水文学第五章

'1水文学Hydrology汤婕安徽农业大学资源与环境学院2013.5 2主要内容：一、降水的观测二、降水的特征和表示方法三、流域平均降水量的计算四、暴雨强度公式的推求第五章降雨资料的收集与整理 3一、降水的观测---器测法（1）雨量器：是最简单的测雨器，分时段人工观测。把24h分成几个时段进行，以8时作为日分界点 4称重式自记雨量计：虹吸式自记雨量计：翻斗式自记雨量计：（2）自记雨量计可确定出降雨的起迄时间、雨量大小、降雨强度的变化过程；储存推求降雨强度和确定暴雨公式的资料；应与雨量器同时进行观测，便于校核。 5---雷达探测：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。有效探测范围40-200km ---气象卫星云图：利用卫星随时发回的云图资料，对降雨等进行预测 7二、降水的特征和表示方法（一）降水的特征降水量降水历时降水强度降水面积暴雨中心降水三要素 8降水量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的雨水（或融化后的雪水）的深度来表示，以mm计。 9次降水量是指一次降水开始到结束时所降的水量。日降水量是指一日中的降水量，月降水量是指一月中的降水总量、年降水量是一年中的降水总量。最大降水量是指一次、一日、或一月、或一年中降水的最大量。 10降水历时是指从降水开始到降水结束所经历的时间。一般以日、小时、分为单位。 11降水强度：单位时间内的降水量称为降水强度或雨率，以mm/min或mm/h计。平均降水强度：在Δt降水历时内的降水量ΔP，即：瞬时降水强度： 12(二)降水的表示方法为了充分反映降水随时间的变化规律和空间分布规律，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特性。 131.降水过程线(又称为雨强过程线)：是以时间为横坐标，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。 142.降水累计曲线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。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的降水量。累计曲线上任一点的斜率就是该时刻的降水强度。 15降水量累计曲线 163.降水强度历时曲线:反映降水强度随降水历时的变化曲线。 174.等降水量线：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强度。 18等雨量线 19我国多年平均最大24h降水量分布(三)我国降水量的分布 20我国年降水量的分布在地理分布上，大体趋势是从沿海到内陆，从南到北依次递减。等降水量线大致是东北－西南向；在季节分布上，大部分地区降雨集中在夏季，而冬季降水量最少。大兴安岭—阴山山脉—贺兰山—巴颜喀拉山—冈底斯山脉 21三、流域平均降水量的计算1.算术平均法对于地形起伏不大，降水分布均匀，测站布设合理或较多的情况下，算术平均法计算简单、而且也能获得满意的结果。 222.加权平均法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（fn）作为各测点降水量的权重，按下列公式计算流域平均降水量： 23泰森多边形法:假定流域上各点的雨量以其最近的雨量站的雨量为代表，因此需要采用一定的方法推求各站代表的在流域中距其最近的点的面积,泰森多边形法便是一种求算方法。 241站2站4站3站5站6站1）在地图上将降水观测点两两相连，构成许多三角形（包括邻近流域的测站），形成三角形网； 251站2站4站3站5站6站2）然后对每个三角形各边作直平分线，用这些垂直平分线构成以每个测站为核心的多边形。假定每个雨量站的控制面积即为此多边形面积（流域边界内）。f1f2f3f4f5f6 261站2站4站3站5站6站3）计算流域平均雨量: 27泰森多边形法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，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。 281站2站4站3站5站6站╳ 29【例5.1】 303.等雨量线法步骤是：（1）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的面积fi，用fi除以流域总面积（F）得出各相邻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(Pi)乘以相应的权重()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域的平均雨量。 31【例5.2】 32等雨量线法的优点是考虑了地形变化等对降水的影响，适合于地形变化较大（一般是大流域），且又有足够数量的雨量站的区域。 33四、暴雨强度公式的推求（一）根据雨量观测数据绘制雨强—历时曲线（二）i-t-T关系曲线（三）暴雨强度公式的推求小雨是指24小时内降水量不超过10毫米的雨；小到中雨为5毫米-18毫米；中雨为10毫米-25毫米；中到大雨为18毫米-38毫米；大雨为25毫米-50毫米；大到暴雨为38毫米-75毫米；24小时内雨量超过50毫米的称为暴雨；超过100毫米的称为大暴雨；超过200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—历时曲线【例5.3】 35（二）i-t-T关系曲线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。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，制成暴雨强度i、降雨历时t和重现期T的关系表。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i－降雨历时t关系曲线。 36（三）暴雨强度公式的推求1.暴雨强度公式式中，A为暴雨雨力或时雨率(mm/min,mm/h);n为暴雨衰减系数;b为时间参数。 37当i与t在双对数坐标上呈直线关系时，则A随重现期而变：A1为重现期为1年的暴雨雨力或时雨率(mm/min,mm/h); 38设计暴雨强度公式式中，q为设计暴雨强度(L/s•hm2);t为降雨历时，min;T为设计重现期。 39 40 412.暴雨强度公式推求（1）图解法（2）最小二乘法 42（1）图解法 433.暴雨强度公式推求（1）图解法:试摆法（2）最小二乘法 444.利用等值线图求暴雨强度【例5.6】'