可能最大降水

可能最大降水（probable maximum precipitation）是指在現代氣候條件下，某一流域或某一地區上，一定歷時內的最大降水，含有降水上限的意義，我國習慣上稱為可能最大暴雨量。該詞是由美國在20世紀50年代後期正式提出。由可能最大降水及其時空分布（見設計暴雨），通過流域產流和匯流計算，推算出相應的洪水，稱為可能最大洪水（probable maximum flood，PMF）。

基本介紹

• 中文名：可能最大降水
• 外文名：Probable Maximum Precipitation
• 英文縮寫：PMP
• 領域：水文

可能最大降水估算方法

目前，在PMP估算方面是多種方法並存，這些方法大致可概括為兩類：

直接式：即針對設計流域特定工程的集水面積直接推求。採用方法主要有：①當地暴雨放大法 ②暴雨移置法③暴雨組合法 ④理論或物理模式法。以上四種方法在山區、平原均可運用。除最後一種方法一般只適用於面積在4000km²以下、歷時在24小時以下外，其餘三種方法基本上不受面積大小和歷時長短的限制。

間接式：即先求出暴雨面積上的PMP，然後則設法轉換為設計流域的PMP。採用方法主要是概化估算法，其適用範圍是平原地區面積 52000 km²以下，山區面積 13000 km²以下，降雨歷時在6小時一72小時。

此外，PMP的估算方法還有統計估算法和經驗公式法等。

當地暴雨放大法

當地暴雨放大法的中心思想是以設計流域的實測暴雨為典型，選擇有關的影響因子，合理地放大。典型暴雨必須是其量級、時空分布型式等對於指定的設計工程來說，防洪威脅最大。選取典型暴雨時，不能拘泥於設計流域，必須與鄰近流域的實測特大暴雨作比較。例如一般流域的實測資料都不足以找出嚴重的時程分配型式，而歷史資料難於做出較準確的時程分配，所以必須參考鄰近流域的特大暴雨資料，以選取對工程防洪最不利的暴雨分配型式。

放大典型暴雨應按暴雨特性、稀遇程度及流域特性等不同情況，選取放大方法。暴雨放大方法一般有以下幾種：

（1）水汽放大。大氣中水汽是降水的根本條件，水汽含量越高，轉化為降水的數量和可能性越大。若選取的典型暴雨屬於高效暴雨，即效率因子己達到足夠大，則可採用水汽放大。水汽放大的基本假定是水汽與效率相互獨立，對高效暴雨作水汽調整不影響其效率。

（2）水汽效率放大法。同一水汽量可降水可以與各種不同的效率相組合，同一效率也可以與不同水汽組合，而特大暴雨則是水汽與高效率相遇的結果。因此，設計流域或鄰近地區缺乏特大暴雨資料，而有較大的實測暴雨或特大歷史暴雨洪水資料時，可採用水汽效率放大。水汽效率放大的假定是水汽與效率相互獨立，即放大水汽不改變其效率，放大效率也不改變其水汽系由高效率與高水汽同時遭遇形成。

暴雨移置法

（1）概述

PMP是近似於上限的暴雨，對於任意一個特定流域來說，其暴雨觀測資料越長，其中的極值應越接近於暴雨的物理上限。當設計流域缺少足夠的時空分布較惡劣的特大暴雨資料，而氣象一致區內具有可供移置的實測特大暴雨資料時，可以採用暴雨移置法推求設計流域的。暴雨移置的實質，從資料樣本的角度看，就是用空間代替時間。由於特大暴雨發生地區和設計流域在自然地理氣候條件上的差異，在進行暴雨移置時，大多需要做必要的改正。

（2）移置可行性分析

暴雨移置法的關鍵是移置可行性分析。分析方法有：①氣象一致區的劃分②針對具體暴雨劃定移置界線 ③針對設計流域作具體分析。

（3）移置範圍

WMO認為若一個地區面積達幾十萬平方公里，雨量站網比較稠密，資料系列達40年以上，則可以根據氣象資料、氣候特徵和下墊麵條件明確劃定移置範圍；若一個地區雨量站網比較稀疏，資料系列不長，暴雨移置範圍不便明確劃定，此時暴雨移置範圍可適當放寬；在熱帶地區，海域寬廣，實測雨量資料更為稀少，移置範圍更可放寬。

（4）移置改正

設計流域和移置區兩地由於區域形狀、地理位置、地形等條件差異而造成降雨量不同，因此，暴雨移置時需作移置改正，即流域形狀改正、地理改正和地形改正。其中①地理改正只考慮水汽改正，即因地理位置上差異而造成水汽條件不同所作的改正。②地形改正包括水汽改正和動力改正兩個方面，地形差異不足以引起暴雨機制的較大變化，則可以不考慮動力改正，只考慮水汽改正（平原、淺山區常用的方法）。水汽改正有障礙改正和高程改正兩種，前者是指移置前後水汽入流方向障礙高程差異而使入流水汽增減的改正，後者是指移置前後兩地區地面高程不同而使水汽增減的改正。兩種改正只能取其一種，流域入流邊界的高程若接近流域平均高程，則採用高程改正；若高於流域平均高程，則用障礙改正。③流域形狀改正是任何暴雨移置必須進行的改正。

暴雨組合法

對於大面積長曆時的PMP，可用暴雨組合法估算。此時可以將兩場或兩場以上的暴雨，按天氣氣候學原理，合理地組合在一起，構成一個新的暴雨序列,以之作為典型暴雨來推求。組合方式一般是從時間上進行組合，必要時也可以從空間上進行組合，或從時間和空間上均進行組合。

（1）時間組合。暴雨時間組合就是將兩場或兩場以上暴雨的雨量過程，合理地銜接起來。銜接時注意保持一個合理的時距，以便使前一天氣過程能演變為後一過程。所用組合單元，均是本流域實測的。時間組合又分為兩種：①相似過程替換法，以設計流域實測特大暴雨過程為基礎，將典型暴雨中雨量較小的一次或數次降雨過程，用歷史上環流形勢基本相似、天氣系統大致相同而降雨量較大的另一場或數場暴雨過程予以替換，從而構成一新的暴雨序列。②演變趨勢分析法，是從天氣形勢的發展趨勢上來進行組合，即以實測資料中降水量最大的一個或數個天氣過程作為組合基點，然後從該基點出發，按天氣過程演變趨勢的統計規律向前進行組合，以構成一較長曆時的新暴雨序列。

（2）空間組合。空間組合一般是將發生在設計流域及其附近的暴雨移置到流域中的一個或多個危險位置，以使流域產生最大洪水。換言之，空間組合就是將暴雨單元在空間上重新排位，來加強造洪效果。當設計流域面積較大，流域上、下游分屬兩個暴雨區或一為暴雨區，另一為非暴雨區時，需要考慮空間組合。

概化估算法

（1）概述

將暴雨放大、移置、外包來估算的一套方法。這種方法的基本思路是把的估算分為非山嶽地區和山嶽地區分別進行。非山嶽地區的降水假定是由天氣系統過境而產生的，山嶽地區的降水假定是由天氣系統過境和地形影響共同產生。由天氣系統引起的降水簡稱輻合雨或輻合分量，由地形引起的降水簡稱地形雨或地形分量。概化研究主要針對輻合雨而言，這種方法可用於特定流域,也可用於包括許多大大小小不同流域的大區域,後一種情況被稱為概化或區域估算。概化內容包含時面深關係的概化和時空分布的概化。

概化估算法所得成果有：①PMP的雨深一種是的時面深，一種是不同歷時、不同面積的等值線圖。②PMP的時程分布，概化為單峰型。③PMP的空間分布，概化為一組同心相似的橢圓形圖形。④對山嶽地區還有若干相關圖或某些反映地形影響的參數的等值線圖，以便將輻合分量轉化為山嶽地區的。

（2）概化估算法計算步驟

時面深概化法推求包括四個步驟：①將實測大暴雨加以極大化一般只進行水汽放大；②將極大化後的暴雨移置到設計地區；③將這些極大化了的並可移入設計地區的大暴雨時面深關係加以外包，作為各暴雨面上的可能最大暴雨量；④將暴雨面上的可能最大暴雨量套用於設計流域，求得流域面上的可能最大暴雨。

這套方法在美國適用於平原地區面積 52000 km以下，山區面積 13000 km以下，降雨歷時在6小時一72小時的可能最大暴雨估算。

PMP等值線圖

為了規劃設計的便利，可以製成 PMP等值線圖，中國及其各省的可能最大24小時點雨量等值線圖已製成。PMP等值線圖能夠很好地反映PMP在地區上的分布，為小流域PMP、PMF計算提供了便利。

必須說明的是，由PMP等值線圖查得的數值，僅僅代表區域內PMP的一般情況。對於特殊流域(如地形特殊等)還應當作補充研究與修正。

PMP估算成果評價

PMP估算的成果是否安全可靠，是水文工作者常遇到的一個問題。E.M.漢森認為，無法知道什麼是的真值，僅僅能做到所提出的成果是現有知識及資料基礎上的最好估值。其可靠性主要從採用資料的可靠性和計算過程的科學性進行檢查，其安全性採用比較法，與本流域及鄰近地區實測或歷史大暴雨進行比較，還可與世界最大記錄進行比較。美國把已完成PMP成果與實測大暴雨記錄進行了比較，絕大多數實測暴雨小於同樣面積和歷時的PMP，只有個別創世界記錄的特大暴雨略超過PMP。

現代氣象科學關於暴雨物理機制的知識還不足以精確計算大暴雨的極大值，因而，對可能最大降水的估算值必須進行多方面合理性分析。