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1、1水水 文文 学学Hydrology汤汤 婕婕安徽农业大学资源与环境学院安徽农业大学资源与环境学院2013.5 2013.5 2主要内容：主要内容：一、一、降水的观测降水的观测二、二、降水的特征和表示方法降水的特征和表示方法三、三、流域平均降水量的计算流域平均降水量的计算四、四、暴雨强度公式的推求暴雨强度公式的推求第五章第五章 降雨资料的收集与整理降雨资料的收集与整理3一、一、降水的观测降水的观测-器测法器测法（1）雨量器：是最简单的测雨器，分时段人工观）雨量器：是最简单的测雨器，分时段人工观测。把测。把24h分成几个时段进行，以分成几个时段进行，以8时作为日分界点时作为日分界点4称重式自记雨
2、量计：称重式自记雨量计：虹吸式自记雨量计：虹吸式自记雨量计：翻斗式自记雨量计：翻斗式自记雨量计：（2）自记雨量计）自记雨量计l可确定出降雨的起迄时间、雨量大小、降雨可确定出降雨的起迄时间、雨量大小、降雨强度的变化过程；强度的变化过程；l储存推求降雨强度和确定暴雨公式的资料；储存推求降雨强度和确定暴雨公式的资料；l应与雨量器同时进行观测，便于校核。应与雨量器同时进行观测，便于校核。5-雷达探测：雷达探测：气象雷达利用云、雨、雪等对无线电波的反射现气象雷达利用云、雨、雪等对无线电波的反射现象，随时探测降水回波位置、移动方向、移动速度象，随时探测降水回波位置、移动方向、移动速度和变化趋势，预报探测范
3、围内的降水、强度及开始和变化趋势，预报探测范围内的降水、强度及开始和终止时刻。和终止时刻。有效探测范围有效探测范围40-200km-气象卫星气象卫星云图：利用云图：利用卫星随时发卫星随时发回的云图资回的云图资料，对降雨料，对降雨等进行预测等进行预测7二、二、降水的特征和表示方法降水的特征和表示方法（一）（一）降水的特征降水的特征降水量降水量降水历时降水历时降水强度降水强度降水面积降水面积暴雨中心暴雨中心降水三要素降水三要素8降水量降水量是指在一定时间内降落在某一是指在一定时间内降落在某一面积上的水量，以降落在不透水平面上面积上的水量，以降落在不透水平面上的雨水（或融化后的雪水）的的雨水（或融化
4、后的雪水）的深度深度来表来表示，以示，以mm计计。9l次降水量次降水量是指一次降水开始到结束时所是指一次降水开始到结束时所降的水量。降的水量。l日降水量日降水量是指一日中的降水量，是指一日中的降水量，月降水月降水量量是指一月中的降水总量、是指一月中的降水总量、年降水量年降水量是一是一年中的降水总量。年中的降水总量。l最大降水量最大降水量是指一次、一日、或一月、是指一次、一日、或一月、或一年中降水的最大量。或一年中降水的最大量。10降水历时降水历时是指从降水开始到降水结束是指从降水开始到降水结束所经历的时间所经历的时间。一般以日、小时、分为单位。11降水强度降水强度：单位时间内的降水量称为降水强
5、：单位时间内的降水量称为降水强度或雨率，以度或雨率，以mm/min或或mm/h计。计。l平均降水强度平均降水强度：在：在t降水历时内的降水量降水历时内的降水量P，即：，即：l瞬时降水强度瞬时降水强度：12(二二)降水的表示方法降水的表示方法为了充分反映降水为了充分反映降水随时间的变化规律和空间随时间的变化规律和空间分布规律分布规律，常用降水过程线、降水累计曲线、，常用降水过程线、降水累计曲线、降水强度历时曲线、等降水量线等表示降水的降水强度历时曲线、等降水量线等表示降水的特性。特性。131.降水过程线降水过程线(又称为又称为雨强过程线雨强过程线)：是以时是以时间为横坐标，单位时间内的降水量为纵
6、坐间为横坐标，单位时间内的降水量为纵坐标绘制成的降水量随时间的变化曲线。标绘制成的降水量随时间的变化曲线。142.降水累计曲线降水累计曲线是以降水时刻为横坐标，以到是以降水时刻为横坐标，以到某一时刻的总降水量为纵坐标绘制成的曲线。某一时刻的总降水量为纵坐标绘制成的曲线。它是一条递增曲线或折线。它是一条递增曲线或折线。在累计曲线上可以明确的表达到某事某刻为止在累计曲线上可以明确的表达到某事某刻为止的降水量。的降水量。累计曲线上任一点的斜率就是该时刻的降水强累计曲线上任一点的斜率就是该时刻的降水强度。度。15降水量累计曲线降水量累计曲线163.降水强度历时曲线降水强度历时曲线:反映降水强度随降水反
7、映降水强度随降水历时的变化曲线。历时的变化曲线。174.等降水量线等降水量线：区域内降水量相等地各点连：区域内降水量相等地各点连成的曲线，它反映区域内降水的分布变化规成的曲线，它反映区域内降水的分布变化规律。在等降水量线图上可以查出各地的降水律。在等降水量线图上可以查出各地的降水量和降水面积，但无法确定降水历时和降水量和降水面积，但无法确定降水历时和降水强度。强度。18等雨量线等雨量线19我国多年平均最大我国多年平均最大24h降水量分布降水量分布(三三)我国降水量的分布我国降水量的分布20我国年降水量的分布我国年降水量的分布在地理分布上，大体趋在地理分布上，大体趋势是从沿海到内陆，从南势是从沿
8、海到内陆，从南到北依次递减。等降水量到北依次递减。等降水量线大致是东北西南向；线大致是东北西南向；在季节分布上，大部分在季节分布上，大部分地区降雨集中在夏季，而地区降雨集中在夏季，而冬季降水量最少。冬季降水量最少。大兴安岭大兴安岭阴山山脉阴山山脉贺兰山贺兰山巴颜喀拉山巴颜喀拉山冈底斯山脉冈底斯山脉21三、三、流域平均降水量的计算流域平均降水量的计算1.算术平均法算术平均法对于地形起伏不大，降水分布均匀，对于地形起伏不大，降水分布均匀，测站布设合理或较多的情况下，算术平测站布设合理或较多的情况下，算术平均法计算简单、而且也能获得满意的结均法计算简单、而且也能获得满意的结果。果。222.加权平均法
9、加权平均法在对流域基本情况如面积、地类、坡度、坡在对流域基本情况如面积、地类、坡度、坡向、海拔等进行勘察基础上，选择有代表性的向、海拔等进行勘察基础上，选择有代表性的地点作为降水观测点，每个测点都代表一定面地点作为降水观测点，每个测点都代表一定面积的区域，把每个测点控制的面积（积的区域，把每个测点控制的面积（fn）作为）作为各测点降水量的权重，按下列公式计算流域平各测点降水量的权重，按下列公式计算流域平均降水量：均降水量：23泰森多边形法泰森多边形法:假定流域上各点的雨量以其最近的雨假定流域上各点的雨量以其最近的雨量站的雨量为代表，因此需要采用一定量站的雨量为代表，因此需要采用一定的方法推求各
10、站代表的在流域中距其最的方法推求各站代表的在流域中距其最近的点的面积近的点的面积,泰森多边形法便是一种求泰森多边形法便是一种求算方法。算方法。241站站2站站4站站3站站5站站6站站1）在地图上将降）在地图上将降水观测点两两相连，水观测点两两相连，构成许多三角形构成许多三角形（包括邻近流域的（包括邻近流域的测站），形成三角测站），形成三角形网；形网；251站站2站站4站站3站站5站站6站站2）然后对每个）然后对每个三角形各边作直三角形各边作直平分线，用这些平分线，用这些垂直平分线构成垂直平分线构成以每个测站为核以每个测站为核心的多边形。假心的多边形。假定每个雨量站的定每个雨量站的控制面积即为此
11、控制面积即为此多边形面积（流多边形面积（流域边界内）。域边界内）。f1f2f3f4f5f6261站站2站站4站站3站站5站站6站站3）计算流域平）计算流域平均雨量均雨量:27泰森多边形法泰森多边形法的前提是假设测站间的降的前提是假设测站间的降水是线性变化，因此没有考虑地形对降水水是线性变化，因此没有考虑地形对降水的影响。如站网稳定不变，该方法使用方的影响。如站网稳定不变，该方法使用方便，精度较高。如果某一测站出现漏测时，便，精度较高。如果某一测站出现漏测时，则必须重新计算各测站的权重系数，才能则必须重新计算各测站的权重系数，才能计算出全流域的平均降水量。计算出全流域的平均降水量。281站站2站
12、站4站站3站站5站站6站站29【例5.1】303.等雨量线法等雨量线法步骤是：（步骤是：（1）绘制降雨量等值线图；）绘制降雨量等值线图；（2）用求积仪或其他方法测算出相邻等雨量线间）用求积仪或其他方法测算出相邻等雨量线间的面积的面积fi，用，用fi除以流域总面积（除以流域总面积（F）得出各相邻）得出各相邻等雨量线间面积的权重；等雨量线间面积的权重；（3）以各相邻等雨量线间的雨深平均值）以各相邻等雨量线间的雨深平均值(Pi)乘以乘以相应的权重相应的权重()即得权雨量即得权雨量；（4）将各相邻等雨量间面积上权雨量相加即为流）将各相邻等雨量间面积上权雨量相加即为流域域的平均雨量。的平均雨量。31【例
13、5.2】32等雨量线法的优点是考虑了地形变等雨量线法的优点是考虑了地形变化等对降水的影响，适合于地形变化较化等对降水的影响，适合于地形变化较大（一般是大流域），且又有足够数量大（一般是大流域），且又有足够数量的雨量站的区域。的雨量站的区域。33四、四、暴雨强度公式的推求暴雨强度公式的推求（一）根据雨量观测数据绘制雨强（一）根据雨量观测数据绘制雨强历时曲历时曲线线（二）（二）i-t-T 关系曲线关系曲线（三）（三）暴雨强度公式的推求暴雨强度公式的推求小小雨雨是是指指24小小时时内内降降水水量量不不超超过过10毫毫米米的的雨雨；小小到到中中雨雨为为5毫毫米米-18毫毫米米；中中雨雨为为10毫毫米米
14、-25毫毫米米；中中到到大大雨雨为为18毫毫米米-38毫毫米米；大大雨雨为为25毫毫米米-50毫毫米米；大大到到暴暴雨雨为为38毫毫米米-75毫毫米米；24小小时时内内雨雨量量超超过过50毫毫米米的的称称为为暴暴雨雨；超超过过100毫米的称为大暴雨；超过毫米的称为大暴雨；超过200毫米的称为特大暴雨。毫米的称为特大暴雨。34（一）根据雨量观测数据绘制单场暴雨雨强（一）根据雨量观测数据绘制单场暴雨雨强历时曲线历时曲线【例5.3】35（二）（二）i-t-T 关系曲线关系曲线1.在具有多年降雨资料的整理统计，求出不同历在具有多年降雨资料的整理统计，求出不同历时暴雨强度的重现期。时暴雨强度的重现期。2
15、.按不同历时，计算重现期为按不同历时，计算重现期为0.25，0.33，0.5，1，2，3，5，10等年的暴雨强度，制成暴雨强等年的暴雨强度，制成暴雨强度度i、降雨历时、降雨历时t和重现期和重现期T的关系表。的关系表。3.在普通坐标或对数坐标上分别绘制不同重现期在普通坐标或对数坐标上分别绘制不同重现期的暴雨强度的暴雨强度i降雨历时降雨历时t关系曲线。关系曲线。36（三）（三）暴雨强度公式的推求暴雨强度公式的推求1.暴雨强度公式暴雨强度公式式中，式中，A为暴雨雨力或时雨率为暴雨雨力或时雨率(mm/min,mm/h);n为暴雨衰减系数为暴雨衰减系数;b为时间参数。为时间参数。37当当i与与t在双对数
16、坐标上呈直线关系时，则在双对数坐标上呈直线关系时，则A随重现期而变：随重现期而变：A1为重现期为为重现期为1年的暴雨雨力或时雨率年的暴雨雨力或时雨率(mm/min,mm/h);38设计暴雨强度公式设计暴雨强度公式式中，式中，q为设计暴雨强度为设计暴雨强度(L/shm2);t为降雨历时，为降雨历时，min;T为设计重现期。为设计重现期。3940412.暴雨强度公式暴雨强度公式推求推求（1）图解法）图解法（2）最小二乘法）最小二乘法42（1）图解法）图解法433.暴雨强度公式暴雨强度公式推求推求（1）图解法）图解法:试摆法试摆法（2）最小二乘法）最小二乘法444.利用等值线图求暴雨强度利用等值线图求暴雨强度【例5.6】