摘要：暴雨强度公式是当前市政排水设计的重要公式，通过相应的公式能够为城市排水系统的设计提供数据保障。尤其是雨水排放系统，必须将城市的降水情况作为管网设计的首要参考对象，才能对排水系统做出进一步研究。而随着降雨水文资料的累积，各城市逐步将年最大值法作为推求暴雨强度公式的最佳方法，但该公式并非具有固定形式，而且不同地区的暴雨强度公式有所不同。只有对各地区暴雨强度公式做出深入分析，才能有效其合理地运用在市政排水设计中。
关键词：年最大值法；暴雨强度公式；市政排水设计；影响
城市降雨情况是影响排水设计的重要因素，而在排水设计中估量降雨情况的最佳公式是暴雨强度公式。在暴雨强度公式的分析过程中，不同的暴雨选择方式会影响到公式的各项系数，使得各地区的暴雨强度公式差异较大。现阶段大部分城市采用年最大值法和年多个样法来推求暴雨强度公式。但随着降雨水文资料的增加，局部地区开始用年最大值法代替年多个样法，其最终目的在于提高市政排水系统的稳定性和效益性。为进一步分析年最大值法推求暴雨强度公式对市政排水系统的影响，本文将对福建省诏安县的暴雨强度公式展开研究。
一、以福建诏安县为例的暴雨强度公式对比
1、两种暴雨强度公式
诏安县地处南方，所在地带具有明显的亚热带海洋性季风气候，每年降雨量要比其他大部分地区多，是研究年最大值法和年多个样法的典型地区。现如今诏安县逐渐将年最大值法运用到排水设计的暴雨强度公式中，一方面是为了更新设计方案，另一方面则是让雨水排放系统的设计变得更加精准、合理。用年最大值法推求诏安县的暴雨公式如下：
其中q为暴雨强度，T为重现期，t为降雨历时。而用年多个样法推求诏安县的暴雨公式如下：
两种公式虽然在结构上相同，但由于其取样方式不同，使得各项系数也存在差异。年最大值法的取样方式是每年在各个降雨历时取一次降雨强度的最大值，一般年最大值的取样至少要考虑城市二十年以上的降水情况。而年多个样法的取样方式则是每年选取城市7场左右的最大降雨情况，并按降雨历时将其从小到大进行排序。虽然年多个样法的取样量较多，并且数据相对独立，但是工作量较大，不利于市政排水设计的高效进行。
2、重现期在暴雨强度公式中的变化
在相同暴雨强度条件下，不同暴雨强度公式中的重现期有所差异。在市政排水设计过程中，一定要对两种暴雨强度公式做出分析，判断出重现期在不同年限内的变化情况，随后才能将可行性数据与排水设计工作相结合。若以暴雨强度作为因变量，重现周期作为自变量，并带入5、10、15、45、60分钟的降雨历时，会发现年最大值法和年多个样法的重现期在某个降雨历时点出现交叉变化。通过计算，能够发现当降雨历时小于15分钟时，在暴雨强度相同的情况下，年多个样法对应曲线的重现期要比年最大值法低，并随着降雨历时在5到15分钟内不断增大，其重现期的差值越来越小，当跃过15分钟时，年多个样法的重现期将超过年最大值法，并且两者差值逐渐趋于稳定。这就使得市政排水设计不仅要考虑到不同暴雨强度公式的对比分析，还要考虑重现期的差异对排水系统排水能力的影响。例如，上海市区的排水系统曾以0.5的重现期作为排水设计标准，导致市区在大暴雨的影响下，出现大量路面积水，影响到市区的交通状况。这种情况恰好是只采用年多个样法估算暴雨的重现期，缺乏对年最大值法的对比研究。
3、暴雨强度公式对排水设计的影响
暴雨强度公式中的重现期对排水设计影响较大，因为暴雨重现期是设计人员判断暴雨强度的重要依据，在设计城市中不同地区的排水管、排水渠道时都需要结合暴雨重现期，才能有效发挥出排水设施对暴雨天气的治理效果。具体而言，重现期影响到雨水管网的管径大小、数量以及分布情况，甚至后期的工程造价。以诏安县近年来的雨水管网设计为例，会发现在设计过程中，相关设计人员充分将重现期考虑进来，在原有的设计基础上，提高了排水管道的排洪防涝能力。而传统上，诏安县部分地区在排水设计工作中没有深入分析重现期对排水系统的影响，在使用年多个样法推求暴雨强度公式的过程中，降低了取样年限，导致设计出来的排水系统无法有效发挥出抗洪抗涝的作用。而现阶段，诏安县加对排水系统的设计工作加以重视，在用暴雨强度公式计算暴雨强度的过程中，不仅增加了取样年限，还加大了各降雨历时中对重现期的分析力度，有效提高了梅园路、玉峰路等城区排水系统的排水能力。
二、市政排水设计中两种暴雨强度公式重现期的关系
以上是年最大值法所得重现期TM与年多个样法所得重现期TE的转换公式。重现期的转换公式对排水系统中新旧工程的衔接具有重要作用，不仅能够为重现期的最终设定提供参考标准，还能够促进旧工程向新工程的转化。但要注意的是，该转换公式只能体现年多个样法和年最大值法重现期的初步关系，并不能作为市政排水设计的绝对标准，为此，在设计工作中，常用最大值法的重现期与转换公式所得重现期作比较，随后结合偏差状况，设定最合理的标准。
将转换重现期的降雨历时设定在5到20分钟内，并计算出平均值，随后对年多个样法、年最大值法以及转换公式法所求的重现期进行比较，会发现当重现期小于10年时，在相同暴雨强度条件下，转换公式所得重现期与年最大值法所得重现期均高于年多个样法。此外，转换公式所求重现期与年最大值法所求重现期存在较大差异，并且差值不稳定，无法设定修正系数。为此，在使用转换公式求年最大值法的重现期时，最好是年多个样法重现期超过10年的情况，否则由于重现期误差较大将会导致排水设计不够合理。对于诏安县的暴雨强度公式，当重现期超过10年，年最大值法与年多个样法所得重现期将会出现交叉变化，尤其在降雨历时超过15分钟时，在暴雨强度相同的条件下，年多个样法所得重现期将高于年最大值法。若诏安县没有制定新的暴雨强度公式，那么转换公式所得重现期只能作为一种参考依据，不能决定重现期的最终设定值。因此，在市政排水设计工作中，还要将两种暴雨强度公式进行对比分析，才能提高排水设计的稳定性。
三、暴雨强度公式影响下的新旧工程衔接
年最大值法推求暴雨强度公式刚运用到排水设计中，还没有普及到全国各地，因此缺乏相关水文资料，不利于重现期的设定。在用年最大值法代替年多个样法时，要适当提高重现期标准，才能保证排水设计的合理性。例如，传统上我国雨水管渠的重现期最低标准为0.33，而再改用年最大值法后，将标准提高到了0.7。对于诏安县，当前已建的雨水管渠，以年多个样法为主，采用重现期为1年的标准展开规划设计。若过渡到年最大值法，则需要将重现期提高到2年，才能展开排水设计工作，否则，按照最新规范的重现期展开设计，将会在无形之中降低设计标准。因此，城市要想采用年最大值法设定重现期，既需要与年多个样法进行比较，也要结合该地区的最新设计规范。
四、结语
近年来，各地区的排水设计逐渐将年最大值法运用到暴雨强度公式中，其中公式所求的重现期是影响排水设计的关键因素。传统上市政排水设计采用年多个样法设定重现期，但随着水文资料的不断累积，排水设计逐渐过渡到用年最大值法求重现期。在设定重现期标准时，相关技术人要对两种公式所求的重现期进行对比分析，并结合当地最新规范，设定出最佳重现期，以促进市政排水设计工作的高效展开。
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论文作者:李文静,张鑫龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/29
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