暴雨頻率圖屬性表、超定量法、線性矩法、暴雨頻率圖例圖

附錄A（資料性）暴雨頻率圖屬性表A.1站點基本信息表表結構見表A.1，站類代碼表見表A.2，測站等級取值表見表A.3，報汛等級取值及其含義表見表A.4。表A.1站點基本信息表序號字段名字段標識類型及長度是否允許空值計量單位主鍵序號1站碼STCDC(8)否-12站名STNMC(30)否--3來源SRCC(30)是--4站類STTPC(2)是--5流域名稱BSNMC(30)是--6水系名稱HNNMC(30)否--7建站年月ESSTYMC(6)是--8撤站年月WDSTYMC(6)是--9集水面積DRARN(10,2)是平方千米-10管理單位ADMNSTC(30)是--11經(jīng)度LGTDN(10,6)否度-12緯度LTTDN(10,6)否度-13基面名稱DTMNMC(16)是--14基面高程DTMELN(7,3)是米-15測站等級STGRDC(1)是--16報汛等級FRGRDC(1)是--17備注NTC(80)是--注1：“站碼”為用于暴雨頻率分析的測站的站碼，具有唯一性。注2：“站名”為站碼所代表測站的中文名稱。注3：“來源”為測站信息的來源。注4：“站類”為標識測站類型的兩位字母代碼，測站類型及其代碼應按表A.2確定。注5：“流域名稱”、“水系名稱”為測站所在流域、水系的中文名稱。注6：“建站年月”、“撤站年月”為測站完成建站和撤銷的時間。編碼格式為：YYYYMM。其中：——YYYY為四位數(shù)字，表示年份；——MM為二位數(shù)字，表示月份，若數(shù)值不足兩位，前面加0補齊。注7：“集水面積”為流域分水線與測站基本水尺斷面之間所包圍的平面面積。注8：“管理單位”為測站的行政隸屬管理單位。注9：“經(jīng)度”為測站代表點所在地理位置的東經(jīng)度，計量單位為度，計至6位小數(shù)。注10：“緯度”為測站代表點所在地理位置的北緯度，計量單位為度，計至6位小數(shù)。注11：“基面名稱”為測站觀測降雨時所采用的基面高程系的名稱。注12：“基面高程”為測站觀測降雨時所采用基面高程系的基準面與該測站所在流域的基準高程系基準面的高差，計量單位為米。注13：“測站等級”為測站的重要性等級標志（或測站的等級分類標志）。取值及其含義見表A.3。注14：“報汛等級”為描述測站報訊的級別。取值及其含義見表A.4。注15：“備注”為測站基本情況的補充說明。表A.2站類代碼表類型代碼類型代碼氣象站MM水庫站RR降水量站PP泵站DP水面蒸發(fā)站BB地下水站ZG水文站ZQ墑情站SS堰閘站DD水質(zhì)站W(wǎng)Q水位站ZZ泥沙站SD潮位站TT表A.3測站等級取值表類型代碼類型代碼1國家重要站4試驗或專用站2省級重要站5臨時站3一般站6其他站表A.4報汛等級取值及其含義表報汛等級含義1中央報汛站2省級重點報汛站3省級一般報汛站4其它報汛站A.2站點暴雨統(tǒng)計參數(shù)表表結構見表A.5。表A.5站點暴雨統(tǒng)計參數(shù)表序號字段名字段標識類型及長度是否允許空值計量單位主鍵序號1站碼STCDC(8)否-12站名STNMC(30)是--3經(jīng)度LGTDN(10,6)否度-4緯度LTTDN(10,6)否度-5起始年BGYRN(5)否--6終止年ENDYRN(5)否--7記錄年數(shù)RYN(5)否年-8統(tǒng)計歷時SDNC(5)否分鐘-9最大值PMAXN(5,1)是毫米-10最小值PMINN(5,1)是毫米-11均值PAVEN(5,1)否毫米-12標準差PSDN(6,3)是毫米-13變差系數(shù)PCVN(6,3)否--表A.5站點暴雨統(tǒng)計參數(shù)表（續(xù)）序號字段名字段標識類型及長度是否允許空值計量單位主鍵序號14偏態(tài)系數(shù)PCSN(6,3)否--15備注NTC(255)是--注1：“站碼”同表A.1中“站碼”字段。注2：“站名”同表A.1中“站名”字段。注3：“經(jīng)度”同A.1中“經(jīng)度”字段。注4：“緯度”同A.1中“緯度”字段。注5：“起始年”為所選站點暴雨系列的起始年。注6：“終止年”為所選站點暴雨系列的終止年。注7：“記錄年數(shù)”為所選站點暴雨系列的年數(shù)，計量單位為年。注8：“統(tǒng)計歷時”為所選站點暴雨統(tǒng)計歷時長度，計量單位為分鐘。注9：“最大值”為所選站點暴雨系列的最大值，計量單位為毫米。注10：“最小值”為所選站點暴雨系列的最小值，計量單位為毫米。注11：“均值”為所選站點暴雨系列的平均值，計量單位為毫米。注12：“標準差”為所選站點暴雨系列的標準差，計量單位為毫米。注13：“變差系數(shù)”為所選站點暴雨系列的變差系數(shù)。注14：“偏態(tài)系數(shù)”為所選站點暴雨系列的偏態(tài)系數(shù)。注15：“備注”為所選站點暴雨統(tǒng)計參數(shù)的補充說明。A.3站點暴雨頻率成果表表結構見表A.6。表A.6站點暴雨頻率成果表序號字段名字段標識類型及長度是否允許空值計量單位主鍵序號1站碼STCDC(8)否-12站名STNMC(30)是--3經(jīng)度LGTDN(10,6)否度-4緯度LTTDN(10,6)否度-5統(tǒng)計歷時SDNC(5)否分鐘-表A.6站點暴雨頻率成果表（續(xù)）序號字段名字段標識類型及長度是否允許空值計量單位主鍵序號6重現(xiàn)期RTPDC(5)否年-7雨量值PN(5,1)否毫米-8備注NTC(255)是--注1：“站碼”同A.1中“站碼”字段。注2：“站名”同A.1中“站名”字段。注3：“經(jīng)度”同A.1中“經(jīng)度”字段。注4：“緯度”同A.1中“緯度”字段。注5：“統(tǒng)計歷時”同A.2中“統(tǒng)計歷時”字段。注6：“重現(xiàn)期”為所選站點進行暴雨頻率分析的重現(xiàn)期，計量單位為年。注7：“雨量值”為所選站點某一統(tǒng)計歷時和某一重現(xiàn)期對應的雨量值，計量單位為毫米。注8：“備注”為所選站點暴雨頻率成果的補充說明。A.4網(wǎng)格暴雨頻率成果表表結構見表A.7。表A.7網(wǎng)格暴雨頻率成果表序號字段名字段標識類型及長度是否允許空值計量單位主鍵序號1網(wǎng)格編碼GRIDIDVC(12)否-12經(jīng)度LGTDN(10,6)否度-3緯度LTTDN(10,6)否度-4統(tǒng)計歷時SDNC(5)否分鐘-5重現(xiàn)期RTPDC(5)否年-6雨量值PN(5,1)否毫米-7備注NTC(255)是--注1：“網(wǎng)格編碼”為網(wǎng)格唯一編號。注2：“經(jīng)度”為網(wǎng)格中心點所在地理位置的東經(jīng)度，計量單位為度，計至6位小數(shù)。注3：“緯度”為網(wǎng)格中心點所在地理位置的北緯度，計量單位為度，計至6位小數(shù)。注4：“統(tǒng)計歷時”為所選網(wǎng)格暴雨統(tǒng)計歷時長度，計量單位為分鐘。注5：“重現(xiàn)期”為所選網(wǎng)格進行暴雨頻率分析的重現(xiàn)期，計量單位為年。注6：“雨量值”為所選網(wǎng)格某一統(tǒng)計歷時和某一重現(xiàn)期對應的雨量值，計量單位為毫米。注7：“備注”為所選網(wǎng)格暴雨頻率成果的補充說明。A.5暴雨時程分配成果表表結構見表A.5。表A.5暴雨時程分配成果表序號字段名字段標識類型及長度是否允許空值計量單位主鍵序號1暴雨分區(qū)PZONEC(8)否-12時程PDTN(2)否小時-3分配比例PRATION(2,1)否百分比-4排位序號RANKN(2)否--5備注NTC(255)是--注1：“暴雨分區(qū)”為研究區(qū)劃分的暴雨分區(qū)的名稱。注2：“時程”為暴雨時程，計量單位為小時。注3：“分配比例”為小時暴雨量占暴雨總量的比例，計量單位為百分比，計至1位小數(shù)。注4：“排位序號”為小時暴雨量按從大到小的排位序號。注5：“備注”為所選暴雨分區(qū)暴雨時程分配成果的補充說明。附錄B（資料性）超定量法B.1基本假定超定量法是指選樣時從每年的雨量數(shù)據(jù)中按超過某一門限值取樣，組成的樣本稱為超定量樣本。門限值一般是根據(jù)當?shù)乇┯晏匦圆⒔Y合樣本統(tǒng)計要求綜合確定。由于每年暴雨不同，某些年份可能會有多項暴雨入選，有的年份可能沒有暴雨入選。經(jīng)典的超定量樣本頻率計算模型有兩個假設：假設一：超過門限值Q0暴雨的年發(fā)生次數(shù)K服從泊松分布。由于暴雨固有的隨機性，可以認為，超定量的發(fā)生也是隨機的，它在單位時間內(nèi)發(fā)生次數(shù)K也是隨機變量，且服從泊松分布：………………（B.1）式中：——平均每年發(fā)生超定量暴雨的次數(shù)；k——發(fā)生次數(shù)。假設二：超定量樣本是相互獨立的，且服從指數(shù)分布函數(shù)：………………（B.2）式中：α——尺度參數(shù)。重現(xiàn)期T的暴雨設計值為：………………（B.3）實際應用中是否采用經(jīng)典模型中的假設條件，可以根據(jù)具體資料情況分析確定。特別對假設二，在已有的很多研究中，曾采用過Gamma、Weibull、Pareto等函數(shù)作為超定量樣本的總體分布函數(shù)。B.2經(jīng)驗頻率計算對于超定量樣本系列，其經(jīng)驗頻率計算公式為：………………（B.4）式中：j——超定量樣本由大到小排位的序號；N——超定量樣本個數(shù)。與PE對應的重現(xiàn)期為：………………（B.5）B.3超定量法與年最大值法的轉化關系在一定假設條件下，超定量法的重現(xiàn)期TE與年最大值法的重現(xiàn)期TM之間有如下關系：………………（B.6）或………………（B.7）按式（B.6）或（B.7）計算的部分重現(xiàn)期轉換值見表B.1：表B.1TE與TM關系表TE(年)0.5125102050100TM(年)1.161.582.545.5210.5120.5050.50100.50

附錄C（資料性）線性矩法C.1線性矩定義1990年Hosking提出了線性矩的概念，線性矩定義為次序統(tǒng)計量期望值的線性組合，r階線性矩定義為：………………（C.1）式中：E(Xr-k:r)——由小到大排在第r-k位的次序統(tǒng)計量的期望值。對水文統(tǒng)計分布的參數(shù)估計問題，一般僅用到前四階線性矩：………………（C.2）類似于矩法中的均值、變差系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)和峰度系數(shù)等特征參數(shù)，Hosking也定義了線性矩特征參數(shù)，分別記為L-mean、L-CV、L-CS和L-CK，公式為：………………（C.3）與式（C.2）、式（C.3）對應的樣本線性矩計算公式為：………（C.4）………………（C.5）C.2兩種特定分布參數(shù)估計的線性矩法C.2.1皮爾遜III型分布（PearsonTypeIIIDistribution,P-III）皮爾遜III型分布包括三個參數(shù)：（位置參數(shù)），（尺度參數(shù)）和（形狀參數(shù)），該分布的概率密度函數(shù)如下：………（C.6）式中：——伽馬函數(shù)，其表達式為：………………（C.7）皮爾遜III型的三個參數(shù)（）與常用的另外三個總體統(tǒng)計參數(shù)（期望值、變差系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)）具有如下關系：………………（C.8）對P-Ⅲ型分布，可根據(jù)下述關系由線性矩估計其三個參數(shù)：………………（C.9）根據(jù)下式近似計算：……（C.10）根據(jù)樣本系列，由式（C.5）計算樣本矩，代替其相應總體矩，再由式（C.9）和式（C.10）估計分布的統(tǒng)計參數(shù)。C.2.2廣義極值分布（GeneralizedExtremeValueDistribution,GEV）廣義極值分布包括三個參數(shù)：（位置參數(shù)），（尺度參數(shù)）和k（形狀參數(shù)），其概率密度函數(shù)f(x)為：…（C.11）1、當k=0時，為廣義極值分布的一種特殊形式，稱為耿貝爾分布（Gumbeldistribution），其線性矩為：………………（C.12）………………（C.13）式中：——歐拉常數(shù)，取值0.5772。可以根據(jù)上述關系可由線性矩估計分布參數(shù)：………………（C.14）………………（C.15）2、當時，其線性矩為：………………（C.16）………………（C.17）………………（C.18）k根據(jù)下式近似計算：………………（C.19）………………（C.20）根據(jù)上述關系，可由線性矩及參數(shù)k估計其他分布參數(shù)：………………（C.21）………………（C.22）C.3暴雨統(tǒng)計參數(shù)均質(zhì)區(qū)劃分C.3.1暴雨系列和諧度檢驗。區(qū)域頻率分析的前提是均質(zhì)區(qū)內(nèi)各站點數(shù)據(jù)和諧一致，可采用“不和諧度檢驗法（discordancymeasure）”進行檢驗。假設區(qū)域內(nèi)共有N個降水量站點，每個站點計算的樣本線性矩系數(shù)為，定義第i（i=1,2,…,N）站的不和諧度指標Di：………………（C.23）式中：；；。當區(qū)域內(nèi)所有站點的Di均不超過臨界值(N-1)/3，即時，認為該區(qū)內(nèi)無奇異站點，區(qū)內(nèi)各站樣本數(shù)據(jù)是和諧的。當某一站點的Di超過臨界值，認為該站是不和諧的，應移入其他區(qū)；但若該站點的不和諧是因極端局部氣象事件引起的，盡管該站點不和諧，仍保留該站點。C.3.2暴雨統(tǒng)計參數(shù)均質(zhì)區(qū)的判定。采用異質(zhì)性檢驗指標Ｈ（heterogeneitymeasure）判斷是否為均質(zhì)區(qū)，Ｈ的計算公式為：………………（C.24）………………（C.25）………………（C.26）式中：V——區(qū)域降水量站點樣本L-Cv的加權標準差；——由蒙特卡洛（Monte-Carlo）模擬數(shù)據(jù)計算出的Ｖ值的均值；——由蒙特卡洛（Monte-Carlo）模擬數(shù)據(jù)計算出的Ｖ值的標準差；ni——區(qū)域內(nèi)第i個降水量站的樣本長度；t(i)——第i個降水量站的L-Cv；N——區(qū)域內(nèi)降水量站個數(shù)；tR——區(qū)域平均L-Cv。若H<1，則該區(qū)域為“可接受的均質(zhì)區(qū)”；若1<H≤2，則為“可能的異質(zhì)區(qū)”；若H≥2，則為“絕對的異質(zhì)區(qū)”。C.4暴雨統(tǒng)計參數(shù)均質(zhì)區(qū)內(nèi)頻率分布線型選擇在水文頻率分析中常用的是含有2～5個參數(shù)的分布線型，對某一暴雨統(tǒng)計參數(shù)均質(zhì)區(qū)，可采用Hosking等提出的蒙特卡洛模擬檢驗（ZDIST）從候選分布中選擇最優(yōu)線型，該檢驗中只用到了分布的四階矩系數(shù)L-CK。假設區(qū)域內(nèi)有N個站點，其中站點i的暴雨樣本長度為ni，其四階樣本矩系數(shù)記為。根據(jù)區(qū)域內(nèi)各站實測樣本計算的區(qū)域平均四階樣本矩系數(shù)記為，計算公式為：………………（C.27）將分布線型的總體四階矩系數(shù)L-C