现代气候条件下,特定地区一定历时内可能发生的最大暴雨量。可能最大暴雨是根据已有的暴雨和气象资料,运用水文气象学理论和方法估算的最大暴雨值,估算可能最大暴雨是估算可能最大洪水的重要组成部分。
简史
推求可能最大暴雨的水文气象法始于美国20世纪30年代中期,不少国家在工程设计中应用。中国从50年代起开展这项工作,70年代水利电力部编制了中国可能最大24 h点雨量等值线图。1979年水利部和电力工业部颁发的《水利水电工程设计洪水计算规范》正式把水文气象途径估算可能最大暴雨列入了规范。
现代气象科学关于暴雨物理机制还不足以精确计算暴雨的可能最大值,因而对可能最大暴雨的估算值需进行多方面的合理分析,以及与已有观测到的特大暴雨记录进行比较,在空间上可推广到气象上和地形上可以比拟的地区,在时间上可包括历史上曾经发生过的特大暴雨,这些对可能最大暴雨的估算都是很有参考价值的。
详细释义
可能最大暴雨
probable maximum precipitation
现代气候条件下,给定流域面积上一定历时内物理上可能的最大雨深,记为PMP。美国陆军工程兵团和美国国家气象局曾合作研究产生极大暴雨的气象,1939年首次提出特定流域可能最大暴雨的估算方法。事实上,可能最大暴雨是一种不采用概率的
设计暴雨,主要用于推求设计流域的
可能最大洪水。推求可能最大暴雨在理论上的困难是既难于确切论证它是可能发生的,也难于论证它是不可能被超过的。
估算方法
估算可能最大暴雨的方法有以下几种。
①暴雨物理因子放大法:这种方法是将实测的典型大暴雨的有关物理因子放大至历史上曾经发生过的最大数值。例如水汽含量放大,或水汽含量与降水效率联合放大。
②暴雨移置法:系将设计流域附近的历史特大暴雨,在论证其可移置后移至流域内能够产生最恶劣洪水的位置,同时并做适当的调整。
③暴雨深度的外包线法:将多次大暴雨同一历时的雨深与降雨面积关系点绘在同一图上(见图),画出其外包线。外包线上的数值即代表该历时与降雨面积上的可能最大暴雨值。
以上三种方法又可结合使用,以求得数量上更大的暴雨。对于大流域长时段的可能最大暴雨,还可使用组合暴雨法和水汽输送法。组合暴雨法系将同一流域内历史上发生于不同时间的特大暴雨,在论证其可能相继持续发生时,将其衔接起来。水汽输送法系将进出流域的水汽量,通过组合分析,分别取其极大和极小值而得。由于高空气象资料稀少,此种方法只适用于推求大的区域(或流域)和长时段的可能最大暴雨值。此外,估算可能最大暴雨还有统计的方法。
水文气象法计算步骤
作为计算设计洪水的另一种途径,称为水文气象法。其基本点是:广泛收集流域内外的暴雨气象资料,深入研究各次暴雨的特性,尤其对暴雨的特大值作详尽的天气系统分析、暴雨移置判断等工作,并采用外推放大、外包等方法适当处理,以达到可能最大暴雨的水平。计算的主要步骤包括典型暴雨选择、典型暴雨放大和外包处理。
典型暴雨选择
在分析研究各场暴雨资料的基础上,结合工程的设计要求,选定典型暴雨。根据暴雨资料来源的不同,典型暴雨可分为当地暴雨、移置暴雨和组合暴雨3类。
(1)当地暴雨。为本流域实测或调查到的实际发生的大暴雨或特大暴雨。
(2)移置暴雨。为外流域移置来的大暴雨或特大暴雨。移置的条件为:①天气气候上能发生相似特性的暴雨;②地形上基本相似,如两地的高程或地理位置不同,可作适当修正。
(3)组合暴雨。适用于推求大面积、长历时的可能最大暴雨,即将两场或两场以上的暴雨按天气气候学的原理,合理的组合在一起,构成一场新的暴雨作为典型暴雨。
典型暴雨放大
根据各场典型暴雨成因分析得出的气象因子进行放大。放大的方法有水汽因子放大、动力因子放大以及水汽和动力因子联合放大3种。
(1)水汽因子放大。常采用可降水作为放大指标。
(2)动力因子放大。常采用风速、辐合上升速度等作为放大指标。
(3)水汽和动力因子联合放大。常用的有可降水和风速联合因子放大、水汽输送率放大等。
对组合暴雨的放大,一般只按其中主要一场暴雨的气象因子进行放大。
确定放大指标常用两种方法:一是选择历史上出现过的最大值;二是对放大采用的气象因子作频率计算,选择某一较小频率如五十年一遇或百年一遇的数值作为放大最大值。
外包
上述初步估算的成果,由于资料条件限制,由一场暴雨放大或放大移置来的暴雨,有时不能保证其成果达到可能最大暴雨的水平。在某些工程的可能最大暴雨计算中,用外包的方法以求达到可能最大暴雨水平的数值,即将多场放大的暴雨及放大移置来的暴雨,绘制成暴雨的时、面、深外包线,在该外包线上读得的可能最大暴雨值,可体现可能最大暴雨水平的数值。这种外包线既能插补未发生或未测到的数值,也能协调各时段及各种流域面积上的数值。