桓仁縣暴雨重現(xiàn)期的分析

王俊超 李吉 曲驊倩

摘要 基于桓仁縣1953—2010年118個暴雨資料，運用氣象和水文通用的數(shù)理統(tǒng)計分析原理方法，計算暴雨的經(jīng)驗概率，繪制桓仁縣暴雨經(jīng)驗頻率與重現(xiàn)期查算圖，不僅能查取歷年暴雨重現(xiàn)期，而且能用于實際氣象服務。

關鍵詞 暴雨；重現(xiàn)期；分析

中圖分類號：P458.121.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）04-043-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.04.017

Abstract Based on 118 rainstorm data of Huanren County from 1953 to 2010， the empirical probability of rainstorm was calculated by using the mathematical statistical analysis method， and the calculating diagram on empirical probability and recurrence period of rainstorm in Huanren County were plotted. The calculating diagram could not only check the recurrence period of previous rainstorms， but also be used for actual meteorological service.

Key words Rainstorm； Recurrence period； Analysis

暴雨—災害性天氣，大暴雨—洪水—重大災害性天氣，特大暴雨—特大洪水—影響國計民生的特大災害性天氣[1]。標志特大暴雨和特大洪水之極值，不僅是特大暴雨和特大洪水的最大上限記錄，而且是特大事件的警戒紅線[2]。暴雨，特別是暴雨極值，是影響國計民生的重大自然災害，是氣象業(yè)務技術和水文業(yè)務技術交集的核心內(nèi)容[3]。國內(nèi)外重大暴雨極值均證明，暴雨與洪水具有較高的相關關系，特大暴雨必然產(chǎn)生特大洪水，特大暴雨極值也必然產(chǎn)生特大洪峰流量，也就產(chǎn)生了多少年一遇的重現(xiàn)期問題，這個問題又是關系各種水庫、水利電力樞紐工程防洪設計重現(xiàn)期的技術標準[2，4]。從這個角度來說暴雨重現(xiàn)期是事關防災減災，事關國計民生的大事情，是氣象服務和水文服務的重大職責，因此分析掌握暴雨重現(xiàn)期并應用于氣象服務十分必要，筆者對遼寧省本溪市桓仁縣歷年暴雨重現(xiàn)期的演變特點及其規(guī)律進行了探索[5]。

1 資料與方法

1.1 資料來源

研究所使用的資料是桓仁國家基本氣象站1953—2010年的降水觀測資料，資料來源于桓仁滿族自治縣氣象局。

1.2 研究方法

所謂重現(xiàn)期，是指在一定氣候區(qū)域內(nèi)，某一天氣事件或氣候事件，重復出現(xiàn)的時間間隔的平均數(shù)，即平均的重現(xiàn)間隔期[6-8]。應當特別強調指出：重現(xiàn)期不是固定周期，也不是周期變化，而是一種經(jīng)過實測數(shù)據(jù)計算出某一事件的發(fā)生頻率，這一數(shù)值表示某一隨機事件平均多少年發(fā)生1次，至于具體出現(xiàn)在哪一年，重現(xiàn)期不能反映出來。重現(xiàn)期的表達式為：

式中，T表示重現(xiàn)期，以年為單位。P表示某事件頻率，以小數(shù)或百分數(shù)表示。由重現(xiàn)期表達式可知，若計算T，必須首先計算P值，該文以暴雨重現(xiàn)期為求證論題，所以要計算暴雨的頻率。

在計算暴雨頻率時，需要應用經(jīng)驗分布函數(shù)原理。在解決實際問題過程中，在試驗或實測數(shù)據(jù)的基礎上，根據(jù)隨機變量X的部分實際觀測值，近似地計算出X的分布密度或分布函數(shù)，通常稱這種分布密度或分布函數(shù)為經(jīng)驗分布函數(shù)。在實測樣本資料中，X1、X2、X3…Xn是隨機事件變量x總體中的n個觀測值，將X1、X2、X3…Xn依由大到小次序排列，得到一新的數(shù)據(jù)序列。令Fn（x）是某隨機事件{X2 結果與分析

統(tǒng)計桓仁縣58年來的暴雨降水量和經(jīng)驗頻率，繪制暴雨經(jīng)驗頻率與重現(xiàn)期查算圖及其趨勢曲線。從圖1可發(fā)現(xiàn)3點：①量值梯級間斷，即從120.3～158.8 mm的垂直分布空間，出現(xiàn)130、140、150 mm的量級梯級間斷，也就是說由于此區(qū)間的暴雨個數(shù)出現(xiàn)空白，造成量值和頻率值的不連續(xù)變化。②100 mm以下暴雨點數(shù)密集，且走勢自然規(guī)律，特別是均值以下部分，其水平分布更為密集，8個相同暴雨有7個在此區(qū)間，表明這個區(qū)間集合了重現(xiàn)期2年以下的1年多遇暴雨。③158.8 mm以上點數(shù)稀少，表現(xiàn)為垂直空間廣大，而水平分布區(qū)間狹窄，說明桓仁大暴雨以上樣本資料的頻率密度太小。因此畫出暴雨經(jīng)驗頻率的趨勢曲線，以此解決量值與頻率的不連續(xù)問題。

3 結論

經(jīng)過以上的敘述理解和方法計算，形成了桓仁暴雨經(jīng)驗頻率和重現(xiàn)期查算圖，客觀地展示出桓仁縣58年以來暴雨天氣的自然演變軌跡，從該圖可以得到桓仁暴雨天氣具有5種重現(xiàn)期尺度：100年以上的超長期尺度，如1960年8月4日的暴雨，距今已有58年之久；50年的長期尺度，如2010年8月20日的暴雨，距今僅8年；30年的中期尺度，如1973年8月21日和2001年7月28日的暴雨；10年的短期尺度；多遇頻發(fā)尺度。

桓仁暴雨經(jīng)驗頻率與重現(xiàn)期查算圖，是由118個樣本資料及其相關參數(shù)組合構建而成，充分證明樣本所顯示的代表性和穩(wěn)定性，不僅能查取歷年暴雨重現(xiàn)期，而且能用于實際氣象服務，解釋查算實時暴雨頻率和重現(xiàn)期，為做好氣象服務又增加了新的內(nèi)容。

參考文獻

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責任編輯：鄭丹丹