水 文 学 原 理(四降水)

1 降水的定义：
大气中的液态水滴或固态冰雪颗粒，在重力作用下，克服 空气阻力，从空中降落到地面的现象称为降水。
雪
雹
雨
露
霜
§1 降水要素及其时空变化表示方法 H H U
2 降雨的基本要素
降雨量（深）：指一定时段内降落在某一点或某一面积上的总
雨量，用深度表示，以mm计。
降雨历时：降雨从某时刻到另一时刻所经历的时间称为降雨历时；
F
n
Pi fi
i 1
适用条件：雨量站分布不均
缺点：
1）没有考虑地形影响，假定雨量呈线性变化； 2）权重系数是固定的，不能反映降雨空间分布复杂多变 的特点。
§3 区域（流域）平均降雨量计算方法 H H U
3、等雨量线法
计算步骤： 1)绘制等雨量线 ； 2)量取每2条相邻等雨量线间的面积； 3)求各相邻等雨量线间的平均雨深，然后再乘以相应的 面积权重，得权雨量 ； 4)将所有的权雨量相加，即得流域平均雨量 。
一次降雨从开始到结束所经历的时间称为次降雨历时，以min,h或d计。
降雨强度：单位时间内的降雨量称为降雨强度，以mm/min或
mm/h计。
降雨面积：降雨笼罩范围的水平投影面积称为降雨面积，以km2
计。
暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区，称为暴雨中心。
§1 降水要素及其时空变化表示方法 H H U
3 降雨时间变化的表示
§4 降雨资料的检验 二、非一致降水资料的改正
HHU
B
站 累 积 年 降 水 量
(mm)
85年
KB
C KC
A
至95年的 累积雨量
邻近多站平均累积年降水量(mm)
说明自1985年起， 站 逐年测到的降水量比原 来观测条件下观测到的 降水量减小了KC / KB倍， 为保持降水量资料的一 致性，可将85年前观测 的雨量按KC / KB的系数 进行改正。
4 降雨空间变化的表示
几个概念： 雨量站网：一个区域内一般设立有若干个雨量站，其总 和称为雨量站网。 雨量站网密度：区域面积/雨量站个数
等雨量线绘制 ：
将每个雨量站观测所得的同一时段的时段降雨量或一次降雨 的降雨量点绘在各自测站的位置上，然后按降雨量相同的原 则连成光滑曲线。
HHU
a 等雨量线的做法类似于地形图等高线的做法。 b 等雨量线所表示的降水分布与实际降水分布的 符合程度取决于：
P 2
2
2
a1 a2 a3
§3 区域（流域）平均降雨量计算方法 H H U
4、距离平方倒数法
m
(
pi
/
d
2 i
)
xj

i 1 m
(1
/
d
2 i
)
i 1
1 n
p

n
xj
j 1
§4 降雨资料的检验 一、降雨资料的一致性鉴别
HHU
如分析
站
累 积
85年
年
降
水
量
(mm)
降水资料的前后一致性 邻近多站平均累积年降水量(mm)
§2 降雨的分类及影响降雨的因素
地形雨：
由于地形的抬升作用导 致的降雨称为地形雨。
HHU
特点：
降雨不均，暴雨强度极 大，历时较短。
§2 降雨的分类及影响降雨的因素
3 影响降雨的因素
HHU
1. 地理位置的影响
低纬度地区降水多于高纬度地区，沿海地区降水 多于内陆地区。
2. 气旋、台风路径的影响
常有气旋、台风过境的地区降水较多。
第四章 降 水
主要内容
HHU
1 降水要素及其时空变化表示方法 2 降雨类型及其影响因素 3 区域（流域）平均降雨量计算方法 4 降雨资料的检验
§1 降水要素及其时空变化表示方法 H H U
降水的定义 降雨的基本要素 降雨时间变化的表示方法 降雨空间变化的表示方法 降雨要素的综合曲线
§1 降水要素及其时空变化表示方法 H H U
冷气团 冷气团
பைடு நூலகம்
特点：落区大小 雨强小大 历时长短
暖冷锋雨
§2 降雨的分类及影响降雨的因素
对流雨：
地面受热升温，下层空气膨 胀上升和上层空气形成对流 运动。下层暖湿空气上升到 高空遇冷凝结形成降雨。
HHU
特点：
多发生在夏季午后，强 度大、面积小、历时短。
可可形形成成雷暴雷雨北成雨南突雨的京都袭京水的鬃市市涝成积秃都雨积云云（（云云图图））
降水量(mm)
120.0 100.0
累积降水量过程线
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
12 13 14 15 16 17 18 19 时间
§1 降水要素及其时空变化表示方法 H H U
3 降雨时间变化的表示 (3)降雨强度过程线：降雨强度与相应时间之间的关系曲
线称为降雨强度过程线。
§1 降水要素及其时空变化表示方法 H H U
对流雨 地形雨 台风雨 气旋雨
§2 降雨的分类及影响降雨的因素
气旋雨： 气旋或低气压过境带来的降雨称为气旋雨。
HHU
气旋雨
非锋面雨
锋面雨
暖锋雨 冷锋雨
非锋面雨—气流向低压区辐合引起气流上升冷却产生降雨。
锋面雨—冷气团楔入暖气团底部迫使暖气团抬升形成降雨。
暖气团
冷冷气冷冷气团气暖冷气团气团气团冷团暖团气气冷团暖团暖气气冷暖气团暖暖团气暖气团气气暖团暖气团团冷团气气团气暖暖团团冷团气气气暖暖团团冷团气气气暖团团冷团气气冷团团气团冷气团
计算公式：
P
P1 f1 P2 f2 F

pn fn

n i 1
pi
fi F
适用条件：足够多的雨量站资料，地形资料
缺点：不同场次降雨，其面积权重是变化的，所以每次降 雨都必须绘制等雨量线图，工作量很大。
等雨量线法－实例
580 550 a1 550 530 a2 530 510 a3
具体计算）
❖ 降雨资料的一致性检验方法
HHU
分别对不同历时的等 雨量线图点绘降雨深 与面积关系曲线，得 到一组以历时为参变 数的降雨深与面积关 系线。
§2 降雨的分类及影响降雨的因素
HHU
1 降水成因
水汽、上升运动和冷却凝结（凝结核） 是形成降水的三个因素。
§2 降雨的分类及影响降雨的因素
2 降雨分类
按降雨要素量级分
HHU
按降雨动力冷却条件分
3 降雨时间变化的表示 (2)降雨量累积过程线：从降雨开始至某时刻的降雨量与
该时刻时间之间关系曲线称为降雨量累积过程线。
时间 13:42 14:00 14:30 15:34 17:00 18:10 19:00
时段降雨 0
11.5 33.5 31.9 1.6 2.2
0
累积降雨 0
11.5 45.0 76.9 78.5 80.7 80.7
(1)雨量站位置 (2)雨量站数目
§1 降水要素及其时空变化表示方法
降雨要素综合曲线
5
——1降雨强度与历时曲线
HHU
统计降雨强度过程线中各种不同历时的最大平均雨强。 最大平均雨强与历时的关系即为~ 。
例1
时间 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
累积降雨 0
11.5 60.0 77.0 78.5 80.7
时段降雨 0
11.5 48.5 17.0 1.5 2.2
降水量(mm)
80 降雨强度与历时曲线
60
40
20
0 012345678 时间
历时 1 2 3 4 5 6
累积降雨 48.5 65.5 77.0 78.5 80.7 80.7
雨强 48.5 32.8 25.7 19.6 16.1 13.4
§1 降水要素及其时空变化表示方法
§2 降雨的分类及影响降雨的因素
台风雨：
热带海洋上的风暴登陆 大陆所引起的降雨称为 台风雨。
HHU
特点：
降雨不均，暴雨强度极 大，历时较短。
2000年280月05台2年2风日台8台月“风在“风云8艾台日娜登利湾”登台陆”陆登风浙法影陆江“国温响的麦岭浙台莎江风”－碧利斯
HHU
被冲如毁今后的的板板桥桥水水库库
§3 区域（流域）平均降雨量计算方法 H H U
2、泰森(Thiessen)多边形法(垂直平分法，加权平均法 )
泰森多边形绘制方法：
1)按地图上测站的位置连线，构成许多锐角三角形；
2)对每个三角形各边作垂直平分线，再用这些垂直平分
线构成以每个测站为核心的多边形；
3)量取每个多边形的面积fi。
计算公式： P 1
降雨要素综合曲线 5 ——2降雨深与面积关系曲线
HHU
在一定历时降雨量的 等雨量线图上，从暴 雨中心开始，分别计 算每一条等雨量线所 包围的面积及该面积 的平均降雨深。点绘 这两者之间的关系， 所得曲线称为~。
§1 降水要素及其时空变化表示方法
降雨要素综合曲线 5 ——3降雨深与面积和历时关系曲线
3. 地形的影响
地形主要通过强迫气流抬升使降水量增多。
4. 其它因素的影响
§3 区域（流域）平均降雨量计算方法 H H U
算术平均法 泰森多边形法 等雨量线法 距离平方倒数法
§3 区域（流域）平均降雨量计算方法
1、算术平均法
HHU
计算公式：
P 1 n
n i l
pi
适用条件：流域内雨量站分布均匀，地形起伏 不大，流域内降雨量分布均匀或变化均匀，测 站位置合理且站点较多。
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HHU
❖ 降水的定义 ❖ 降雨的基本要素：降雨量（深）、降雨历时、降雨