《城市雨水系统规划设计暴雨径流计算标准 宣贯材料.pdf

《《城市雨水系统规划设计暴雨径流计算标准城市雨水系统规划设计暴雨径流计算标准》》 宣贯培训材料宣贯培训材料 北京市城乡规划标准化办公室北京市城乡规划标准化办公室 20132013年年7 7月月 1、极端天气造成北京市内涝积水事件明显增多，交通严重堵塞甚至瘫痪，城市安全 运行受到影响，造成人民生命财产损失 2、反思我市现行雨水系统规划设计标准与世界城市的目标不符，影响社会经济发展 标准编制背景 主要包括6个研究子课题： (一) 北京市降雨变化趋势研究 (二) 北京市中心城降雨雨型研究 (三) 北京市城市雨水系统规划设计方法研究 (四) 北京市暴雨强度公式修订及研究 (五) 北京市城市径流系数研究 (六) 北京市城市雨水系统规划设计重现期研究 北京城市雨水系统规 划设计标准研究北京城市雨水系统规划 设计方法研究北京市降雨变化趋势 研究北京市暴雨强度 公式修订及研究北京市中心城 降雨雨型研究北京市径流系 数研究北京市雨水系统 设计重现期研究北京市雨水系统规划设计标 准综合分析总结与建议前期研究 资料收集资料收集规划设计规划设计设计校核设计校核建立和校核系统模型建立和校核系统模型设计标准状况模拟设计标准状况模拟水位是否超过管顶水位是否超过管顶？？分析原因分析原因调整方案调整方案超标情景模拟与对策抗洪标准状况模拟抗洪评价抗洪评价确定规划设计标准确定规划设计标准否是资料调查资料调查建立模型数据库建立模型数据库抗洪标准满足否？分析原因分析原因应对措施应对措施否是 抗洪能力评价现状资料现状资料监测资料监测资料规划资料规划资料地形地形 地貌地貌 资料资料现状现状 其它其它 管道管道 资料资料地面地面 铺装铺装 资料资料相邻相邻 排水排水 管道管道 规划规划用地用地 控规控规 资料资料排水排水 流域流域 资料资料上位上位 规划规划 资料资料气象气象 监测监测 资料资料排水排水 流量流量 监测监测 资料资料CCTVCCTV 监测监测 资料资料模型数据库要素模型数据库要素：：DEMDEM数据数据、、地面地面 铺装铺装、、排水流域排水流域、、管道管道( (材质材质、、管管 长长、、管径管径、、起止点底高程等起止点底高程等) )、、检检 查井查井（（直径直径、、底高程等底高程等）、）、水池水池、、 水泵水泵、、排出口排出口、、下游河道等系统边下游河道等系统边 界条件信息界条件信息规划设计标准体系规划设计标准体系：：增加降增加降 雨雨型雨雨型评价指标评价指标：：积水频率积水频率、、积水面积水面 积积、、积水深度积水深度、、积水时间积水时间（（情景选择情景选择）） 理论降雨雨型理论降雨雨型( (P P= =5 5，， 1010, ,2020, ,3030, ,5050, ,100100) ) 实际降雨雨型实际降雨雨型基本要素基本要素: :抗洪标准状况抗洪标准状况、、重现重现 期标准期标准、、排水流域排水流域、、详细地形地详细地形地 貌貌、、径流参数径流参数、、降雨雨型降雨雨型、、系统系统 边界条件等边界条件等工程性措施工程性措施：：加管加管、、加加 水池水池、、渗水铺装等渗水铺装等；； 非工程措施非工程措施。

下游下游 河道河道 现状现状 资料资料区域区域 排水排水 现状现状 资料资料下游下游 河道河道 规划规划 资料资料排水排水 水质水质 监测监测 资料资料管道定线和平面布置管道定线和平面布置排水流域划分排水流域划分设计流量计算和水力计算设计流量计算和水力计算规划设计方案规划设计方案模型建立模型建立是规划设计标准体系规划设计标准体系：：暴雨强暴雨强 度公式度公式、、径流系数径流系数、、设计重设计重 现期现期设计流量计算方法设计流量计算方法：：传统公传统公 式推量法式推量法是否需要模型校核是否需要模型校核？？否规划设计方案规划设计方案否结论与建议采用计算机模拟技术，对规划设计方案进行模拟评估，甄别积水风险点及灾害程度，并对规划方案进行修正，同时提出防汛应急措施 （1）规划设计方法 （2）降雨变化趋势——空间分布规律 第一特征向量变化图 115.6115.8116116.2116.4116.6116.8117117.2117.439.639.84040.240.440.640.8410.640.660.680.70.720.740.760.780.80.820.840.860.880.90.92115.6115.8116116.2116.4116.6116.8117117.2117.439.639.84040.240.440.640.841115.6115.8116116.2116.4116.6116.8117117.2117.439.639.84040.240.440.640.841-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.20.250.30.350.40.450.50.55115.6115.8116116.2116.4116.6116.8117117.2117.439.639.84040.240.440.640.841第二特征向量变化图 60分钟距平图 Ⅰ Ⅲ Ⅱ Ⅳ 北京市降雨变化趋势研究北京市降雨变化趋势研究小小 结结未来降雨变化预测未来降雨变化预测降雨趋势预测降雨趋势预测降雨强度预测降雨强度预测降雨历史变化趋势降雨历史变化趋势降雨量变化降雨量变化短历时雨强变化短历时雨强变化极端降雨趋势极端降雨趋势资料收集与整理资料收集与整理( (1 1) )北京地区北京地区2020个气个气 象站资料象站资料( (3 3) )短历时代表气象短历时代表气象 站逐分钟雨量资料站逐分钟雨量资料a a、、自记纸扫描自记纸扫描( (2 2) )北京地区北京地区121121个个 雨量站资料雨量站资料b b、、扫描检查扫描检查c c、、图像数字化图像数字化d d、、数据精细化数据精细化降雨空间分布规律降雨空间分布规律主成分法分析主成分法分析距平百分率法分析距平百分率法分析等值线图法分析等值线图法分析暴雨暴雨 分区分区国内外文献调研国内外文献调研北京市分为4个暴雨分区。

预测用的雨量、气温等200个样本数据 -40-20020406080100120140160降水量（mm）最高气温（℃）最低气温（℃）日照时数（h）预测2020年和2050年降雨变化趋势图 -20-1001020304019001950200020502100 年年降水距平百分率降水距平百分率 (%)A2A1BB1结论：预测了未来不同历时和重现期的降雨量，未来降雨量呈增加趋势 （2）降雨变化趋势——时间变化规律 观象台站多个样法频率分析 暴雨强度公式修订及研究结果 1、采用年多个样法和年最大值法推导了北 京市分区暴雨强度公式； 2、分析认为应采用年多个样法公式 （3）暴雨强度公式 01020304050607080901001101201301401500.250.5123456102050100 重现期(a)降雨强度q(L/s.ha)80版公式观象台站公式密云站公式延庆站公式北京市暴雨强度公式修订北京市暴雨强度公式修订 及研究及研究小小 结结频频 率率 分分 析析以观象台站数据分析与以观象台站数据分析与 选取频率曲线拟合方法选取频率曲线拟合方法选取适合北京地区的选取适合北京地区的 频率分布曲线频率分布曲线PIIIPIII型型 分布分布资料资料 收集收集 与整与整 理理各暴雨分区代表站场降雨挑各暴雨分区代表站场降雨挑 选选、、自记纸扫描自记纸扫描、、数字化数字化、、分分 钟雨量值读取等钟雨量值读取等( (2 2) )年最大值法取样年最大值法取样( (1 1) )年多个值法取样年多个值法取样多种方法推求暴雨强度多种方法推求暴雨强度 公式参数公式参数各代表站年多个值法暴各代表站年多个值法暴 雨强度公式雨强度公式误差分析误差分析以观象台站数据分析与以观象台站数据分析与 选取频率曲线拟合方法选取频率曲线拟合方法指数指数 分布分布PIIIPIII型型 分布分布GumbelGumbel 分布分布选取适合北京地区的选取适合北京地区的 频率分布曲线频率分布曲线其它气象代表站数据频其它气象代表站数据频 率曲线拟合率曲线拟合( (CvCv、、CsCs) )其它气象代表站数据频其它气象代表站数据频 率曲线拟合率曲线拟合( (CvCv、、CsCs) )各气象代表站各气象代表站P P- -i i- -t t表表各气象代表站各气象代表站P P- -i i- -t t表表方方 法法 比比 选选公公 式式 推推 求求多种方法推求暴雨强度多种方法推求暴雨强度 公式参数公式参数误差分析误差分析各代表站年最大值法暴各代表站年最大值法暴 雨强度公式雨强度公式多个值法公式与最多个值法公式与最 大值法公比较分析大值法公比较分析与与8080版暴雨强度公版暴雨强度公 式比较分析式比较分析各代表站之间公式各代表站之间公式 比较与分析比较与分析比比 较较 分分 析析国内外文献调研国内外文献调研P&C法推求120分钟降雨雨型 P&C法180分钟设计降雨雨型 推求了5分钟时间段的历时为1440分钟的设计雨型，用于 模拟计算等方面工作使用。

（4）降雨雨型 北京市中心城降雨雨北京市中心城降雨雨 型研究型研究资料收集资料收集 与整理与整理国内外降雨雨型研究国内外降雨雨型研究 方法调研方法调研北京地区气象代表站北京地区气象代表站 数据资料数据资料推求雨型推求雨型雨型推求方法比选雨型推求方法比选推求北京市中心城降推求北京市中心城降 雨雨型雨雨型降雨雨型适用性分析降雨雨型适用性分析小小 结结同频率法推求1440分钟(24小时)降雨雨型 研究了单材质径流系数，且建成区综合径流系数应由现行的0.55提高至0.65 （5）径流系数 0.00.51.01.52.02.53.03.54.0555105155205255305355405455505555605655705755805855905955100510551105115512051255130513551405降雨历时（min）雨强（mm/min)0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00径流系数雨强 径流系数0.00.51.01.52.02.53.03.54.05 55105 155205 255305 355405 455505 555605 655705 755805 855905 9551005 10551105 1155 12051255 13051355 1405降雨历时（min）雨强（mm/min)0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00径流系数雨强 径流系数0.02.04.06.08.010.012.014.016.018.020.022.024.026.028.030.0610172526283033354145 降雨历时（min）雨量（mm）0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00径流系数降雨过程 累积雨量 径流系数变化北京市降雨研究北京市降雨研究单材单材 质下质下 垫面垫面 径流径流 系数系数国内外资料调研国内外资料调研影响因素分析影响因素分析 ①①地表条件地表条件(坡度、地表铺装等)；② 土壤状况土壤状况(透水、不透水、含水率 等)；③降雨情况降雨情况(强度、历时等)结合实验分析结合实验分析 推荐设计参数推荐设计参数综合综合 径流径流 系数系数典型区域选取典型区域选取图纸作业图纸作业 实地踏勘实地踏勘理论计算理论计算雨洪雨洪 利用利用 影响影响 分析分析实验研究实验研究实际监测实际监测影响性分析影响性分析小小 结结0510152025123456789101112悉尼 伦敦 柏林 巴黎 纽约 东京 北京世界各国月降雨量比较 （6）重现期 投资加损失与重现期关系460004800050000520005400056000580。