水文分析计算中的暴雨量评价

9.2.1.1　点暴雨选样

（1）暴雨测站选择。流域内点暴雨测站的选取一般根据分析计算目的、测站在流域内的代表性和暴雨资料系列的长短等条件确定。

由于暴雨在流域内的时空变化较大，计算流域设计点雨量，应选取观测资料系列较长、流域内站点的代表性较好、能较好地反映流域的面雨量特征的测站，并注意地形地貌等因素对测站代表性的影响。

为分析绘制点雨量等值线图的雨量站选取，应充分利用已有的雨量资料，要求测站大体均匀分布于流域各部分，要照顾各种类型的地形，如平地、山坡、山脊、背风坡等，各种历时的暴雨计算测站的数量与密度应基本一致。

（2）暴雨选样方法。年最大暴雨选择原则要求选取系列产生的物理条件基本相似，符合数理统计独立同分布的假定。不宜将成因明显不同的雨量组成为一个系列，如发生在非汛期的降雪量应予以剔除。有些地区降水成因年内具有明显的季节性变化，如江淮沿海地区的梅雨和台风雨，可以按分期暴雨的划分分别选样，也可混合选样。

暴雨选样方法是在各年内分别选取某固定历时（时段）的年最大暴雨量，即为年最大独立取样原则选样。年最大选样法取得的暴雨资料系列一般认为是独立、同分布的，选样简单。但年内次大及其后排位暴雨被忽略，使小重现期部分（重现期小于2年）的暴雨强度偏小。水利工程设计一般用于推求的暴雨洪水重现期较大，故该法应用广泛。

除年最大值选样方法外，还有年超大值法、超定量法和年多个样法等非年最大值法。超定量法根据规定的雨量门槛值，从历年资料中选出超过门槛值的全部暴雨；年多个样法各历时从每年选择6～8个最大值，然后统一排序，取资料年数3～4倍的最大值作为统计的基础。非年最大值法特点是不会遗漏较大暴雨，在小重现期部分比较真实地反映了暴雨的统计规律，可用于计算一年几遇的设计暴雨，以满足城市排水设计等要求。

年超大值法为在n年中选用最大n个样本，多雨年可多选，小雨年可能无暴雨入选。年超大值法的概率Pe与年最大值法的概率P具有下列关系

（3）暴雨统计时段。暴雨统计时段可根据流域特征、资料条件及工程设计需要，从10min、30min、1h、3h、6h、24h（或1d）、3d、7d、15d、30d等时段中选取几个时段。集水面积1000km2以内的小流域，一次洪水的主要暴雨历时较短，远小于洪水历时，一般在24h以内。5000km2以内的流域洪水一般由3d暴雨形成。大流域一次洪水过程时间较长，暴雨统计历时亦较长，其中1d、3d、7d暴雨量是一次暴雨过程的核心部分，直接形成所求设计洪水过程，更长时段的分析是为了计算暴雨核心时段前的流域蓄水情况，即前期雨量Pa，它通常影响流域洪水的基础部分，对设计洪水有间接影响。

年最大时段雨量尽可能根据分段观测间隔时间较短的雨量资料选取，以便滑动选取最大值。人工观测的雨量站，统计暴雨历时内如果有3个以上子单位时段的观测雨量资料，一般可保证取得足够精度的滑动最大雨量。有自记雨量站可从自记雨量记录中滑动选取。少数年份资料不能满足滑动选样要求，可参考相邻自记雨量站的累积曲线、观测间距较短雨量站的累积曲线或邻站的分段雨量比例，改正本站的时段雨量。

利用日雨量资料推求最大24h雨量可借用邻近站已有的两者比例关系，24h与最大日雨量的比值一般为1.03～1.15。

（4）暴雨资料系列长度。暴雨频率计算要求暴雨系列尽可能长些，能更好地反映暴雨的总体分布特征。《水利水电工程设计洪水规范》（SL44—2006）规定资料系列应在30年以上。我国雨量站多建于20世纪50年代，系列约为50年，少数站可达百年以上，但自记雨量站记录的短历时雨量资料往往不足30年。根据暴雨地区综合规律，邻近地区发生的特大暴雨可以适当移用。

（5）资料插补延长。如实测暴雨系列较短、系列不足30年或实测期内有缺测年份，应尽可能利用邻近站的资料进行插补延长，插补的重点是大暴雨年份。由于暴雨的局域性，同次暴雨雨深随距离的变化较大，一般来说，相邻站暴雨的相关关系很差。因此，年最大时段暴雨量资料一般不宜用相关法插补，插补延长方法如下：

（1）缺测站与邻站距离较近，地形差别不大时，可直接移用邻近站的资料。

（2）当相邻站雨量相差不大时，可采用相邻各站雨量的平均值插补。

（3）缺测站四周有较多测站，在雨量较大时可绘制一次暴雨或相同时段雨量等值线图插补。（4）当小面积流域暴雨与洪水相关关系较好时，可利用大洪水资料插补流域面暴雨量。也可通过暴雨的点面换算关系，换算成点暴雨。

9.2.1.2　暴雨系列代表性分析

参见2.7。

9.2.1.3　特大暴雨的移用

从暴雨发生的成因来说，在暴雨特性一致区，观测到的一次特大暴雨将来也可能在该地区的其他地方发生。暴雨系列中有无特大暴雨资料直接影响到频率计算成果的准确性与代表性，移用邻近地区已经发生的特大暴雨是十分必要的。

暴雨移置的概念最早是在可能最大暴雨中提出并应用的，主要应用于非山丘地区，基本原理亦可用于点暴雨分析计算。暴雨移用时，要分析本地区与特大暴雨发生地气象、地形等条件的相似性，从气象成因上讲，两地主要暴雨天气系统应无明显差异。

在平原或高原平坦地区，暴雨统计参数地域变化较小，在直线距离不大时，直接移用特大值可不作修正。如地形复杂，暴雨统计参数地域变化较大，则应进行适当改正。如沿山脉走向移用特大暴雨，基本上可不作改正；如在垂直于山脉的方向移动，则移动范围要作严格控制，而且要作数量调整。短历时暴雨移置范围较大，长历时暴雨移置距离不宜过大。

移置到设计流域的暴雨重现期采用原暴雨发生地点特大暴雨估算的重现期。

9.2.1.4　特大暴雨重现期考证

防汛部门一般将重现期超过50年的暴雨洪水称为特大暴雨洪水。这里所说的特大暴雨是指当地从未记录到的或很少有机会发生的暴雨，一般是超本地区历史记录的暴雨。

实测暴雨资料通常变幅不是很大，若不出现特大暴雨，统计参数期望值Ex和变差系数Cv往往偏小。因此，特大暴雨对频率分析有重要影响。如河南中部地区在1975年以前的最大24小时记录为586mm，但1975年8月出现了1060.3mm的新记录。这些特大暴雨记录在频率计算中加入系列后，使设计成果大幅度变化，板桥水库100年一遇面平均雨量加大了46%。

虽然大多测站系列中缺乏特大暴雨资料，但有些测站在不太长的系列中出现重现期远远大于按系列年数求得的重现期。这时，必须在计算前对特大值先行处理。

根据设计暴雨计算要求，暴雨特大值可以从降水历时、降水面积、降水发生地区多年暴雨统计特征、降水记录长度等方面综合考虑。具体来说，一个暴雨数据可以与其他暴雨经验频率点据对比：是否“高挂灯笼”、异常突出；暴雨考证重现期是否大大超过系列年数；与系列中次大点据及均值的偏离程度等，从而判断该暴雨是否为特大暴雨。此外，通过与邻近地区暴雨记录比较，特大暴雨明显高于邻近地区，在实测和调查最大点雨量分布图上，明显大于周围暴雨特性相似地区的最大记录。

特大暴雨的重现期一般远大于实测系列年数，但难以直接考证。往往只能通过小河洪水调查并结合当地历史文献有关灾情资料的描述来间接分析判断。一般可认为该次暴雨所形成洪水的重现期与暴雨重现期相同。当流域面积较大时，如时面雨型分配比较特殊，会导致降雨重现期与洪水重现期出现巨大差别。这时不宜简单地将洪水重现期移用于暴雨。

短历时暴雨统计参数的地域变化相对较小，设计值的地域变化也较小，可从暴雨一致区的范围分析特大暴雨重现期的相对大小。如某次暴雨在一个面积较小的范围内为地区最大值，则其重现期不宜定得过高。而有的暴雨在面积较大的范围内属最大值，则其重现期可定得较长。可相应参考区内暴雨记录的总站年数估算。

9.2.1.5　暴雨统计参数估计

暴雨频率计算的方法与设计洪水基本相同。我国水文学者利用全国各地多数雨量站、水文站资料分析，结果表明P-Ⅲ型曲线能在频率曲线图上较好地拟合绝大多数测站实测暴雨资料。《水利水电工程设计洪水规范》（SL44—2006）规定采用P-Ⅲ型，特殊情况，经分析论证也可采用其他线型。点暴雨量的统计参数在一个地区内比较一致或呈连续渐变的分布，适宜采用地区综合法。

暴雨统计参数可通过前述的多种参数估计方法确定。均值计算值相对较为稳定，一般可采用计算值而不再进行修正。但对于资料年数较少，经系列代表性检查属于明显偏丰或偏枯期，则宜借用邻近丰枯变化相似的长系列（N年）测站与本站同步n年系列均值的比值关系进行修正。

我国在20世纪50年代曾根据各大城市最大1天雨量长系列资料在全国范围内对Cs／Cv作地区综合，一般采用Cs＝3.5Cv。随着资料积累和工作深入，其后发现Cs／Cv值有地区差别，例如东南沿海热带气旋暴雨区，Cv大，Cs／Cv值较小，Cs＝3Cv；沿海山脉以西内陆梅雨为主的地区，Cv较小，Cs／Cv则较大，Cs＝4Cv。实际工作中如未经充分论证，通常均取Cs＝3.5Cv。

9.2.1.6　合理性检查

暴雨资料系列一般不很长，而推求的设计值重现期数十倍于资料系列长度，同时暴雨Cv值又比较大，单站分析的统计参数及设计值的抽样误差较大，因此，有必要对计算结果进行合理性检查，必要时作适当调整。

（1）邻近地点特大暴雨重现期检查。对计算测站附近已发生的特大暴雨用本站的参数计算其重现期，如发现重现期很大，应在更大范围内检查其突出的程度，并对两者之间的暴雨特性差异进行多方面分析，检查其合理性。

（2）与邻近地区长系列测站分析成果进行对比分析。如邻近地区具有代表性较好的长系列雨量站资料，应根据两者地形、地貌、气候等条件的对比，检查其统计参数是否合理。

（4）设计值与国内外最大暴雨记录比较，宜将本站稀遇设计成果（如万年一遇设计值）与同类气候和地形条件地区以及全国和世界暴雨记录比较，分析论证其合理性。

9.2.1.7　地区综合

点暴雨量的统计参数和设计值在地区上随着地形、地貌和气候变化而逐渐变化。若不考虑小尺度地形影响，参数的地域变化应当是连续的。由于一次暴雨过程雨深随距离的变化梯度很大，特别是大暴雨和特大暴雨出现的随机性很强，根据几十年资料分析得出的单站点暴雨统计参数具有较大的抽样误差。表现为同一地区各站统计参数估计值的地域分布受特大值影响，往往表现为高低值相间混杂，没有规律可循，即使在平原或高原等地形平坦地区往往也如此。因此，必须通过地区内众多测站统计参数的地区综合分析。以降低单站计算成果的抽样误差。

目前常用方法有两类，即分区综合法和统计参数等值线图法，前者适用于气候、地形条件基本一致的小区域，后者适用于气候条件变化大的大区域，要求测站较密，资料较多。在具体分析工作中还可将这两种方法联合应用，即先划分小区作分区综合，再利用分区综合成果，结合单站的参数进行综合。

地区综合分析是提高设计暴雨精度的重要手段，除统计参数确定外，还广泛使用于设计暴雨分析的其他众多方面，包括暴雨时—面—深关系、设计雨型等。

（1）分区综合法。对于地形和气候条件比较一致的地区，可采用分区综合法。其基本假定是位于同一分区内的各雨量站，具有一致的暴雨概率分布函数，对于各站实际计算分析的统计参数之间的差异，可以认为主要是因各测站暴雨发生的随机性及其抽样误差，可以通过地区综合的方法将抽样误差消除，求得地区间的总体分布参数。因此，分区内气候条件、地形地貌条件必须基本相似，范围不宜过大，区内实测和调查最大雨量可以移用。

参数综合方法有参数平均法和同频率中值法。

（2）统计参数等值线图。暴雨特征值受到地形气候要素影响具有明显的地域变化时，分区综合法就难以应用，如要考虑较大范围内暴雨特性的连续变化，就需要使用暴雨统计参数等值线图法。

我国20世纪80年代在充分利用众多实测和调查暴雨资料的基础上，编制了全国和各省市历时为10min、1h、6h、24h和3d暴雨统计参数特征图。2004年又在过去成果的基础上，将系列延长至2000年，完成了新的10min、1h、6h、24h和3d暴雨统计参数等值线图。这些成果在无资料地区水利水电工程设计中得到了广泛应用。

综合分析需搜集本地区及邻近地区的所有暴雨观测和调查资料，将单站的统计参数点绘在地形图上，作为绘制等值线的基础。

1）选择一批代表性好、资料系列较长的测站作为重要控制点。

2）分区综合值。根据地形、气候条件，将暴雨特性一致的小范围划分为若干个分区，分别对分区成果进行综合，并点绘分区综合成果。

3）实测和调查最大点雨量分布图。将所有的大暴雨资料，包括记录年数很少的短期站资料中的大暴雨值及调查暴雨资料填在图上。在绘制参数等值线时进行对照，对那些本站并未出现大暴雨而附近已经出现特大暴雨地点的参数，绘线时可适当提高。同时注意与邻近地区比较，非常突出的暴雨点据可能受其他偶然因素影响，而应适当调整。

4）由于单站值可能包含有较大的抽样误差，切忌盲目要求等值线通过全部点据，不合理地勾绘成众多小范围的高区或低区。勾绘等值线时必须紧密结合地形、气象条件的变化，使等值线走向总体上能反映暴雨参数的地区变化规律，主要依据大多数站点群趋势，避免单纯地通过单站参数值。

5）参数等值线图的检查与修改。主要为分析等值线的大范围的走向与趋势是否合理，与地形气候条件是否协调。对发生的实测和调查最大点雨量进行大暴雨稀遇程度检查，分析图上Cv是否偏小。对多种标准历时的暴雨统计参数等值线图，进行统计参数与设计值随历时变化的检查。与小河水文站实测和调查大洪水的重现期进行对比分析，检查暴雨参数的合理性。