降雨是一种自然过程，降雨时间和降雨量的大小具有一定的随机性，一般情况下，特大暴雨出现的概率较小，为排除产生严重危害的某一场大暴雨的雨水，必须建设具有相应排水能力的雨水管渠系统。雨水径流量是雨水管渠系统设计的重要依据，由于雨水径流的特点是流量大、历时短，可通过对降雨过程的多年（一般具有10年以上）资料的统计和分析，找出表示暴雨特征的降雨历时、暴雨强度和降雨重现期之间的相互关系，作为雨水管渠系统设计的依据。
2.4.1.1 雨量分析
1.降雨量
降雨量是指降雨的绝对量，用H表示，单位以mm计，也可用单位面积上的降雨体积来表示，单位以L/hm2表示。
在分析降雨量时，很少以一场雨作为对象，应对多场雨进行分析研究，才能掌握降雨的规律及特征。常用的降雨量统计数据计量单位有：
（1）年平均降雨量：指多年观测的各年降雨量的平均值。
（2）月平均降雨量：指多年观测的各月降雨量的平均值。
（3）最大日降雨量：指多年观测的各年中降雨量最大一日的降雨量。
降雨量可由专用的雨量计测得。这种雨量计是一种用于测量降雨量的仪器。我国是世界上最早使用雨量计的国家。早在500多年前的明朝永乐年间就制成了雨量计，并供全国各地使用。发展至今，测量降雨量，一般采用自记雨量计，其构造如图2.4.2所示。图2.4.3为自记雨量计的部分记录。
2.降雨历时
降雨历时是指连续降雨时段，可指一场雨的全部降雨时间，也可指其中个别的连续降雨时段。用t表示，其计量单位以min或h计。
3.降雨强度（暴雨强度）
降雨强度（暴雨强度）是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间内的平均降雨深度，用i表示，其计量单位为mm/min或min/h。
式中 i——降雨强度，mm/min；
H——降雨量，mm；
t——降雨历时，min。
图2.4.2 自记雨量计构造图
图2.4.3 自记雨量计实时雨量记录图
在工程设计中的降雨多属于暴雨性质，故称为暴雨强度，常用单位时间内单位面积上的降雨量q表示，其单位为“L/（s·hm2）”。在实际计算中，是以降雨深度表示的降雨强度i折算为以体积表示的降雨强度q。它是指降雨历时为t的降雨深度H的雨量，在1hm2面积上，每秒钟平均的雨水体积。设降雨量为每分钟1mm，则用体积表示的降雨强度q为
式中 q——暴雨强度，L/（s·hm2）；
167——折算系数。
降雨强度，是反映降雨状态的重要指标。降雨强度越大，其雨势越猛。经长期的观测证明，降雨历时越短，降雨强度越大。对于降雨历时短，降雨强度大的降雨，一般称暴雨。据气象规定：一日（24h）内的降雨量超过50mm或1h的降雨量超过16mm都称为暴雨。对雨水管道的设计具有意义的是找出降雨量最大的那个时段内的降雨量。因此要研究暴雨强度与降雨历时之间的关系。在一场雨中，暴雨强度是随降雨历时变化的。如果所取历时长，则和这个历时对应的暴雨强度将小于短历时对应的暴雨强度。
在推求暴雨强度公式时，经常采用降雨历时为5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min等9个历时数值，特大城市可以用到180min。另外，从图2.4.3中可知，自记雨量曲线实际上是降雨量累计曲线，曲线上任一点的斜率表示降雨过程中任一点瞬时的强度，称为瞬时暴雨强度。由于曲线上各点的斜率是变化的，说明暴雨强度是变化的。曲线越陡，暴雨强度越大。因此，分析暴雨资料时，必须选用对应各降雨历时的最陡那段曲线，即最大降雨量。由于在各降雨历时内每个时刻暴雨强度也是不同的，因此计算出各历时的暴雨强度称为最大平均暴雨强度。
4.降雨面积和汇水面积
降雨面积是指降雨所笼罩的面积，汇水面积是指雨水灌渠汇集和排除雨水的面积。用F表示，以公顷（hm2）或平方千米（km2）为单位。
任何一场暴雨在降雨面积上各点的暴雨强度是不相等的，也就是说，降雨是非均匀分布的。但城市或工厂的雨水管渠或排洪沟的汇水面积较小，一般小于100km2，在这种小汇水面积上降雨不均匀分布的影响较小。因此，可以假定降雨在整个小汇水面积内是均匀分布的，即在汇水面积内各点的暴雨强度相等。从而可以认为，雨量计所测得的点雨量资料可以代表整个小汇水面积的雨量资料，即不考虑降雨在面积上的不均匀。
5.降雨强度的频率和重现期
（1）降雨强度的频率。
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（2）暴雨强度的重现期。在工程设计中，通常用“重现期”来替代较为抽象的频率观念。暴雨强度的重现期是指某种强度的降雨和大于该强度的降雨重复出现的时间间隔。一般用P表示，其单位用年（a）表示，可按下式计算：
式中 P——暴雨强度的重现期，a；
N——观测资料年限，a；
m——观测资料年限内暴雨强度出现的次数。
重现期P与频率Pn互为倒数，即
2.4.1.2 暴雨强度曲线与暴雨强度公式
1.暴雨轻度曲线
在自记雨量计记录纸上选出每场暴雨进行分析，找出暴雨强度历时重现期的关系曲线，这就是雨量分析的目的。该关系曲线是确定雨水设计流量的依据。
一般的排水设计规定，在计算暴雨强度公式时一般要求有20a以上，最少有10a以上自记雨量计记录。雨量资料整理的方法：
（1）每年选取4～8场最大暴雨记录（丰水年多选几个，旱水年少选几个）。
（2）计算最大平均暴雨强度值，按规定的历时（一般对降雨历时规定为5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、120min），求出相应的最大平均暴雨强度，
（3）将历年各历时的最大平均暴雨强度不论年次按大小次序递减排列，选择年数的3～5倍的最大值约40个以上，作为统计的基础资料。
如某市30a自记雨量计记录。按上述规定每年选择最大暴雨强度值4～6个，将历年各历时的降雨强度按大小次序排列，选取资料年数4倍共120组各历时的暴雨强度排列成表2.4.1。
表2.4.1 某城市在不同历时的暴雨强度统计数据表
图2.4.4 暴雨强度曲线
在普通坐标或对数坐标上，以降雨历时t为横坐标，暴雨强度i（或q）为纵坐标，将选定的各重现期各历时的暴雨强度点绘在上面，然后将重现期相同的暴雨强度的各点连成光滑的曲线。这些曲线表示暴雨强度-降雨历时-重现期三者之间的关系，称为暴雨强度曲线。图2.4.4是根据表2.4.1的资料，用普通坐标纸绘制的暴雨强度曲线，由图2.4.4可知暴雨强度随历时的增加而递减。这种经验频率强度曲线精度虽不太高，但方法简单，用于重现期要求不高的雨水管渠的设计，使用也较方便。
值得注意的是：每条暴雨强度曲线中不同历时的暴雨强度是来自不同场次阵雨的同频率（或重现期）雨段，故暴雨强度曲线只表示同频率最大平均暴雨强度的规律，并不描绘暴雨强度的过程。
2.暴雨强度公式
暴雨强度公式是用数学形式表达i（q）-t P之间的关系的，可代替暴雨强度曲线的功能，在雨水管道设计中使用暴雨强度公式是很方便的。
暴雨强度公式的型式应符合暴雨的规律，并在统计与应用上简易、方便。目前国外学者已提出较多型式的暴雨强度公式。根据我国暴雨规律，我国规范建议用以下型式：
式中 q——设计暴雨强度，L/（s·hm2）；
P——设计重现期，a；
t——降雨历时，min；
A1、c、b、n——地方参数，根据统计方法进行计算确定。
本书附表5摘录了我国部分城市暴雨强度公式，设计时可供采用。对于目前尚无暴雨强度公式的城镇，可借用临近气象条件相似地区城市的暴雨强度公式。
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