第4章 HEC-HMS模型的降水描述方法

本章介绍如何用HEC-HMS指定和分析历史暴雨或假设暴雨以及蒸散发的方法。首先介绍了实测历史降水数据法，其中包括降雨测量数据、径流计算要求、平均面积降雨深度、降雨的时间分布、反距离平方插值计算等内容。其次介绍了历史降雨的雷达观测数据法，其中包括现场观测的问题点、雷达数据、使用雷达观测的降雨的计算等内容。之后介绍了假设暴雨法，包括基于规范的设计概念、基于频率的假设暴雨、标准工程暴雨、用户指定的假设暴雨分布、暴雨的选择以及基于风险的设计概念等内容。最后介绍了HEC-HMS中蒸散发对降水数据的影响及计算方法。

4.1 实测历史降雨数据

4.1.1 降雨测量数据

表4-1中介绍的每一种降雨测量装置都用一个其开口与大气联通的蓄水容器来捕获降雨。所收集的雨水深度被自动地或人工地量测，并从这些观测数据中获得雨量计所在位置的降雨深。

4.1.2 径流计算要求

第6章详细介绍了HEC-HMS从降雨计算地表径流的模型：单位线模型的各种方法和动波模型。两种模型都假定在给定的历时期间降雨在集水区上方均匀分布。这又要求指定该均匀降雨的特性。对于HEC-HMS，这些特性包括：①集水区总的降雨深度；②降雨的时间分布。

图4-1 人工雨量计图

图4-2 遥测雨量观测计

（选自www.weathershop.com）

4.1.3 平均面积降雨深度计算

所需的集水区降雨深度可以用一种平均方法从雨量计的深度得到，也就是：

式中：P_MAP为集水区总的暴雨平均面降雨深度；p_i（t）为时间t时在第i个雨量计位置的降雨深度；w_i为分配给雨量计/观测值i的权因子。

如果雨量计i不是记录型的装置，那在计算中只知道∑p_i（t），并使用雨量计i处的该暴雨总的降雨量。

通常用于确定计算MAP降雨深度的雨量计权因子的方法包括：

1.算术平均值

该方法给每一个雨量计分配一个权因子，该权因子等于用于MAP计算的雨量计个数的倒数。集水区内或邻近的雨量计均可以被选择。

2.泰森多边形

该方法是一个基于面积的加权方法，它假设集水区内任意一点的降雨深度与在集水区内或离集水区最近的雨量计的降雨深度相同。该方法给每一个雨量计指定了一个权因子，这个权因子与该雨量计最邻近的集水区的面积成正比。

如图4-3（a）所示，连接这些雨量计，构建这些连线的中垂线，用作图的方法可以找到集水区中每个点的最邻近的雨量计。每一个多边形内的面积离与被它围起来的雨量计距离最近，因此被分配到该雨量计的权因子就是该多边形所表达的总面积的分数。

Chow，Maidment和Mays（1988），Linsley，Koehler和Paulus（1982），以及很多水文教科书都给出了这一方法的详细描述。

3.等雨量图

这也是一种基于面积加权的方法。降雨等值线是从如图4-3（b）所示的那些点上的测量值估算的。这允许用户根据对集水区的了解和判断构建雨量的值线图。面积平均降雨深度MAP是通过找出每一对等值线之间的平均降雨深度估算的（不是通过各个雨量计位置处的降雨估算的），并且用该对等值线包围的面积的分数对这些降雨深度加权。

同样，这一方法的细节在大多数的水文教科书中都有介绍。

图4-3 面积平均降雨深度（MAP）计算方法示意图

4.1.4 降雨的时间分布

为了计算表示流量随时间变化的水文过程线，必须提供MAP随时间变化的信息。为了用HEC-HMS完成这一工作，要定义具有纵坐标的降雨类型p_pattern（t），从方程（4-1）用下式计算MAP深度的时间分布：

式中：p_MAP（t）为时间t时的集水区MAP。

和总的暴雨深度一样，降雨类型可以用加权的方法从雨量计观测记录推算：

式中：p_i（t）为时间t时雨量计i量测的降雨；w_i（t）为时间t时分配给雨量计i的权因子。

在这个计算式中，只使用可记录的雨量计。

如果在方程（4-2）中使用一个单独的雨量计，所推导出的MAP雨量分布图与观测的雨量分布具有同样的相对分布。例如，如果雨量计在30分钟内记录了总雨量的10%，那么MAP雨量分布在同样的30分钟内也是MAP的10%。

如果使用一个或两个雨量计，其分布类型将是这些雨量计的观测值的平均。因此，如果这些雨量计观测数据的时间分布明显不同，就像暴雨移动时的情形，这个平均类型将会使有关集水区上的降雨信息变得难以理解。这如同图4-4所示的时间分布。

图4-4中表示了两个雨量计记录的雨量分布。在雨量计A处，雨量在时间0000时至0200时期间以10mm/h的匀速降落。在雨量计A处0200后没有降雨。在雨量计B处，0200之后才有降雨，到0400前降雨的速率是10mm/h。这个降雨类型可能是暴雨在集水区中从A移动到B造成的。如果这些雨量数据用到方程（4-2）和方程（4-3）中计算平均的降雨类型，并给每个雨量计相同的权数，那么得到的结果是0000到0400的降雨速率为5mm/h的匀速。这就不能很好表示降雨的平均时间分布类型。更好的方法可能是使用这些雨量计中的一个来表示集水区平均降雨类型。

图4-4 平均降雨时间分布示意图

4.1.5 反距离平方法

作为单独定义总的MAP的替代方法并将它与时间分布类型相结合以推导MAP雨量分布图，HEC-HMS用户可以直接选择一种MAP雨量分布计算方法。这个所谓的反距离平方加权方法通过动态地将一个加权的方法应用到时间t时在集水区中量测到的雨量计降雨记录来计算集水区在时间i时的降雨P（t）。

该方法使用集水区中的 “节点”，这些节点分布在集水区中能提供合适的降雨分布分辨率。HEC-HMS用靠近该节点的雨量计记录计算每一个节点的降雨分布。选择这些雨量计时，HEC-HMS通过每一个节点建立假设的南北向和东西向的轴，并找出这两个坐标轴定义的每个象限中离节点最近的雨量计，如图4-5所示。以雨量计到这个节点的距离的平方的倒数计算权数并分配到个雨量计之上。例如，在图4-5中，在网格的北东象限的雨量计C的权数按下式计算：

图4-5 反距离平方法示意图

式中：w_C为分配给雨量计C的权重；d_C为从节点到雨量计C的距离；d_D为从节点到在东南象限中的雨量计D的距离；d_E为从节点到在西南象限中的雨量计E的距离；d_A为从节点到在网格西北象限中的雨量计A的距离。

用同样的方法计算雨量计D、E和A的权重。

用上面计算出的权重，计算时间t时节点的雨量分布纵坐标值：

对所有的时间重复上述计算。

注意图4-5中的雨量计B在本例中没有被使用，因为它在西北象限中离节点不是最近的。但是，在某个时间t雨量计A的降雨纵坐标如果有丢失的话，将使用雨量计B的数据。一般情况下象限中有数据的（包括零）离节点最近的雨量计将用于计算MAP。

一旦对所有节点建立了p_node（t）序列，MAP序列就可以用下式计算：

式中：w_node为分配给每个节点的权重。

例子中，在集水区的质心有一个单独的节点，因此权重为1.00。但是，如果需要的话也可以定义附加的节点以提供更好的降雨空间分布。使用泰森多边形或别的替代方法为这些节点选择权重。

4.2 历史降雨的雷达观测数据

4.2.1 现场观测中的一些问题

图4-6表示了一个简单而典型的情况。要预测图示集水区的径流。在雨量计A处和靠近集水区的B处测得降雨深度。

图4-6 MAP可以计算为雨量计A和B的加权平均深度

从这些雨量计记录，可以把MAP估算为观测到的深度的加权平均。例如，所分配的这些权重取决于雨量计距集水区中用户指定的某个点或多个点有多远。在本例中，如果指标点选择的是集水区的质心，那么这些权重将近似相等，因此MAP将等于在雨量计A和B观测到的深度的算术平均值。

如果雨量计形成的网络在靠近暴雨区域有着合适的密度，如果这些靠近暴雨的雨量计可以做记录，且没有遇到记录意外中断的情况（Curtis and Burnash，1996），那么从该雨量计网络计算出的MAP就可以很好地代表某个子集水区上的降雨。

国家气象局提供了雨量计网络的密度指南。建议局部洪水预警系统的雨量计的最小密度N为：

式中：A为以平方英里为单位的面积。

但是，即使该网络中雨量计个数超过最少的雨量计个数，也不一定可以适合量测所有的暴雨。

如图4-1和图4-2所示的降雨雨量计的直径通常是8～12英寸（20～30cm）。这样在一个1平方英里（2.6km²）的集水区，雨量计的收集面积只代表一个相当于集水区总面积1/100000000的样本的面积。如果暴雨像元位于雨量计网络的空洞区域，或如果集水区上的降雨并不真是均匀的话，用这么小的面积不可能很好量测远处的暴雨。

图4-7表示了空洞的影响。和图4-7（a）所示的集水区来自图4-6，只是上面叠加了一个暴雨。这时，由于降雨的面积分布，雨量计A和B的观测数据可能不能很好代表这场降雨。真正的MAP可能超过观测数据的平均值。这时，径流可能被低估。同样，图4-7（b）中雨量计观测数据也不能很好代表真正的降雨情况。这里，暴雨单元在雨量计A的上方，但是由于该雨量计的位置，对于这个集水区它不是一个好的采样位置。这样，第二种情况可能会高估了径流。

图4-7 缺少覆盖会使MAP的估算复杂

降雨观测中的空洞问题的一种潜在的解决方法是在网络中增加雨量计的数量。但即使是增加了数量，对于所有的降雨的不可能都能保证量测得很准确。除非雨量计的间距小于典型暴雨单元的尺度，否则集水区上的降雨可能被错误的估算。

第二种解决方法是使用气象雷达降雨深度估算值。

4.2.2 雷达数据

世界气象组织的水文实践指南（1994）解释了雷达可以用于观测降雨区域的位置和运动，某些类型的雷达装备可以给出雷达区域的降雨速率的估算值。

气象雷达数据可以从国家气象局（NWS）遍布全国的气象监测雷达多普勒设备（WSR-88D）获得。每一台设备都提供了230km半径的覆盖面积。WSR-88D雷达发射S波段的信号，这种信号遇到大气中的雨滴或其他障碍时会被反射。反射信号的强度通常被表示为反射率，并在雷达进行360°方位扫掠时在雷达设备的中心位置的传感器上被量测。5～10分钟的后，在高程位置上增加0.5°继续进行扫描。扫描得到的反射率的观测值在对时间和空间进行积分后就可以估算出指定位置上的大气柱体中的微粒体积和密度。为了简化数据的管理、显示和分析，国家气象局将像元的反射率数字化后记录在水文降雨分析工程（HRAP）的栅格像元中。栅格像元的大小约为4km×4km。

已知反射率可以推导出每一个HARP像元的降雨速率，因为反射信号的能量与反射障碍的体积和密度有关。从反射率预估算降雨的最简单的模型是Z—R关系，其中最常用的关系是：

式中：Z为反射率系数；R为降雨密度；a、b为经验系数。

这样，作为天气雷达的产物，可以估算位于雷达设备中心的栅格像元的降雨。该估算值就是这个像元的MAP，无需在像元中任何特定的点上假定降雨的深度。

国家气象局、国防部和运输部（联邦航空管理局）联合运用WSR-88D网络。他们采集气象雷达的数据并分发给联邦政府的用户。已建立了新一代雷达NEXRAD信息分发服务（NIDS）为联邦政府以外的用户提供气象雷达数据的访问服务。设计用于支持NIDS计划的每一台WSR-88D设备都有四个端口，这些端口上可以连接经过选择的运营商。NIDS的这些运营商反过来又将数据分发给使用自己设备的客户，根据提供的产品及其附加值对客户收费。例如，在1998年一个运营商曾发布1km×1km分块的数据。这种分块是一种组合了来自不同雷达设备且有着重叠部分或连续扫描的反射率数据的影像。

以这样的方式组合影像有助于识别并消除异常。它也提供了更好的大集水区上暴雨的视图。图4-8表示了使用气象雷达数据的优点。图4-8（a）表示的是图4-7的集水区，但是在集水区上叠加了一个类似HARP栅格系统。来自雷达的数据将提供栅格上各像元的降雨估算值。通常用图形的格式来表达这些雷达降雨估算值，如图4-8（b）所示，各种密度范围用不同的颜色编码。这类似于在电视中的天气预报所看到的影像。

栅格像元有了降雨估算值，就可以表达一张有关降雨场的大的图像。用这个图像，由于知道了暴雨像元的范围、降雨密集区域、无雨区的面积，就有可能得到任何时刻的MAP的更好的估算值。通过使用连续扫描的雷达数据，可以推导出代表各个集水区的像元的平均降雨时间序列。

图4-8 气象雷达提供的栅格降雨观测数据

4.2.3 使用雷达测量的降雨的计算

从平均降雨深度的时间序列可以计算所需的MAP序列，现在明确考虑降雨空间分布的变化性。MAP的计算相对比较简单：每一个时间步长的MAP就是代表集水区的那些像元集合上的平均降雨。

HEC-HMS包含了用雷达数据计算MAP的算法，这些数据可以是以HARP格式存储的数据也可以是以HEC-HMS的标准水文栅格（SHG）存储的数据。（后者在1996年3月发表的HEC的水文工程的进步一文中被介绍。）从HEC可以获得由国家气象局提供的用于将雷达数据重新格式化为HEC-HMS所需格式的软件。

雷达估算的降雨应该与现场观测数据进行比较或修正。雷达仅测量大气中水的运动，而并不是落到集水区上的水量。只有表4-1所示的那些选择才能够测量水量。理想的情况是，平均降雨的计算应该将雷达与雨量计网络结合起来；在美国，国家气象局阶段3的报告就是这么做的。

4.3 假设暴雨

4.3.1 基于规范的设计概念

基于规范的标准一般于规划设计新的水控制设施，以准备应对洪水，管理洪泛平原的活动（WEF/ASCE，1992）。使用基于规范的标准时，要设定一个公众可接受的风险水准的阈值或标准，并采取措施满足这一标准。例如，在美国西部的部分河堤的设计是为了抵御所选择的历史大洪水事件。

基于规范的标准一般通过把长期平均时间限制在排水设施容量超越概率之间来控制风险。例如，这个标准可能会限制洪泛区的开发，以便洪水位上升到建筑物第一层以上的年超越概率不超过0.01。这个限制被称为年超越概率（AEP）。为了满足这个标准，必须估算所指定的AEP的流量和水位。很多情况下需要知道径流的量和时间的信息。例如，为了提供确定防洪拦水池尺寸的信息必须估算径流量。

当可获得足够的感兴趣的河流流量的数据时，就可以用统计分析的方法估算给定AEP的设计流量。在美国，水数据跨部门咨询委员会已提出了进行这些统计分析的指南，并发表在手册Bulletin 17B（1982）之中。Bulletin 17B中的方法使用记录的年最大流量来校验一个长—皮尔逊Ⅲ型概率模型，并使用这个校验后的模型预测所选AEP的流量。不超过这个流量的设计将满足这个规范的要求。

用Bulletin 17B的统计分析方法估算很多情况时的流量时是有限制的，因为：

（1）很少有河流有仪器记录，因此就不可能有足够长的记录使模型能够得到精确的拟合。

（2）土地利用变化改变了集水区对降雨的响应，因此用未开发或自然情况下的数据所确定的假设洪水流量不能反映开发后的可能流量。统计分析方法不能提供关于径流量和时间的信息。

因此，在很多情况下需要一种替代的分析方法。常用的替代分析方法使用基于指定AEP的降雨（被称为设计或假设暴雨）及一个将降雨转换为径流的数学模型。

其想法是如果计算使用的是所有模型参数的中位数或平均值，那么从假设暴雨计算出的流量的AEP应该等于降雨的AEP（Pilgrim and Cordery，1975）。

HEC-HMS提供了三种替代的基于标准的暴雨：

（1）经过平衡的基于频率的暴雨。

（2）标准工程暴雨（SPS）。

（3）用户定义的暴雨深度和时间分布。

4.3.2 HEC-HMS基于频率的假设暴雨

HEC-HMS中基于频率的假设暴雨需要定义一个降雨事件，该暴雨中不同历时的降雨深度有着一个相同的超越概率。为了用HEC-HMS建立这个暴雨：

（1）用户为所选的5分钟到总的假设暴雨历时（不超过10天）的超越概率指定总的点降雨深度。不需要指定历时小于径流建模时间间隔的降雨深度。例如，如果分析计算需要一个24小时的暴雨，并从0.01AEP事件求出径流，用户必须指定历时从5分钟到24小时的0.01AEP降雨深度。

在美国，给定超越概率的各种历时的深度可以从本地推导出的深度—历时—频率函数获得，美国西部可参考NOAA Atlas 2（Miller，et al.，1973） 或NWS TP-40（Herschfield，1961），美国东部参考TP-49（Miller，1964）。如果深度是从上述资料之一的等雨量线得到的，那么在输入之前，用户应该画出将这些数值的图形并做光滑处理，以保证暴雨的雨量分布图的形状是合理的。

（2）HEC-HMS对指定的深度应用一个面积修正系数。从深度—历时—频率研究中得到的降雨估算值通常都是点估算值，例如在NOAA Atlas 2 或 TP 40中给出的数值。

但是，在一个大的集水区上的强降雨一般都不是均匀分布的。对于指定的频率和历时，某一面积上的平均降雨深度要小于点上的降雨深度。为了考虑这个情况，美国气象局（1958）从有记录的雨量计网络的不同雨强的点和面的年序列的平均值推导出了一些系数，用这些系数折减点降雨深度以求解面平均深度。这些系数被表示为点深度的百分比，是面积和历时的函数，如图4-9所示。

图4-9 点深度则折减系数

（3）HEC-HMS采用插值的方法来找出历时等于所选径流模型时间间隔的整倍数的历时的深度。HEC-HMS使用被转换为对数的深度值和在步骤（1）中指定的历时进行线性插值。

（4）从步骤（3）中找出累积深度中的每次的差值，这样计算一组降雨深度的增量，各个历时等于所选的计算间隔。

（5）使用替代的分块方法（Chow，Maidment，Mays，1988）从降雨增量值（块）推导一个雨量分布图。这个方法将最大增量深度快置于所需历时的中央。剩余的块依次在中间块的前后以降序布置。图4-10就是这种分布的一个例子，这个例子表示了24小时假设暴雨的深度，计算间隔为1小时。

图4-10 基于频率的假设暴雨分布的例子

4.3.3 标准工程暴雨

标准工程暴雨（SPS）是一个降雨时间关系，这一关系表达了在当地已经发生或可能发生并引起关心的那些大暴雨的合理的特征。这一关系是从对该地区主要暴雨事件的研究中推导出的，不包括最极端的暴雨事件。经度在105°东的区域的SPS的研究结果以深度、历时和降雨面积的综合区域关系式的形式被发布在EM 1110-2-1411中。对经度在105°西的区域将进行专门研究以推导合适的SPS估算值。作为一种传统的方法，标准工程洪水（SPF）［由SPS产生的径流］用于比较工程防护水平、集水区模型的校验以及为统计的洪水频率估算值提供一个基于决策的检查。（USACE，1989）

HEC-HMS中包含的SPS模型是应用于经度在105°东的集水区的SPS（落基山以东）；并限于面积在10～1000平方英里的集水区。由于基于风险的设计技术的出现、不同地理区域该方法的不一致性以及缺少105°西的标准SPS的数据、和没有附加的发生概率，现在SPS已很少被使用。0.002年超越概率事件已经取代SPS用于设计和描述的目的。但是，在HEC-HMS中使用SPS模型时，需要一个指标降雨、暴雨发生的面积和时间分布。某个面积的指标降雨可以用EM 1110-2-1411中的图估算。EM 1110-2-1411建议，如果集水区的不是标准形状，或者如果暴雨面积比集水区面积大，应使用一个形状系数（转换系数）来修改这个理想的SPS。可以用EM 1110-2-1411中指定的方法来确定这个形状系数。时间分布可以是标准的EM 1110-2-1411 分布 （USACE，1952），或者是西南部分的PMP分布。后者是由NWS建议的（Fredrick，et al.，1977）蒙大拿州的圣路易斯100年的降雨分布。有关SPS的更为详细的介绍可以从HEC的训练文件Training Document No.15中找到（USACE，1982）。

一旦指定了SPS降雨深度，HEC-HMS用下式计算96小时历时总的暴雨深度分布：

式中：SPFE为标准—工程—洪水指标—降雨深度（英寸）；R_24H（i）为发生在第i个24小时期间的指标降雨百分比。R_24H（i）由下式给出：

式中：TRSDA为暴雨面积，平方英里。

24小时时段被分为4个6小时时段。发生在每一个6小时时段的24小时降雨比例按以下公式计算：

式中：R_6H（i）为发生在每一个6小时时段的24小时降雨比例。

HEC-HMS以第i个24小时期间的第j个6小时间隔计算每一个时间间隔的降雨（除了峰值的6小时期间）计算式如下：

式中：Δt为计算时间间隔，h。

每天峰值6小时降雨分布根据表4-2的百分比计算。当使用的计算时间间隔小于1小时，HEC-HMS根据表4-3中的百分比分配峰值1小时降雨。（所选的时间间隔必须均匀地分为1小时间隔）当时间间隔大于表4-2或表4-3所示的间隔时，峰值时间间隔的百分比是最高的百分比的和。例如，对于2小时时间间隔，这些值分别是（14+12）%，（38+15）%，和 （11+10）%。具有最大百分比的时间间隔在第二大百分比的时间间隔之后接着是第三大百分比的时间间隔。第二大百分比在第四大百分比后，第三大百分比后面跟着的是第五大百分比，依此类推。

4.3.4 用户指定的假设——暴雨分布

用户指定的雨量分布选项允许用户定义假设暴雨的深度和时间分布。用HEC-HMS，所输入的假设降雨的值被按照降雨的雨量计记录形式输入。

例如，在美国为了进行排水规划，土壤保护局（SCS）——现在已改名为自然资源保护局（NRCS）——通常使用假设暴雨方法。这些假设暴雨是SCS用降雨类型的平均值推导出来的；TR-55（USDA，1986）中给出了以无量纲的形式表示的暴雨。所示的暴雨类型的选择取决于集水区的位置。例如，靠近加州的Davis，合适的暴雨类型是SCS Type I。这个暴雨的时间分布如图4-11所示。

图4-11 SCS假设暴雨分布

为了使用SCS假设暴雨必须知道24小时总的降雨深度。可以通过查询当地推导的深度—历时—频率函数、NOAA Atlas 2（Miller，et al.，1973） 或 NWS TP-40 （Herschfield，1961）得到这个深度。用这样定义的深度，通过简单的相乘将所选择的无量纲图转换为累积降雨图。之后用这些连续值中的差就能找出均匀间隔的深度，这样就得到所需的雨量分布图。

除了把假设暴雨深度和时间分布指定为雨量计位置的降雨外，可以用别的程序计算MAP雨量分布并将结果存储到HEC-DSS数据库。接着HEC-HMS能检索这些数据并计算径流。例如，为了计算美国东部某个集水区的最大可能洪水PMF，HEC的HMR-52程序（Ely and Peters，1984）可以计算最大可能降雨（PMP）并将降雨分布存储到HEC-HMS数据库。HEC-HMS将检索这个PMP并计算其产生的径流。

4.3.5 暴雨选择

下面的问题对于帮助选择合适的假设暴雨很重要。

（1）当计划使用基于风险的降雨事件时，应该使用什么样的AEP降雨事件？如果目标是为了管理洪泛区，例如是所谓的100年标准的洪泛区，用指定的AEP选择一个单独的假设暴雨，从这个暴雨计算径流，并将与该暴雨相同的AEP分配给流量、水量和水位。

（2）另一方面，如果目标是为了定义流量—频率函数，其解决方法是定义AEP的范围从小的常遇事件（如0.5AEP）到大的稀遇事件（如0.002AEP事件）的假设暴雨。用它们计算径流，并将假设暴雨的AEP分配给径流峰值、径流量和水位。EM 1110-2-1415（USACE，1993）的第3章和EM 1110-2-1417（USACE，1994）的第17章提供了这个方法的详细说明。

（3）降雨事件的历时应该取多少？HEC-HMS包含的假设暴雨选项允许定义延续几分钟到几天的事件。被选择的暴雨必须足够长以便整个集水区都能够对汇流点的汇流做出贡献。因此，历时必须超过集水区的汇流时间；有些人认为历时应该是汇流时间的3至4倍（Placer County，1990）。

国家气象局（Fredrick et al.，1977）的报告指出：在美国周围，发生最频繁的产生径流的降雨的历时大约是12小时；在任何6小时期间的暴雨之末，发生能产生附加径流的降雨的概率是0.5；在第一个6小时之末，暴雨不结束的概率大约是0.75。如果历时不超过24小时，这一概率不会下降到0.5以下。

Levy和McCuen （1999） 用观测的数据发现对于马里兰州面积为2至50平方英里的集水区，24小时是一个好的假设暴雨长度。这个研究可以得出如果暴雨历时超过集水区的汇流时间，那么24小时假设暴雨是一个很好的选择。实际上。美国大多数的排水系统规划都使用24小时事件，SCS的事件都限于24小时的历时。但是，考虑到可能发生更长或更短的暴雨，使用这个长度时应该小心谨慎。

（4）应该使用基于频率的假设洪水时间分布（SPS分布）还是使用另外的分布？对这个问题的回答取决于这一研究所需的信息。给主要的洪水控制结构的设计提供水文的估算值时可以选择SPS。另外，如果需要用流量来建立频率函数以确定最优的蓄水容量，那么可以选择一个不同的分布，例如三角形时间分布。

4.3.6 基于风险的设计概念

HEC-HMS包含了用各种指定的标准暴雨计算径流量的功能，包括基于频率的假设暴雨。但是，这并没有形成军团洪水损失减轻工程的基础。相反，如同在EM 1110-2-1419和EM 1110-2-1619中指出的那样，这些工程是为了抵御某一范围内的洪水事件而设计的；工程根据对国民经济发展（NED）产生最大贡献的原则选择其性能，并要与环境和政策相协调。在本文中，HEC-HMS计算基于频率的假设暴雨的能力可以用于估算无工程措施和有工程措施时的流量和水位频率函数，用这个关系来计算期望的年损害减轻。

4.4 蒸发和散发

第3章介绍了在一般应用中HEC-HMS忽略蒸散发的原因，因为它们在洪水过程中并不明显。在短时的暴雨中，例如SPS，这种忽略可能是合适的。但是，第5章中将要介绍的HEC-HMS的土壤湿度计算法（SMA）模型就有可能分析集水区对较长降雨记录的响应——这些记录中既包含有降雨的时间段也包含没有降雨的时间段。在没有降雨的时间段中，当水移动和蓄积时，集水区的湿度状态会不断地变化。

蒸发和散发是水分移动的重要组成部分。如同HEC-HMS所模拟的那样，蒸发包括了水直接从植被和土壤表面的汽化以及从植物叶面的散发。结合在一起的蒸发和散发的量被估算为一个平均量。在HEC-HMS的SMA模型和程序的气象输入数据中，蒸发和散发的量加在一起统称为蒸散发量（ET）。在该模型的输入中，要指定月变化的ET值以及一个ET系数。用每月的值和这个系数的乘积计算这个月内所有时间段的潜在的ET速率。

第5章将详细介绍在土壤湿度计算法模型中如何使用指定的ET速率。

参考文献

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［2］ Curtis，D.C.，and Burnash，R.J.C.(1996).“Inadvertent rain gauge inconsistencies and their effects on hydrologic analysis.”California-Nevada ALERT users group conference，Ventura，CA.

［3］ Ely，P.B.，and Peters，J.C.(1984).“Probable maximum flood estimation-eastern United States.”Water Resources Bulletin，American Water Resources Association，20(3).

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