟合,Frank Copula函数对雨潮遭遇联合分布特征拟合效果最好;（2）上海市在5、10、20、50和100a雨潮联合重现期下,降水风暴增水遭遇的联合概率是同现概率的4.12、7.51、14.21、34.27、67.72倍;（3）100a联合重现期下的降水与风暴增水分别约为276 mm和3.5m,说明上海市沿海地区要预防百年一遇的强降水或风暴增水,须在考虑天文大潮的基础上,设计构筑至少3.5 m的防汛墙。此研究表明二元Copula函数能够较为准确地计算出不同联合重现期下的设计降水和风暴增水,为优化防...     

山东不同天气系统下暴雨雨滴谱特征分析

根据2013—2016年获取的山东暴雨过程雨滴谱资料,分析了3类不同天气系统影响形成的暴雨降水微结构特征。结果表明:气旋暴雨中雨滴数浓度、降水强度、含水量和最大直径值明显低于低槽冷锋和切变线暴雨,低槽冷锋暴雨中各值要高于切变线暴雨;各类暴雨降水中,直径大于1 mm的雨滴数量是决定降水量的主要因素;3类暴雨雨滴谱都很宽,均有7~8 mm的特大滴出现,大雨滴的存在体现了暴雨降水的特征;随着降水强度的增大,雨滴谱谱宽变大且各档雨滴数浓度增加,谱型的变化对降水的发展演变有一定的指示作用。     

浙江红壤坡面菜地养分流失模拟试验及模型建立

以室内人工模拟降雨试验为研究手段,以强降雨过程中红壤丘陵区坡菜地随径流、泥沙迁移的养分流失规律为研究目的,分别在不同坡长(2m,3m,4m,5m)、不同植被覆盖度(0%,30%,60%)和不同表层土壤养分含量条件下进行了有效模拟降雨试验共计25场次,每个场次降雨试验的产流历时设计为30 min,固定雨强为120 mm·h~(-1)。将径流量、产沙量和原表土中各养分的含量作为影响养分流失的主要因子,进行了氮,磷和有机碳流失量的多元回归模型的拟合,并通过对拟合模型验证,得出TN,TP和TOC流失量80%的计算值和实测值之间的相对误差均小于20%,同时,通过实际情况验证,发现TN,TP流失量75%的计算值与实测值之间的相对误差均小于20%。因此,该模型可适用于浙江红壤区坡面菜地养分流失的预测。     

小流域土壤水蚀强度生态预测模型及实验模拟——以神木六道沟流域为例

本文以黄土高原陕北神木六道沟流域为例,综合考虑土壤侵蚀发生的主要下垫面因素和土地利用类型,在GIS平台上,进行制图综合生成284个不同的生态单元个体,这些单元体可以划分成83类,而较为重要的有16类,分析、计算了各主要生态单元类型的侵蚀模数;再通过全流域各类生态单元侵蚀模数的组合,模拟了全流域在雨强为2 mm/min和1.5 mm/min的场降雨土壤水蚀模数。模拟结果显示,该方法能预测不同雨强的流域土壤水蚀模数,能体现出流域土壤水蚀强度的空间差异,推得六道沟流域土壤水蚀的严重地段集中在坡度为15°~25°的荒草地、坡地和稀疏灌木草地,而并非是整个流域,这为我们有目的地规划水土保持措施提供了依据。     

高应变率下HRB600高强钢筋力学性能试验研究

钢筋混凝土结构抗震分析中应该采用钢筋材料的动态塑性本构模型,HRB600高强钢筋作为新一代建筑钢材,尚无其在高应变率下的力学性能研究。首先进行了HRB600高强钢筋拉伸力学性能试验,得到了不同应变率下的HRB600高强钢筋力学性能数据,屈服强度最大提高11.5%,极限强度最大提高8.9%,然后拟合得到HRB600高强钢筋在高应变率下的强度提高系数表达式。研究结果表明:随着应变率的增大,钢筋的屈服强度和极限强度均得到提高;在相同应变率条件下,钢筋屈服强度动力提高系数大于极限强度动力提高系数;相比较低强度钢筋,应变率敏感性明显低于HPB235、HRB335及HRB400,但与HRB500钢筋相差较小,而极限强度应变率敏感性明显高于低强度钢筋;基于试验数据得到的HRB600高强钢筋在高应变率下的动态塑性本构模型,与试验值吻合较好。研究成果可作为HRB600高强钢筋混凝土结构抗震评估的依据。     

沟床侵蚀主导型泥石流形成机理与成灾特征——以石棉县2013-07-04群发泥石流为例

2013年7月4日18时许,石棉县后沟、熊家沟、马颈子沟3沟同时发生了泥石流。以石棉县2013-07-04群发泥石流为研究对象,通过调查测绘、遥感解译,研究了沟床侵蚀主导型泥石流的形成机理和成灾特征。调查研究表明:小时雨强36.6 mm的暴雨激发了这次群发泥石流,该短历时强降雨可视为是触发这次群发泥石流关键因素;沟床质侵蚀与起动是泥石流最重要的物源,3条沟内约97×104m3沟床堆积物被侵蚀补给泥石流,这次群发泥石流流体粘度高,搬运能力强,下游峰值流量分别达到751.0 m3/s,870.1 m3/s和758.7 m3/s。研究结果对沟床侵蚀主导型泥石流的形成机理和成灾特征的认识及防灾减灾实践具有一定的参考价值。     

近52年山西暴雨气候变化特征分析

根据山西17个气象站1961-2012年的降水资料,应用线性趋势系数、Mann-Kendall突变检验法、Morlet小波变换等常用方法,分析了山西近52 a来的暴雨气候的变化特征。结果表明:山西暴雨具有"南多北少"的特点,主要发生在主汛期,频次下降趋势为1.26 d/10a;暴雨频次占90%以上;局地暴雨过程占69.6%,区域性暴雨过程占30.4%,大部分暴雨过程的持续时间不超过1d;阶段性变化特征明显,在1968年发生突变,突变后暴雨频次减少。年平均暴雨强度为96.15 mm/d,减少速度为2.85 mm/10a。大暴雨及特大暴雨主要分布在7,8月份,具"七下八上"的特点,暴雨频次的旬际变化以7月下旬为对称轴,在时间上对称分布。暴雨发生频次普遍具有10~15 a的年代际变化周期,另外还存在25~30 a的低频振荡周期。     

不同剪切速率下吸力基础-黏土界面剪切特性研究∗

采用 GDS 界面剪切仪,开展不同剪切速率下吸力基础-黏土界面剪切试验,研究了沉贯过程中基础沉贯速率对吸力基础-黏土界面剪切特性的影响,分析了不同剪切速率、不同沉贯深度下的界面剪切特性。试验结果表明,吸力基础-黏土界面的抗剪强度随着法向应力的增加而增大,但随着剪切速率的增加而减小;界面峰值强度对应的剪切位移均在 1 mm 以内,且随着法向应力的增加而增大;界面凝聚力与剪切速率呈正相关,界面摩擦角则相反。在沉贯速率 1.0~1.2 cm/min 范围内,界面凝聚力增加幅度最大。摩擦系数在 0.27~0.34 变化,且随着沉贯速率的减小而增大,随沉贯深度的增加呈现减小趋势。     

江苏省暴雨洪涝灾害特征分析

通过引入灾度模型,对2004-2013年江苏省253次暴雨洪涝灾情进行了综合评估,给出了灾害等级的划分标准,分析了暴雨洪涝灾害发生频率与降雨量间的关系,确定了临界雨量,构建了灾度预测模型。结果显示:江苏省的暴雨洪涝灾害以轻灾及中灾居多。灾害多发且较重的区域位于西北部、东部及长江沿江地区;灾害少发且较轻的区域位于沿淮及苏南地区。梅雨锋引发的灾害频次最多,热带系统引发的暴雨灾害的灾度最大,而中小尺度对流系统所引发的灾害频次最少、灾度最小。引发暴雨洪涝灾害的临界雨强是18~20 mm/h,过程最大24 h降水量的临界值为35~40 mm。通过选用降水量因子建立的逐步回归方程对轻灾及中灾的空报率偏高,但对大灾及重大灾害的预测结果还是可以接受的。     

川滇甘陕地区反应谱平台值的统计分析

本文利用近十年我国川滇甘陕地区有场地资料的2 388条水平向强震记录,采用差分进化算法对水平向加速度反应谱进行拟合,计算得到了每一条加速度反应谱的平台值。将强震记录按照场地类别、震级和震中距进行分类,统计分析了不同情况下的加速度反应谱平台值。结果表明,川滇甘陕地区的水平向加速度反应谱平台值随着场地类别的提高而增大,随着震级的增大而增大,随着震中距的增大而减小,在相同场地类别下反应谱平台值随着设计基本地震加速度的增大而增大。最后在统计的基础上,本文还给出了川滇甘陕地区的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ场地的加速度反应谱平台值的均值以及场地影响系数,并与第五代地震区划图的场地影响系数进行了对比。     

福建沿海输电线路设计风速取值探讨

根据福建省崇武气象台1973~2006年的风速资料,分别采用极值Ⅰ型Gumbel分布、极值Ⅱ型Frechet分布、极值Ⅲ型Weibull分布对该地区的风速进行了统计分析。结果表明,该地区发生强风的概率很大,受台风的影响,年最大风速一般发生在7~10月份,且其风速值随着年代的推后有下降的趋势;经柯尔莫格洛夫拟合优度检验,极值Ⅰ型Gumbel分布是该地区的风速概率分布的最优曲线;极端风速是影响沿海输电线路安全的一个重要因素,可采用差异化的设计方法予以考虑。