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近年来,城市特大暴雨等极端天气事件越来越多,暴雨引发的洪涝灾害已成为影响城市建设安全、经济社会平稳发展与居民生活安定的主要气象灾害。随着北京城市化进程加快,不透水下垫面的大幅度增加导致城市内涝时有发生,这给城市雨水系统规划、建设和管理带来严峻挑战。在城市排水设计和防洪排涝中,关键是设计洪峰流量的计算。不同类型的降雨过程即降水雨型,得出的洪峰流量可能有较大差异。此外,本文利用1961—2004年44 a北京观象台逐分钟降雨资料,采用模糊识别法对北京降雨过程进行雨型划分,以期得到北京雨型特征,并选取3种概率分布模型计算北京地区多年降雨过程中不同历时降雨极值的重现期并进行对比分析,为城市积涝预报预警、给水排水、防涝规划、工程设计与建设等提供科学支撑,也可对城市规划设计标准可提供非常重要的参考。1资料处理与研究方法 1.1资料及处理本研究选取北京观象台（116°28′E,39°48′N）作为研究站点。根据《降水量等级》（GB/T 28592-2012）[1],本文以20:00—20:00（北京时,下同）1440 min降雨量大于等于50.0mm作为一场暴雨过程,并利用模糊识别法和统计分析法分析雨型特征。不同历时降水极值及其重现期的计算,采用《城市排水工程设计——暴雨强度公式编制技术指南》中的方法,分别选取5、10、15、20、30、45、60、90、120、180 min共10个历时,提取每年前10个年最大降雨量进行降序排列后,选择资料长度的4倍作为概率计算的基本资料。由于近年来城市设计排水系统的重现期取值常大于1 a,因此本研究重现期分别选择2、5、10、50、100 a[2]。1.2雨型分析方法对于降雨过程而言,每一场呈现出不同的降雨特征。包高马佐娃等[3]根据对降雨过程的大量统计分析,将其概括为7类雨型,单峰型雨型,其峰值分别位于前部、后部和中部;均匀型雨型;双峰型雨型。1.3降雨极值概率分布模型对不同城市降雨极值概率分布模型进行分析时,一般应根据不同地域的特点采用不同的概率分布进行概率曲线拟合[4]。本文分别采用指数分布、皮尔逊Ⅲ型和耿贝尔分布对北京不同历时的降雨极值概率分布进行拟合并作比较,利用K-S方法对三类概率分布进行检验。此外,计算经验分布和实际分布之间的相关系数（r）,将其作为进一步选择分布函数的参考标准,以确定哪类概率分布更适合计算北京地区不同历时下降雨极值的重现期。2结果与分析2.1北京地区暴雨日数的分布特点为了获得北京地区降雨过程的特征,以24 h（20:00—20:00时）日降水量大于等于50.0mm作为划分标准,筛选出1961—2004年内所有暴雨过程。结果表明,暴雨80场,其中大暴雨10场,占总场次的12.5%。暴雨日数年代际差异较大,平均每年出现1.8 d,最多可达5 d,最少无暴雨日。2.2暴雨雨型统计将本文选出来的80场降雨过程划分为6个阶段,得到不同降雨过程的雨型。分析可知,北京地区暴雨多单峰型,占80%以上,而均匀型和双峰型较少。这与岑国平等[5]采用模糊识别法分析北京卢沟桥雨量站雨型所得到的该站单峰型雨型居多的结果相一致。而不同月份7类雨型的分布并不一致,6月双峰型雨型,7—9月应重点关注单峰型雨型。2.3暴雨雨型分析通过分析上述80场降雨过程的时程图,发现北京地区降雨的高值区主要集中在00:00—06:00和12:00—18:00,这与李建等[6]利用北京市1961—2004年逐时自记降雨资料得到的北京夏季降雨日变化存在的两个峰值区分别位于午后至傍晚和清晨的结论相一致。单峰型雨型相对于双峰型、均匀型而言,雨量更集中,且更易造成城市洪涝。可见,在一些对暴雨比较敏感的区域,如城市、机场等进行城市防洪时,应重点考虑单峰型雨型[7]。2.4不同历时降雨极值重现期估计在实际工作中,对于每场降雨过程仅仅掌握其演变过程是不够的,还需揭示降雨平均强度与最强时段出现的规律。本文选取北京不同降雨历时（5、10、15、20、30、45、60、90、120、180 min）的年最大降雨量作为统计样本。分别利用指数分布、耿贝尔分布、皮尔逊Ⅲ型进行概率分布模拟。分析各短历时降雨极值表明,北京5、10、15、20、30、45、60、90、120、180 min短历时降雨极值分布不服从指数分布而服从皮尔逊Ⅲ型,由皮尔逊Ⅲ型计算的短历时重现期降雨量能较好地描述北京年最大分钟降雨量。北京重现期降雨极值随着历时增加而增大。2100 a不同重现期内,10 min降雨极值取值10.422.6 mm,60 min降雨极值取值22.359.2 mm,180 min降雨极值取值53.089.8 mm。3结论与讨论城市降雨雨型和降雨历时极值的确定,对城市有效开展防洪排涝具有重要意义。北京地区降水由于受多种天气系统、地形和城市热岛效应等因素的综合影响,降雨时空分布不均匀,以致至今尚无统一的降雨极值概率分布模型。本文根据北京观象台1961—2004年逐分钟自记降雨资料,利用模糊识别法和统计分析方法进行雨型划分,并选取适当的概率分布模型进行短历时降雨极值及其概率分布统计分析,计算了不同短历时下的降雨极值的重现期。研究发现,总体上北京地区降雨类型多为单峰型,这种雨型往往雨量集中、雨强大。因此,在实际工作中应考虑不同单峰型（峰值位于前、中和后期）降雨对城市防洪排涝工作的影响。此外,皮尔逊Ⅲ型概率分布能很好地拟合北京不同历时下重现期降雨量,这对北京市开展积涝预防和科学排水具有重要意义。