2.1　典型区域临界雨量计算

2.1.1　典型区域的概念

典型区域确定应考虑的主要条件如下：

（1）区域内应有一定数量的雨量站点（平均单站控制面积在200km2以下，资料条件差的地区可适当放宽），且分布比较均匀；具有较完整、详细的山洪灾害历史发生记录或调查资料；各站点具有时间序列较完整的雨量资料，一定的地质资料、水文资料和气候资料。

（2）区域内人口密度较大，具有典型山洪灾害地理特征，山洪灾害频繁，受灾情况严重。

（3）典型区域可以是一个流域，也可以是一个区域，在划分典型区域边界线时，区域内可包含若干条完整的流域面积不超过200km2的小流域，应尽量避免将小流域分割开，区域内的地质条件和气象条件相差不大。

2.1.2　资料收集

典型区域确定后，开始收集、整理典型区域的自然地理概况、水文气候特征、流域及河道特征资料。

自然地理概况资料主要包括流域的地理位置、地形地貌特征、支流（沟）水系分布情况等。

典型山洪灾害区域特征资料主要包括流域面积、河道长度、河道比降等。

多年平均降雨概况，即多年平均每个月的雨量分布。

典型山洪灾害区域各种比例尺最新地形图，根据规划区1：5万或1：1万地形图量算区域控制断面以上流域及河道特征值。

收集典型区域内现有气象台（站）、雨量站、水文站（包括水文实验站和水位站）的分布情况，并按统计各站的观测内容、观测系列；按1：100万比例尺绘制本省站网水系分布图，并将站点标注在图上，以全面了解区域内的气象、雨量及水文（水位）站点分布情况。

收集典型山洪灾害区域内气象、雨量、水文测站历年气象、雨量及水文资料观测方法、资料整编、有关系数（如浮标系数）取用情况等；并收集水文、水位站基面及各种基面之间的转换关系等。

收集典型区域已有的最新暴雨等值线图、暴雨统计参数等值线图，包括最大10min、30min、1h、3h、6h、12h、24h暴雨等值线图和对应的统计参数（均值、偏态系数Cv、离差系数Cs）等值线图。

收集典型区域山洪灾害多发期雨量站历年降雨资料，内容包括山洪灾害多发期逐日降水资料、历年分时段最大降雨量的特征值（包括10min、30min、1h、3h、6h、12h、24h最大降雨系列）及降雨过程，暴雨中心位置及笼罩面积等。

历史山洪灾害水文气象调查资料，包括降水资料、有关研究分析报告、山洪灾害区域内及邻近区域降雨持续时间、降雨强度、山洪灾害发生过程总雨量和强降水发生前的异常天气特征等，以及历史洪水水位和实测成灾洪峰水位、洪峰流量、发生时间、历史暴雨和历史成果的可靠程度评价、山洪灾害发生过程、暴雨开始至灾害发生的时间间隔、各地方期刊中有关山洪灾害的描述等。

收集历次山洪灾害对应的区域内降水过程的逐时段降水资料，统计过程总雨量、逐时段降雨（10min、30min、1h、3h、6h、12h、24h）最大降雨量。

收集典型区域山溪洪水灾害分析有关的水文资料，主要有水位、流量、河道比降、纵横断面、已有的历史暴雨洪水调查资料及有关山洪记载的历史文献资料等。其中，水位资料为山洪灾害发生期洪水位要素摘录表；流量资料为山洪灾害发生期洪水要素摘录表。收集实测洪水比降、根据实测资料率定的河道糙率等。

若区域内尚有未调查的暴雨、洪水及灾情时，应对其进行详细调查；或虽曾进行过调查但近期又出现山洪灾害时，应进行补充调查。调查内容应尽可能细致，包括致灾暴雨发生的开始时间、暴雨持续时间、暴雨量级、暴雨开始至灾害发生的时间间隔、最大暴雨强度、最高洪水位和最大流量、山洪河道基本概况等。同时应做好调查记录，包括被调查人年龄、住址、是否亲历该次灾害、文化程度、对灾害的描述情况、灾害痕迹调查测量情况等，并对调查结果的可靠程度做出相应评价。

对引发山洪灾害的暴雨、洪水进行调查时，应统一填写有关内容。当收集已有的山洪灾害暴雨、洪水调查资料时，也应统一填写。

收集其他相关资料，包括水土流失、泥沙、地质、遥感、遥测及雷达测雨资料等。

收集的所有资料，除雨量、灾害时间等资料直接用于临界雨量分析计算外，其他资料则用来进行灾害区综合条件的类比、对灾害发生的时间及程度的综合判断，并对临界雨量成果进行合理性分析及比拟采用等。

2.1.3　临界雨量分析计算

2.1.3.1　单站临界雨量分析计算

1.资料统计

通过分析历史山洪灾害过程中的时段雨量，以发生历次山洪过程中各时段雨量最大值中的最小值，来计算山洪灾害单站各时段临界雨量值。

首先根据区域内历次山洪灾害发生的时间表，收集区域及周边邻近地区各雨量站对应的雨量资料（区域内有的地方可能未发生山洪，但雨量资料也应一并收集），以水文部门的雨量资料为主，气象站网和实地调查雨量资料作为补充。确定对应的降雨开始和结束时间，降雨过程的开始时间，是以连续3日每日雨量不大于1mm后出现日雨量大于1mm的时间；降雨过程的结束时间是山洪灾害的发生时间（这里确定的是降雨过程统计时间，如灾害发生后降雨仍在持续，灾害会加重）。过程时间确定后，在每次过程中依次查找并统计10min、30min、1h、3h、6h、12h、24h最大雨量，过程总雨量及其每项对应的起止时间。如果过程时间长度小于对应项的时段跨度，则不统计（例如降雨过程小于12h，则不统计12h、24h最大雨量及其起止时间），但过程雨量必须统计。当降雨过程时间较长时（例如过程时间超过3天），降雨强度可能会出现2个或以上的峰值，则统计最靠近灾害发生时刻各时间段的最大雨量。如果收集的资料中已包含各时段雨量统计值，则可直接进行下步工作。

2.临界雨量计算

在防灾对象所处流域或其附近有雨量站及其实测雨量统计资料时，可以根据区域内各单站临界雨量初值来确定防灾对象处的临界雨量。

假设区域内共有S个雨量站，共发生山洪灾害N次，共统计T个时间段的雨量，Rtij为t时段第i个雨量站第j次山洪灾害的最大雨量，则各站每个时间段N次统计值中，最小的一个为临界雨量初值，即初步认为这个值是临界雨量，计算公式为

根据防灾对象所处流域内分布的雨量站及计算的单站临界雨量值，采用反距离加权距离法进行空间插值，得到各个防灾对象的临界雨量。

反距离加权法（Inverse Distance Weighted，IDW）是最常用的空间插值方法之一。它认为与未采样点距离最近的若干个点对未采样点值的贡献最大，其贡献与距离成反比。可表示为

在进行临界雨量计算时，由于雨量站点较为分散，所求的结果仅为防灾对象单点的结果，故取p＝2，空间插值得到各个防灾对象不同时段的临界雨量值。

3.计算步骤

（1）资料准备。查阅相关水文资料，选取位于防灾对象所属流域内的雨量站、水文站，确保降水量摘录资料符合可靠性、代表性、一致性的审查要求。同时，对相应小流域发生历史洪水的统计资料进行收集，确定历史山洪灾害发生的具体时间。

（2）单站雨量值的确定。通过分析历史山洪灾害资料，对各场山洪过程中的雨量资料进行筛分，选取历次山洪中最大日降水量较大的几次降雨过程，从降水量摘录表中依次摘出不同时段（1h、3h、6h）雨量的最大值，进行比较后，取其最大值作为单站不同时段的临界雨量。

4.单站临界雨量分析

（1）不同站点相同时段的临界雨量不尽相同，与各站点地质、地形、前期降雨量及气候条件不同有关。地形陡峭、土壤吸水能力较好、前期降雨量小、年雨量较大的地区，临界雨量就较大，相反则临界雨量较小。

（2）同一站点不同时段的临界雨量，能反映该站点对于不同时间段最大降雨的敏感程度，因此需要对各时段的临界雨量进行综合分析，并结合山洪灾害调查资料，确定影响山洪灾害发生的重要时段。因过程总雨量也有临界值，实际工作中，各时段临界雨量必须综合使用，并判别山洪灾害发生的可能性，如1h这个时段出现大于临界值的降雨时，灾害发生的可能性较小，3h、6h也出现大于临界值的降雨时，灾害发生的可能性较大。但只要有一个时段降雨将超过其临界值，就有可能发生山洪灾害。

（3）可以将区域内各站同一时段的临界雨量进行统计分析。

1）计算平均值为

Rt可视为区域内大范围的平均情况，即当面降雨量超过 时，区域内有可能发生山洪灾害。

2）统计最小值为

Rtmin可视为区域内致灾降雨强度的必要条件，即只有当区域内至少有一个站雨强超过Rtmin时，区域内才有可能发生山洪灾害。

3）统计最大值为

Rtmax可视为区域内发生山洪灾害的充分条件，即当区域内每个站点雨强都超过Rtmax时，区域内将会有大范围的山洪灾害发生。

4）利用单站临界雨量分析计算区域临界雨量（单站临界雨量法）。因影响临界雨量的因素多，且各种因素的定量关系难以区分开，各次激发灾害发生的雨量均不完全相同，因此区域内各站的临界雨量也不尽相同。根据分析计算出的区域内各单站临界雨量初值来确定区域临界雨量，这种方法称为单站临界雨量法。区域临界雨量的取值不是一个常数，而是一个区间，位于Rtmin和之间，也可适当外延，在该区域中达到该范围的站点相对较多，但不是全部。只要降雨量在该范围内，区域内就有可能发生山洪灾害。临界雨量范围不能过大，否则对山洪灾害防治意义不大。

2.1.3.2　区域临界雨量的分析计算

1.资料收集与统计

首先根据区域内各雨量站历史山洪灾害发生时间表，收集对应的雨量资料（区域内只要有一个站发生山洪，视为该区域内发生了山洪，则区域内所有雨量站都要收集和统计对应的降雨过程资料），降雨过程的划分与单站方法相同。

计算区域内与历次山洪灾害对应的各时段最大面平均雨量，假设区域内共有S个雨量站，共发生山洪灾害N次，共统计T个时段的面平均雨量，面平均雨量计算可采用算术平均法、泰森多边形法、雨量等值法等多种方法，根据典型区域的实际情况而定，但要保证计算得到的面平均雨量的精度。Rtj为t时段第j次山洪灾害对应雨量过程中的最大面平均雨量（通过滑动平均得出），则区域内各时段有N个（每场灾害一个）最大面平均雨量值。

2.区域临界雨量初值的确定

统计N次山洪灾害各时段最大雨量面平均值的最小值，即为各时段区域山洪临界雨量初值

3.区域临界雨量分析

（1）可视为区域内面平均临界雨量初值，因影响临界雨量的因素多，各次激发灾害发生的雨量不同，因此临界雨量的取值不是一个常数，而是一个范围，范围一般在上下的一个区间，即临界雨量可能略小于或略大于，在该变幅内区域中有一定数量的灾害场次（N次中）。只要面降雨量在该变幅内，区域内就有可能发生山洪灾害。

（2）区域山洪灾害临界雨量，可作为判别区域内有无山洪灾害发生的定量指标，因在统计山洪灾害次数时，只要区域内有1个站点发生了山洪灾害，就认为区域内有山洪灾害发生。因此，区域临界雨量分析法所确定的区域山洪灾害临界雨量可作为判断区域内有无山洪灾害发生的指标，它无法判别区域内受灾面积的大小及灾害严重程度（面降雨量大于临界雨量程度越高，灾害将越严重），但这种方法对资料要求不高，对于雨量站密度相对较小的区域，比较适用。