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1、山东省点暴雨统计参数空间分布及影响因素分析 收稿日期：2010-03-26作者简介：陈干琴（1977-），女，江苏盐城人，工程师，工程硕士，主要从事水文水资源分析计算工作。陈干琴，刘炳忠，宋秀英，刘群，李琨（山东省水文水资源勘测局，山东 济南 250014）摘 要: 根据山东省已经发生的实测和调查暴雨资料，编制了五种标准历时的暴雨统计参数等值线图，分析了暴雨统计参数的分布规律及影响因素，对山东省设计暴雨洪水分析计算、有关工程规划设计等工作具有广泛的应用价值和显著的社会经济效益。关键词: 暴雨；统计参数；分布规律；山东省1前言本世纪以来，山东省多次发生强的暴雨，如2007年济南市区“718”大暴
2、雨、2008年新泰“817”大暴雨等，其暴雨强度和造成的灾害都更新了历史记录。为了更准确地反映当地暴雨特性和规律，本文在原来中国暴雨统计参数图集1-2相应工作的基础上，参照有关工作分析经验3，将暴雨系列延长至2006或2007年，再次修编了10min、60min、6h、24h和3d五种标准历时的暴雨统计参数图，分析了暴雨统计参数的空间分布规律和影响因素。本次分析，各历时点雨量均采用“年最大法”独立选样。10min3d五种历时参与统计参数估算（观测系列在20年以上）的雨量站数依次为291、550、900、904和901站，站网密度分别为538、285、174、173和174 km2/站；暴雨资料
3、站年数分别为8710、17426、36734、39366和38731站年，平均系列长度分别为29.9、31.7、40.8、43.5和43.0年。总的来说，本次分析所选雨量站具有较好的空间代表性，暴雨资料具有较好的系列代表性。暴雨统计参数的估算，采用刘九夫等编制的程序4统一计算，均值采用算术平均值，取3.5，以经验频率资料与P-型频率曲线离差平方和最小为准则确定。2均值2.1均值空间分布概况五种标准历时均值等值线图，反映了不同历时暴雨分布情况。山东省最大10min点雨量均值在1521mm之间。临沂和枣庄中南部均值略超过20mm；胶东半岛北部沿海均值在16mm以下；其它地区都在1620mm之间。无
4、明显的高值区和低值区，局部地形对10min点雨量均值的空间分布无明显影响。最大60min点雨量均值在3652mm之间。其中，泰沂山及以南大部、崂山地区、胶东大沽河上游艾山牙山西部均值略超过50mm；泰沂山北部和胶东半岛北部沿海均值在45mm以下，胶东半岛北部沿海为全省最低值区，均值在40mm以下；其它地区都在4550mm之间。60min暴雨均值大体上比10min均值增加了一倍半，空间分布比10min均值要略微复杂。最大6h点雨量均值在65125mm之间。泰沂山以南大部、崂山地区、栖霞和招远大部、威海中南部暴雨均值在80mm以上，其中枣庄东南、临沂西南和蒙山附近、昆嵛山附近暴雨均值超过90mm，
5、崂山地区暴雨均值最高超过120mm；泰沂山以北大部在70mm以下，邹平桓台寿光一带暴雨均值最低在60mm以下；其它地区都在7080mm之间。6h暴雨均值大体上比60min均值增加了一倍，空间分布变得比较复杂。最大24h雨量均值分布图是暴雨分布的代表。山东省最大24h点雨量均值在90190mm之间。泰沂山以南和胶东大部暴雨均值在100mm以上，泰山附近、枣庄中南部、临沂中南部、日照大部、青岛和烟台的东南沿海、以及威海全部暴雨均值在110mm以上，临沂南部、蒙山、五莲山、崂山和昆嵛山附近暴雨均值在120mm以上，崂山地区暴雨均值最高超过190mm；泰沂山以北大部暴雨均值在90mm以下，邹平和桓台小
6、范围低于80mm为全省最低值区；其它地区暴雨均值都在90100mm之间。24h暴雨均值大体上比6h均值增加了三分之一。最大3d点雨量均值在90230mm之间。泰沂山以南和胶东大部暴雨均值在120mm以上，泰山附近、枣庄临沂和日照大部、崂山地区、烟台东南部以及威海全部暴雨均值在130mm以上，临沂南部、蒙山、五莲山、泰山、崂山、昆嵛山、伟德山附近暴雨均值在140mm以上，崂山地区暴雨均值最高达230mm；泰沂山以北大部、鲁北北部暴雨均值在110mm以下，滨州南部、淄博北部、潍坊西北和东营大部暴雨均值低于100mm，为全省最低值区；其它地区暴雨均值都在110120mm之间。3d暴雨均值大体上比24
7、h均值增加了六分之一。3d暴雨均值空间分布比6h和24h还要略微复杂一些。由以上五种历时暴雨均值等值线图的对比可以发现，从鄄城、平阴、沿着泰沂山脉，到高密、平度、招远，直至烟台，构成了山东省暴雨的一条分界。分界处的均值大致为75mm（6h）、100mm（24h）和110mm（3d）。该线以东多为暴雨区。特短历时（10min和60min）的分界不明显。2.2暴雨均值高值区和低值区特短历时（10min）暴雨均值无明显的空间差异。中短历时（6h）和更长历时暴雨的空间分布则具有明显的高低差异。现以6h、24h和3d雨量均值为例说明主要高值区和低值区的分布情况。2.2.1暴雨均值高值区（1）泰山附近。泰
8、山附近是暴雨相对较大的地区。超过80mm，最高达88mm，高于周边的75mm；超过110mm，最高达117mm，高于周边的100mm；超过130mm，局部超过140mm，最高达147mm，明显高于周边的120mm。（2）崂山地区。超过80mm，最高达125mm；超过110mm，最高达194mm；超过130mm，最高达230mm。在大约15km内，由80mm急增到125mm，由110mm急增到190mm，由130mm急增到230mm。（3）昆嵛山伟德山。超过90mm，高于周边的80mm；超过120mm，高于周边的110mm；超过140mm，局部超过150mm，最高达170mm，明显高于周边的13
9、0mm。（4）大沽河上游。超过80mm，最高达90mm，明显高于周边的75mm；达110mm，高于周边的100mm；超过130mm，高于周边的120mm。（5）五莲山。比周边略高；超过120mm，高于周边的110mm；超过140mm，最高达147mm，明显高于周边的130mm。（6）蒙山。超过90mm，高于周边的80mm；超过120mm，最高128mm，高于周边的110mm；超过140mm，最高148mm，高于周边的130mm。（7）尼山东南部。超过90mm，最高96mm，高于周边的80mm；超过120mm，最高达129mm，高于周边的110mm；超过140mm，局部超过150mm，明显高于周
10、边的130mm。2.2.2暴雨均值低值区（1）泰沂山以北。低于70mm，邹平桓台寿光一带低于60mm，明显低于周边的75mm；低于90mm，邹平桓台一带低于80mm，低于周边的95mm；低于100mm，邹平桓台一带90mm，明显低于周边的110mm。（2）菏泽南部。低于75mm，低于100mm，低于120mm，都比周围略低。2.3均值空间分布特点2.3.1走向变化通过对五种历时暴雨均值等值线图的对比分析，可以得出如下结论：（1）对于特短历时（10min和60min），暴雨均值走向不明显，略趋于东西走向，即南高北低。（2）对于6h3d历时，暴雨均值总体趋势呈西南东北走向，由东南向西北递减。从鄄城
11、、平阴、沿着泰沂山脉，到高密、平度、招远至烟台，构成了山东省暴雨的一条分界。分界线东南暴雨明显多于分界线西北。2.3.2不同历时暴雨均值分布随着历时的增长，均值等值线的分布趋于复杂，地区差异加大。10min均值等值线的空间分布比较简单，高值区成片，范围较广。长历时暴雨则呈多中心状态，高值中心分布零散。山东省不同历时的暴雨均值高低值区的分布基本是相应的，但不同历时均值随距离的增减梯度有所不同。如崂山地区15km距离内，比边缘地区增加了56%，增加了73%，增加了77%。2.3.3地形影响地形对特短历时（10min）基本没有影响，但随着历时的增长，地形对暴雨均值的影响愈为明显。山东省地形对暴雨均值
12、的影响主要为山脉迎风、背风坡型和小尺度山峰型。（1）山脉迎风坡型。崂山、昆嵛山伟德山、五莲山的东坡或南坡，是沿海第一道山脉，对暴雨均值的分布有较大影响，与山后形成明显的对比。泰山较高，与海洋之间近似认为无明显地形障碍，其东南侧形成暴雨高值区。大沽河上游由于受其西北侧和北侧大泽山、罗山、艾山的阻挡，形成暴雨高值区。（2）山脉北风背风坡型。泰沂山北侧，由于受泰沂山脉的阻挡，形成明显的暴雨低值区。（3）小尺度山峰型。尼山、蒙山、五莲山的均值相对高于周围平地，形成小尺度均值高值区。3变差系数3.1变差系数空间分布概况山东省最大10min点雨量变差系数在0.300.50之间。枣庄南部、临沂南部、泰安中部
13、、聊城西南部和菏泽西北部变差系数小于0.35；胶东半岛东部变差系数在0.45以上；其它地区都在0.350.45之间。最大60min点雨量变差系数在0.450.60之间。胶东半岛东部、崂山东部、沿泰沂山脉及尼山蒙山到胶莱河谷直至胶东西部艾山牙山西南侧大片地区、菏泽中南部和鲁北全部变差系数在0.50以上，其中蒙山鲁山沂山及其东侧、菏泽西南部、聊城西南部、德州北部变差系数在0.55以上；其它东南沿海大部、胶东中部、泰沂山西侧和北侧大部、菏泽北部变差系数在0.50以下。最大6h点雨量变差系数在0.500.75之间。泰沂山脉至蒙山五莲山大片地区、枣庄大部、崂山及其东北部、烟台西部青岛北部、威海东北部、鲁
14、北大部和菏泽西南部变差系数在0.60以上，其中五莲山北侧的小范围地区全省变差系数最高在0.70以上；烟台北部、威海中部和东南部、济宁西部和菏泽东部、临沂东南部小范围地区变差系数在0.55以下；其它地区变差系数在0.550.60之间。6h点雨量变差系数空间分布变得比较复杂。最大24h点雨量变差系数在0.500.85之间。尼山蒙山沂山五莲山直至胶东西北部的大片地区、崂山及其东北部、威海中东部、鲁北大部变差系数在0.60以上，其中沂山东部和五莲山北部地区、崂山东北部变差系数在0.70以上，沂山和五莲山中间的小范围地区全省变差系数最大超过0.80；枣庄南部、济宁西南部和菏泽东南部变差系数在0.55以下
15、；其它地区变差系数在0.550.60之间。最大3d点雨量变差系数范围和24h一样，也在0.500.85之间。尼山西部和南部、蒙山和莲花山之间大汶河上游河谷地区、沂山五莲山之间大片地区、崂山地区和胶东大部、鲁北全部变差系数在0.60以上，其中沂山东部和五莲山北部地区、崂山及东北部、昆嵛山北侧、大沽河上游地区变差系数在0.70以上，沂山和五莲山中间和牟平的小范围地区全省变差系数最大超过0.80；枣庄东南部、临沂南部、济宁西南部和菏泽东南部变差系数在0.55以下；其它地区变差系数在0.550.60之间。3.2变差系数高值区和低值区特短历时暴雨统计参数的空间差异不大。现以中长历时说明主要高值区和低值区
16、的分布概况。3.2.1变差系数高值区（1）沂山五莲山之间大片地区。超过0.65，局部超过0.70，高于周边的0.60；和超过0.70，局部超过0.80，远高于周边的0.60。（2）蒙山和莲花山之间大汶河上游河谷地区。高值区集中在莲花山附近，超过0.65，高于周边的0.60；反映不明显；高值区扩大到蒙山和莲花山之间整个大汶河上游河谷地区，达到0.60，超过周边的0.55。（3）崂山及其东北部地区。超过0.65，高于周边的0.55；超过0.70，高于周边的0.55；也超过0.70，其范围超过24h变差系数0.70的范围，超过周边的0.60。（4）大沽河上游地区。和超过0.65，高于周边的0.55；超过0.70，超过周边的0.60。（5）昆嵛山伟德山北侧。超过0.
