第2章 暴雨分析计算

2.1 概述

2.1.1 主要任务

大部分径流是由降雨形成的，雨水是重要的自然资源，但是，暴雨也容易引起灾害。暴雨时可能造成积水、洪涝等现象，导致水浸、交通中断等事件的发生，严重时也会威胁人民生命财产安全。连续的暴雨过程造成水浸、山体滑坡等灾害的可能性更大。尤其是连续的暴雨到大暴雨甚至特大暴雨过程，往往造成严重的洪涝灾害，并出现次生的地质灾害，如山泥倾泻、山体滑坡等。

暴雨大小差别很大，最猛烈的实测暴雨世界记录为1970年11月26日，加勒比海瓜德罗普岛的巴尔斯特，1min降雨量达38.1mm；国内记录为1971年7月1日，山西太原地区古交市梅洞沟，5min降雨量达53.1mm。最大24h实测降雨量世界记录为1952年3月15日，南印度洋留尼汪岛的塞路斯，24h降雨量达1869.9mm；国内记录为1996年7月31日，受9608号台风影响，台湾嘉义县阿里山24h降雨量1748.5mm；内地记录为1975年8月7日，受7503号台风影响，河南中南部出现特大暴雨，驻马店泌阳县林庄24h降雨量达1060.3mm，南阳方城县郭林24h降雨量达1054.7mm，2004年8月12日，受云娜台风影响，浙江温州地区乐清市砩头24h降雨量达874.7mm。2007年8月9日至11日，受当年第7号热带风暴“帕布”、第8号热带风暴“蝴蝶”和热带辐合带的共同影响，雷州半岛持续降大到特大暴雨，雷州市唐家、龙门、北和、英利等镇一带出现了历史罕见的特大暴雨，暴雨中心幸福农场雨量站最大24h降雨量达到1188.2mm,为目前中国大陆最大24h降雨量实测记录最大值。

为采取有效措施，科学预防暴雨引起的灾害，需要了解未来暴雨的特性。降雨是随机事件，未来暴雨的大小与发生时间不确定，暴雨分析计算的主要任务是根据实测暴雨资料，分析暴雨随机分布特征，预测未来发生的不同频率的暴雨过程。

2.1.2 主要方法

根据暴雨事件特性与暴雨分析计算的主要任务，暴雨分析计算工作主要有3部分，一是通过频率计算对各种历时暴雨量的统计参数进行估计；二是利用地理综合法描述统计参数的地理分布规律；三是利用典型暴雨放大法给出几种主要频率暴雨的时程分配。在实测资料不够充分的情况下，还需要利用相关分析技术扩大样本容量。

（1）频率计算。暴雨分析计算将暴雨事件作为随机事件，一般假定不同历时暴雨变化规律服从P-Ⅲ型概率分布律，所以采用频率分析法，根据暴雨样本，确定不同历时暴雨的统计参数，对未来暴雨发生的可能性进行“概率预估”。暴雨分析计算提供的是对暴雨事件未来出现可能性（概率）大小的估计，并认为该事件在未来的任何时刻都是可能发生的，而且发生的可能性是相同的。

(2)地理综合法。按照暴雨现象的地带性规律与非地带性的区域差异，通过绘制暴雨统计参数的等值线图来揭示暴雨特征值的区域分布特征。在缺乏暴雨资料地区，可以根据暴雨统计参数的等值线图推求所求地点的暴雨统计参数特征值。根据地理综合法，可以进行对暴雨、特别是特大暴雨分析的移用。

（3）相关分析法。暴雨分析计算成果可靠性依赖于暴雨样本多少，为了增加暴雨资料的系列长度，提高系列的代表性，当暴雨样本较少时，需要利用其他资料来插补展延，一般采用相关分析法。相关分析是研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究变量之间的相关关系的一种统计方法。

（4）典型暴雨放大法。暴雨分析计算需要推求不同频率的暴雨过程，虽然有实测暴雨过程资料，但是目前只能对暴雨过程的某些时段雨量进行频率计算，求出不同频率不同时段的雨量，目前，根据不同频率不同时段的雨量推求不同频率的暴雨过程，一般采用典型放大法。典型放大法是从实测暴雨资料中选择合适的典型暴雨过程，采用同频率或者同倍比法进行放大。

2.1.3 主要内容

由实测暴雨资料样本推求统计参数，并进一步推求出不同频率的暴雨过程，需要经过资料审查与处理、暴雨量频率分析计算、典型暴雨过程放大等几个环节。

（1）暴雨资料的审查与处理。主要内容有对暴雨资料的可靠性、代表性和一致性进行审查，并选择样本，插补展延短系列暴雨资料，调查特大暴雨并确定其重现期等。

（2）暴雨量频率分析计算。这一个环节的主要内容有点雨量样本经验频率计算，暴雨频率曲线线型选择，暴雨频率曲线参数确定，点暴雨频率分析成果合理性检查；各种时段年最大面雨量的统计，面雨量资料的检查和插补展延，面雨量的频率计算，利用定点定面关系或动点动面关系由点雨量推求面雨量，面暴雨频率分析成果合理性检查；根据短历时（一般不超过24h）暴雨频率分析成果，推求综合反映不同历时、不同频率雨强的暴雨强度公式的方法，利用暴雨强度公式进行不同历时暴雨强度转换的方法。

（3）典型暴雨过程放大。主要内容有典型暴雨的选取原则，选择典型暴雨的方法，典型暴雨同倍比放大法和同频率放大法。