临界雨量计算方法

1、水位/流量反推法

假定降雨与洪水同频率，根据河道控制断面警戒水位、保证水位和最高水位指标，由水位流量关系计算对应的流量，由流量频率曲线关系，确定特征水位流量洪水频率，由降雨频率曲线确定临界雨量，但此方法没有考虑前期影响雨量。

2、暴雨临界曲线法

暴雨临界曲线法从河道安全泄洪流量出发，由水量平衡方程，当某时段降雨量达到某一量级时，所形成的山洪刚好为河道的安全泄洪能力，如果大于这一降雨量将可能引发山洪灾害，该降雨量称为临界雨量。位于曲线下方的降雨引发的山洪流量在河道安全泄洪能力以内，为非预警区，位于曲线上或上方的降雨引发的山洪流量超出河道的安全泄洪能力，为山洪预警区。

3、比拟法

比拟法的基本思路为，对无资料区域或山洪沟，当这些区域的降雨条件、地质条件（地质构造、地形、地貌、植被情况等）、气象条件（地理位置、气候特征、年均雨量等）、水文条件（流域面积、年均流量、河道长度、河道比降等）等条件与典型区域某山洪沟较相似时，可视为二者的临界雨量基本相同。

4、水动力学计算方法

水动力学计算方法具有较强的物理机制，基于二维浅水方程，并考虑降雨和下渗，对山洪的形成与演化过程进行更细致的描述，具有理论先进性和实际可操作性的特点，为防御山洪灾害提供了新技术。但由于计算参数，如阻力系数和下渗变量等，增加了模型的不确定性因素；此外，流域地质、地貌等数据以及典型山洪观测资料等也是此计算方法中必不可少的。

5、实测雨量统计法

根据区域内历次山洪灾害发生的时间表，基于大量实际资料，统计区域及周边邻近地区各雨量站对应的雨量资料，取各站点各次山洪过程最大值的最小值为各站的单站临界雨量初值，计算各次山洪过程各个站点的各时间段最大值的面平均值，取面平均值的最小值为区域临界雨量初值。在初值的基础上，确定单站和区域临界雨量的变幅，取该变幅的取值区间为临界雨量。

上述各种方法的局限性在于所针对的流域面积大小不等，大部分方法是基于大于 200 km2 的流域建立的；有的方法要求有较为详细和配套的水文资料，这对于我国山区水文资料非常匮乏的实际情况，应用非常有限，难以大面积推广到其他流域；此外，这些方法大部分是 基于统计分析的，没有相应的数理基础。水动力学计算方法虽有物理机制，但因数据、技术水平、参数确定等方面的要求，目前难以大规模运用。

6、降雨强度下包线法

对于山洪泥石流灾害发生的流域，在具体发生灾害的区域及其周围附近收集到几个站点雨量大小较为接近的降雨量数据时，一般采用降雨强度下包线法。该方法是把每个站点一场降雨不同时段的降雨强度点绘出来，每个站点的降雨强度关系线绘制在一张图上，然后再确定出它们的下包线，用下包线的雨强数据直接推算出本流域本次灾害对应的临界雨量值。

7、降雨强度综合线法

当收集到的成灾单站降雨量资料可靠性不高，尤其是降雨量较小的站点雨量的准确性存疑时，若采用降雨强度下包线法，往往受其影响误差较大，因而可用多条降雨强度的综合线进行临界雨量的推求。

8、频率曲线法

灾害资料及对应的流域降雨量资料较为缺乏时，可以采用本流域或者临近自然地理情况相似、年降雨量接近的流域雨量站资料进行频率计算，分析确定临界雨量值。如果流域内有多年来发生山洪、泥石流、滑坡等自然灾害的年份及次数记录，可直接计算出该流域发生灾害的频率。否则，可用经验方式确定灾害频率。例如，某流域 30 年来共发生 6 次山洪泥石流灾害，那么发生灾害频率就是 20%，也就是说 5 年一遇。一般而言，流域地质构造的破碎程度，土壤的疏松程度，以及下垫面植被情况的好坏，直接决定了流域自然灾害发生频率的大小。流域内地质构造愈破碎、土壤愈疏松、下垫面植被条件愈差，该流域就愈加容易发生 山洪泥石流等自然灾害，对应的临界雨量的重现期也就就愈小，反之，流域愈不易发生自然

灾害，对应的临界雨量的重现期就愈大。

9、前期雨量推求临界雨量法

本方法选取不同区的雨量样本，通过公式

min(R0)=R(当日)+R(前1日)+R(前2日)+Re （1）

R0指每次个例的临界雨量，取所有个例中临界雨量最小值作为区域临界雨量；

R(当日)指滑坡发生当天24 h雨量，实际业务中用预报值代替；

R(前1日)和R(前2日)分别指滑坡发生前第1天和第2天24 h雨量，Re表示滑坡发生前第3天至第18天有效雨量,其经验公式为：

18

Re=∑∂k-2Rk

k=3 （2）

Rk表示滑坡发生前第k日的雨量，k=3，4，5，…，18，

∂k-2为衰减系数，通常取0.8；

根据公式（1）可以获得N个不同的雨量值，将这些雨量值按大小排列，取其中的最小值作为区域的临界雨量值。

目前水文水力学方法主要考虑前期降雨量( 前期土壤饱和度) 和时段累积降雨量两个因素，在多数情况下，这两个因素也是影响临界雨量的主要因素，因而是合理的。但在另一些情况下，例如在主要由降雨强度驱动的山洪灾害，临界雨量的其他影响因素如地形、植被、土壤类型、地质、土地利用方式等下垫面特征参数对临界雨量的影响可能超过前期降雨量( 前期土壤饱和度) ，因此在实际应用现有方法时，应注意分析其适用条件。

10、灾害与降雨频率分析法

通过对灾害场次的调查，分析山洪灾害发生的频率，分析计算与灾害相同频率的降雨量，全国各省都有不同时段的（10分钟、1小时、6小时、24小时）的最大雨量等值线图，变差系数等值线图（Cv/Cs一般各省已经固定），而且已经进行了延长，山洪灾害区的各频率设计雨量都可以计算出来，取与山洪灾害发生频率相同的降雨量设计值作为临界雨量的初值。通过与周围邻近地区的临界雨量进行综合对比分析，最后合理确定临界雨量值。

11、统计归纳方法

从面雨量推求区域临界雨量。

采用滑动平均法计算目标区域内与历次山洪灾害对应的各时段最大面平均雨量，然后从这些最大面平均雨量中取最小值作为区域临界雨量初值，然后在初值上下根据经验取一定的变幅，构成区域临界雨量区间只要面雨量在该区间内，区域内就有可能发生山洪灾害。本法适用于雨量站密度相对较小的区域，区内雨量站不能控制的部分地区实际上可认为是通过内插法得 到的临界雨量。本法可判断区内山洪灾害发生与否，但无法确定山洪灾害发生的场次和规模，只能作大致的定性估计。本法资料需求相对简单，只需要降雨和相应的山洪灾害资料。

12、利用降雨——径流关系推求临界雨量

假设目标区降雨均匀分布，利用水文模型建立不同历时的实测降雨 ——径流关系。在初始条件（ 如土壤饱和度、地下水储量等） 不变的条件下，利用水文模型获得某一历时产生的不同径流量及其对应降雨量，并将其点绘在图上，从而获得该历时的降雨 ——径流关系曲线。根据临界径流值，容易查算得到临界雨量值。需要注意的是，临界雨量是一定土壤饱和度条件下的临界雨量，其他条件不变时，土壤饱和度发生变化，降雨 ——径流关系与临界雨量也随之变化。实际应用时可取几个典型的土壤饱和度，分别计算不同历时的临界雨量。 研究表明物理性模型能给出更合理的结果。因此在条件允许时，应采用物理性水文模型来建立实测降雨 ——径流关系。

分析表明，临界径流不确定性对临界雨量的影响占主导地位，水文模型参数及其初始状态的不确定性对临界雨量的影响有限，其研究结果同时还显示，前期土壤饱和度较小时临界雨量的不确定性更大。

13、有效降雨序列法

按照临界雨量的定义， 应将某点历次灾害个例中最小的降水量确定为该点的临界雨量值。但在新疆、西藏等地质灾害多发于山区地带，而气象站多分布于平原地区，降水量资料就目前而

言只能提取距离地质灾害点最近的气象站点所观测到的灾害发生当日及前期降水量，对历次个例分析发现，很多时候，地质灾害发生时最近气象站所观测到的降水量非常小， 根本不 能真实的反映降水对地质灾害的贡献。 为了解决这个问题。我们在确定每次灾害发生时的有效雨量时， 综合考虑了当日降水、前3d逐日降水、持续降水、前期降水对地质灾害的滞

后影响等，尝试着分别建立了前3d 的平均雨量和最大雨量作为每次灾害发生时的有效雨量序列， 然后再返回考察两个序列对地质灾害的代表性， 发现取最大降雨量值比取平均值对地质灾害区雨量的代表性要好得多。 因此我们在构建有效雨量序列时提取了灾害发生当日及前期连续降水中的最大值， 临界雨量的确定也是基于有效雨量序列进行。

具体步骤是：

（1）把各区地质灾害个例集中，以就近原则，从各气象站逐日降水资料中提取每次灾害发生当日及前3d 的逐日降水量，取最大者为该地质灾害发生的有效降水量值， 建立区域地质 灾害有效降水量序列

（2）剔除Ri。 Ri 1.5mm的样本和地质灾害发生当日及前期连续3d 以上无降水的样本，即认为在一定程度上剔除了春季由于升温融雪要素引发的地质灾害个例（反查这类样本发现多 出现在3～4月，升温是地质灾害发生的主要贡献因子），同时也在一定程度上考虑了连续降水和前期降水对地质灾害的滞后作用。

（3）剩余的样本按有效降水量Ri值从大到小排列，并对其作分析，要在空报和漏报之间选择好平衡点，本文取前60%的样本值， 与有效降水量序列的平均值比较取较大者作为该区 域的临界雨量值。

14、综合计算方法

（1） 资料选取

选取研究区某段时间内的灾害资料，收集整理研究区内的雨量资料。

（2） 类比订正法:假定在同一次降雨过程中，气象站周围50 km范围内的强降雨是在相同

大尺度环流背景下，由相同中小尺度系统造成,则该范围内任一气象站所观测的最大降雨量可近似看作山洪区雨量。

（3） 排除订正法

经一次订正后，对于某个特殊个例再次订正。（如：1、引发山洪的强降雨中尺度系统太小,属局地强降雨天气。2、资料收集有误）用排除法直接去除这些个例。

（4） 确定临界雨量初值

根据单站临界雨量分析计算方法，将上述订正后的N次山洪个例，按其24 h最大雨量由大到小进行排列，取最小雨量灾害临界雨量初值R1。

（5） 灾害气候频率法

利用尔逊Ⅲ型分布来拟合

假定山洪灾害出现的频率与其24 h年最大降雨频率相同,则其设计暴雨值为临界雨量值R2。

（6） 确定临界雨量

R0=(R1+R2)2

定率法分析临界雨量

定率法則以物理模型結合力學理論推估山崩時之降雨特性。

临界雨量动态分析

动态水文模式（TRIGRS）及稳态模式（SHASTAB）评估积水区域内各边坡单元于临界滑动状态下的临界雨量。