城市排水防涝系统设计降雨时空分布特性研究

发布时间：2019-10-08 05:58

【摘要】：在极端降雨事件频数和强度呈增加趋势,社会经济大发展的背景下,内涝灾害发生频率增加,伴随损失越来越高,这对城市排水防涝系统的规划设计、建设、预警和调度提出了新的挑战。为此,国家已开始强制要求利用计算机水力模型平台进行城市排水防涝系统的模拟演算,而符合区域实际特征的有效的设计降雨输入,是前提和必要条件。因此加强设计降雨的研究,是符合目前城市排水防涝系统规划、设计、运营调度需求的。本研究从降雨物理特征出发,基于大量的历史降雨数据统计分析,提出一种基于Copulas联结函数和概率密度函数的设计降雨构建方法,进行设计降雨时空分布特性研究。取得的主要成果如下:(1)研究提出基于Copulas联结函数的降雨多变量分析方法。它利用Copulas联结函数对历史降雨数据的设计降雨量、降雨峰值和总降雨量3个具有不同边际分布的特征参数进行多变量联合分析,推求“峰值”、“总降雨量”和“设计降雨量”的联合分布关系。(2)研究提出基于概率密度函数的设计雨型构建方法。它利用概率密度函数与降雨历线的相似性,进行设计雨型的研究分析。根据历史降雨数据分析,降雨累积曲线与累积分布函数(CDF)形状相似,累积降雨曲线之一次差分为降雨历线,即雨型曲线,而累积分布函数(CDF)之微分为概率密度函数,因此,提出概率密度函数的设计雨型构建方法。(3)研究提出基于Copulas联结函数和概率密度函数的设计降雨构建方法。联合Copulas联结函数多变量分析和概率密度函数雨型构建设计降雨的方法在现有普遍应用的暴雨强度公式理论基础上,增加了“降雨峰值”和“总降雨量”这两个重要的雨量特征和更符合降雨实际过程的“雨型”特征的考量。(4)研究提出基于点面折减系数的降雨空间分布特性研究。采用泰森多边形空间插值法分析周围自动站降雨观测数据与基础观测数据的关系,实现了城市区域降雨空间分布特性规律的量化描述,为城市排水防涝系统建设管理提供了有效指导。本论文针对目前普遍采用的基于单变量分析的暴雨强度公式法存在的不足,提出一种基于Copula函数和PDF的设计降雨构建方法,能够更真实、完整、有效地反映降雨特征,期待为城市排水防涝系统规划、建设和运营调度提供更为科学合理的依据和技术支持。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU992

【共引文献】

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本文编号：2546151