第5章 降水资料的整理
思考题与习题
思考题与习题第2章 水文学的一般概念与水文测验2.1 如何量取河长?如何计量某河段的弯曲系数？ 2.2 简述平原河道平面形态特点与水流冲淤特性。
2.3如题2.3表，已知各河段特征点的河底高程及其间距，试求各河段的平均比降及 全河的平均比降。
2.4 什么叫流域分水线?如何量取流域面积？2.5 河川径流一般指的是什么?河川径流量可用哪几个特征值表示？2.6某河某水文站控制流域面积为566km 2,多年平均径流量为8.8m 3 / s ,多年平均降雨量为686.7mm ,试求其各径流特征值。
河段平均比降计算资料题2.3表2.7 我国南、北方河流的特征时期是什么？ 2.8 影响径流的主要因素有哪些？2.9什么叫水位?如何测定水尺的零点高程？2.10 简述如何用流速仪测量流速并计算流量。
2.11 含沙量与输沙率有何不同？ 2.12已测得13对水位一流量关系如题2.12表1所示，另有实测的水位一面积、水位一水面宽度以及用流速仪测得的4个水位一流量关系如题2.12表2所示。
试用断面特征法 将水位一流量关系曲线延长到最高水位H =4.0m 处。
实测水位一流量关系题2.12表1第三章水文统计基本原理与方法3.1 水文计算为什么要采用数理统计法？3.2 频率、概率和累积频率有什么区别?扼要说明累积频率的基本特性。
3.3 什么叫重现期?它和物理学中的周期有何区别？ 3.4 累积频率与设计频率有何区别？ 3.5 简述经验适线法的操作步骤。
3.6 试述计算经验频率曲线及理论频率曲线的意义。
3.7 设有系列：1, 2, 3, 4, 5, 6, 20,试求此系列的统计参数。
3.8有A , B 两系列，A 系列平均数为弓，偏态系数C s A ,对应的累积频率为P A ； B 系列平均数为，偏态系数为C s B , B 对应的累积频率为P B 。
若C s A >C s B ,试分析P A 与 P B 哪个大（扼要说明原因）？3.9已知统计参数Q =1000m 3/s , C v =0.5, C s =2C v ,试绘制理论频率曲线，并确定P =1%时的设计流量Q 设。
降水资料的收集与整理课件
水电能源开发
水电能源开发是降水资料的另一个重 要应用。通过收集和整理降水资料， 可以了解河流、湖泊等水体的水位变 化情ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，从而为水电站的建设和运行 提供科学依据。
VS
水电站的建设需要考虑水位的季节性 和年际变化，而降水资料可以帮助工 程师们预测这些变化，从而确保水电 站的稳定运行和能源的可持续供应。
降水资料的收集与整理课 件
目录
• 降水资料收集的重要性 • 降水资料的收集方法 • 降水资料的整理与分析 • 降水资料的应用 • 降水资料的质量控制与误差分析 • 降水资料的管理与共享
01
降水资料收集的重要性
气候变化研究
气候变化是当前全球面临的重要问题，降水资料是研究气候变化的重要数据之一。通过对长时间序列的降水资 料进行分析，可以了解气候变化的趋势和规律，为应对气候变化提供科学依据。
地面观测的优点是数据准确可靠，可以反映当地降水情况 ，但缺点是受地域限制，观测站点有限，难以全面反映大 范围的降水情况。
自动气象站
自动气象站是一种可以自动观测和记录气象数据的设备，通过在各个季节和不同 地点设置自动气象站，可以获取更为全面和准确的气象数据。
自动气象站的优点是可以连续监测，数据精度高，覆盖面广，但缺点是设备成本 和维护成本较高。
误差来源与识别
观测误差
由于观测设备故障、观测方法不准确等原因 导致的误差。
传输误差
人工记录数据时由于疏忽、误解等原因导致 的误差。
记录误差
数据在传输过程中由于信号干扰、数据丢失 等原因导致的误差。
算法误差
数据处理过程中由于算法的不完善或错误导 致的误差。
误差修正方法
设备校准
定期对观测设备进行校 准，确保设备准确可靠
民用航空气象地面观测规范第5章 天气现象
第五章天气现象天气现象是指大气中或地面上所产生的除云以外的各种物理现象，它包括降水现象、视程障碍现象、雷电现象、地面凝结现象和其他现象等。
各种天气现象都是在一定的天气条件下产生的。
天气现象的出现，反映着大气的不同运动和物理变化过程，是天气变化的体现，也是天气预报的依据之一。
对航空飞行有重要意义的天气现象会严重威胁航空飞行安全。
因此，正确地观测天气现象，准确地判定它的强度，不但对保障飞行安全起到重要的作用，而且是分析、预报天气和了解气候情况的重要资料。
值班观测员应当按照《民用航空气象地面观测规范》的要求观测天气现象，而且还应当和其他要素结合起来仔细分析，以便能正确的确定某一现象。
第一节降水现象降水现象是指液态和/或固态的水汽凝结物或冻结物从云中或空中降落到地面的现象。
一、降水种别的判定和降水现象的主要特征值班观测员应当根据降水物的形态和下降的情况以及当时的云层、降水形成的条件等进行分析、判定降水的种别。
（一）雨（RA）—是较大液体水滴（直径≥0.5毫米）所产生的降水。
表现为由水滴构成的、强度变化缓慢的滴状液态降水。
降落情形清晰可见，落在水面上可以激起圆形波纹和水花，落在干地上可留下湿斑。
雨通常降自层积云、雨层云、高层云和高积云。
（二）冻雨（FZRA）—过冷雨滴与地面或地物、飞机等相碰而即刻冻结的雨。
冻雨通常降自层积云、雨层云、高层云和高积云。
（三）阵雨（SHRA）—起、止突然，骤降骤止，强度变化大而快，雨滴比非阵性降雨中的大。
阵雨主要降自对流云。
（四）毛毛雨（DZ）—大量的微小雨滴（直径小于0．5毫米）所产生的相当均匀的降水现象。
毛毛雨表现为稠密、细小而均匀的液态降水，下降情况不易分辨，看上去似乎随空气微弱的运动飘浮在空中，徐徐下降，迎面有潮湿感。
落在水面上无波纹和水花，落在地面上无湿斑。
毛毛雨常降自层云、碎层云或雾中。
（五）冻毛毛雨（FZDZ）—过冷雨滴与地面或地物、飞机等相碰撞而即刻冻结的毛毛雨。
2024年湘教版七年级地理第五章 世界的气候第二节 气温和降水
气温和降水第1课时气温世界气温的分布设计说明等值线图的阅读是初中地理教学的重点和难点。
在前面的章节中,学生已经学习了等高线地形图的判读,因此,本节课设置“温故知新”环节,调动学生的旧知,迁移协助理解核心概念、读图方法。
借助“世界1月平均气温分布”“世界7月平均气温分布”“世界年平均气温分布”,引导学生分别描述1月平均气温、7月平均气温、年平均气温的分布特征,进而归纳出世界气温分布的一般规律。
学习目标1.知道气候最基本的两个要素是气温和降水。
(区域认知)2.说出气温的含义及测定方法。
(地理实践力)3.说出等温线的含义,掌握阅读等温线分布图的方法。
(地理实践力)4.阅读世界年平均气温分布和1月、7月平均气温分布,描述和简要归纳世界气温分布特点。
(地理实践力、综合思维)重点难点重点:1.等温线分布图的阅读。
2.世界气温分布特点。
难点:世界气温分布特点。
教学方法创设情境法、自主学习法、读图法、问题分析法、合作探究法等。
教学过程一、预习检查完成《七彩作业》知识梳理部分的内容。
二、学习任务一教学模块师生活动设计意图教师:出示教材第86页两幅景观图,你们能否说出这两个地区1月的气温有什么特点?是什么原因造成了这些地区的景观差异?学生:是由于气温和降水量不同造成的。
教师:世界各地的气温和降水有什么分布特点呢?今天,我们一起来学习这一部分内容。
观察景观图片,明确气温和降水的差异造成世界各地不同的景观。
教师:新疆流传着一句话,那就是“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”。
思考为何会出现这种现象。
教师:自学教材87页内容和“活动”,回答下列问题。
(1)概念:气温指的温度,常用(℃)表示。
(2)气温的测定①测量工具:。
②测量时间:一般在北京时间、、、。
通过自主学习,了解气温的概念和单位、气温的测定。
③阅读教材第87页图5-8“百叶箱与某天4次气温观测记录”是。
学生:(1)空气摄氏度(2)①温度计②2时8时14时20时③9.5℃教师:思考当地气温在一天中、一年中是如何变化的。
水文学第 5 章 降水资料的收集与整理
（2）雷达探测
（radar observation of precipitation）
气象雷达利用云、雨、雪等对无线电波的反射现
象，随时探测降水的位置、移动速度、方向和变化情 况，进行降水预报。
（3） 气象卫星云图（satellite cloud picture）
利用气象卫星随时发回探测到的云图资料，
关系表。表5-4
排水过程中一般是两种方法的结合。
i
(mm/min)
5min 10min
it ,T
15min 20min 30min 45min 60min 90min 120min
P’(%)
T
次频率和重现期：
设有n年实测雨强资料，每年选择6~8场暴雨数据，
样本容量S=(3~5)n，次频率S’ 和次重现期 T’ 为：
次频率：
m P S
'
m 1,2, S
次重现期：
1 T ' P
'
(次 )
次重现期和年重现期的换算关系：
n ' T T S
(a )
T 1 (a )
【例5.5】设有20年实测雨强资料，共取得100个最
大雨强数据组成一个样本，求m=2 和 m=50雨强的
频率和重现期。 解：
n 20 ,
频率分析（设计暴雨量推求）：年多个样本法 1、九种降雨历时，将统计出的每种历时暴雨强度资
料，不论年序从大到小排列，选择相当于年数3~5倍
[ S=（3~5）n ]的最大数值（S应大于40）组成一个样
本，计算每个雨强数据的经验频率（次频率），然后
频率分析，计算重现期为 0.25、0.33、0.50、1、2、3、
水文学原理-第5章 降水
61.9
13:30~16:30
62.1
13:30~17:00
62.4
13:30~17:30
62.7
13:30~18:00
降雨强度 (mm/h)
46.8 43.6 34.4 28.2 24.7 20.6 17.7 15.6 13.9
15
降雨强度（mm）
50
降雨强度与历时曲线
40
30
20
10
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
历时（h）
4.5
同一场降雨过程中雨强与历时成反比关系，即历时愈短， 雨强愈高。 雨强历时曲线可用经验关系表示。
2020年2月1日
16
B、降雨深—面积曲线： 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。以降雨深为纵坐标，面积为横坐标， 点绘而成的关系曲线，称为降雨深一面 积关系曲线。 反映同一降水过程中，雨深与面积之 间对应关系的曲线，一般规律是面积越 大，平均雨深越小。
热带风暴 Storm 强热带风暴 Strong storm
台风 Typhoon
32
台风的低空结构如图，外围大风区，半径约200～300km，风速向 中心急增；涡旋风雨区，半径约100km，上升气流强烈，狂风暴雨； 台风眼区，半径约5～30km，为下沉气流，晴空风小。台风雨随其 路径呈带状分布，雨量大，强度高，常常带来洪水灾害。
强度之分。
i p t
i dp dt
降水面积 (rainfall area)：即降水所笼罩范围的水平投
影面积，以平方千米计。
暴雨中心 (rainstorm center )：暴雨集中的较小的局部 地区。
水文学 第5章降水资料的收集与整理
八、利用等值线图求暴雨强度
A i n t
水文手册中有A和n的等值线图可查
A i n t b
概化成不同斜率的两条直线，分属长、 短历时，其转折点常定为1小时。
九、可能最大降雨（PMP）
在现代气候条件下，在某一特定地区的
最大可能降雨。 降雨历时不同，其成因也不同。 水文气象法：将实测暴雨（典型暴雨） 或暴雨模式加以放大（极大化）。 PMP——PMF 1987年《可能最大暴雨等
n
该方法能考虑流域地形的变化绘制等雨量线，比较好 地反映了降雨在流域上的变化，精度较高。 但是绘制等雨量线需要较多站点的资料，且每次都 要重绘，工作量大。
四、多年平均最大24小时降水量
城市排水区成峰暴雨历时一般都比较短
，从几十分钟到若干小时，一般都小于 一天，各个排水区的成峰时间不同。 全国多年平均最大24小时雨量等值线图
2. 垂直平分法（泰森多边形法） 条件：流域雨量站分布不太均匀，为了更好地反 映各站在计算流域平均雨量中的作用。
假设：流域各处的雨量可由与其距离最近的雨量 站代表。
n P1 f1 P2 f 2 ... Pn f n fi P Pi F F i 1
3. 等雨量线法 条件：当流域地形变化较大，而雨量站分布较密 ，能结合地形变化绘制等雨量线时。
七、暴雨强度公式
A i n t b A i n t A1 1 C lg T i n t b
i (m m/ min) q( L /( s.hm2 )） 167
hm2是面积单位，表示公顷。其中h表示百米， hm2的含义就是百 米的平方（英文为square hectometer），也就是10000平方米，即公顷。 另外公顷还可以用ha表示，是面积单位公顷（ hectare）的英文缩写。国内不推荐使用ha。 我国规定的土地面积单位有三个：平方米(m2) ，公顷(hm2)，平方公里(km2)。
降水资料的收集与整理课件
根据降水资料，合理安排作物种植时间和种植结构，提高农作物的 产量和品质。
农业灾害预警
通过对历史降水资料的分析，预测未来降水趋势，及时发布农业灾害 预警，减少灾害损失。
水资源管理应用案例
水资源规划
根据降水资料，合理规划水资源开发利用，制定水资源保护和利 用政策。
水质监测
通过对降水水质的分析，监测水体污染状况，为水环境治理提供科 学依据。
分析结果应用
1 气候预测
根据分析结果预测未来的降水趋势，为防灾减灾提供科 学依据。
2 水资源管理
根据分析结果预测未来的降水趋势，为防灾减灾提供科 学依据。
3 农业气象服务
根据分析结果预测未来的降水趋势，为防灾减灾提供科 学依据。
4 环境监测与保护
根据分析结果预测未来的降水趋势，为防灾减灾提供科 学依据。
3
气候模型验证
通过对实际降水资料与气候模型模拟结果的对比 分析，验证气候模型的准确性和可靠性。
感谢您的观看
THANKS
降水频率
分析不同地区和不同季节的降水频率 ，了解气候变化对降水频率的影响。
整理流程
数据筛选
对收集到的数据进行筛选 ，排除异常值和错误数据
。
数据分析
对整理后的数据进行分析 ，提取有用的信息。
01
02
030405 Nhomakorabea数据收集
收集各种气象观测数据， 包括降水类型、强度、持
续时间等指标。
数据分类
根据整理方法对数据进行 分类整理。
04
降水资料数据库建设
数据库设计
数据库结构
根据降水资料的特点和需求，设 计合理的数据库结构，包括数据
表、字段、索引等。
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15 20 30 45 60 90 120
12.1 13.7 16.0 19.1 20.4 22.4 23.1
0.81 0.68 0.53 0.42 0.34 0.25 0.19
i
i1
i2
规律：平均雨
强随历时增长
而减小。
t1 t2 t3 历时
i3
排水工程：每 年统计6~8场最 大降雨，n ≥
20a.
5min 10min
it ,T
15min 20min 30min 45min 60min 90min 120min
P’(%) P’
§5.4 暴雨强度公式的推求
5.4.1
暴雨强度公式
（rainstorm intensity formula） 用曲线形式表示应用时不很方便，所以工程中一 般将 i ~ t ~ T 曲线族配一个函数形式。 将频率分析成果，表5-4中雨强~历时~重现期数 据做成图 i ~ t ~ T 。暴雨强度随历时增加而减小，这 种曲线一般属幂函数（power function）。
第 5 章 降水资料的收集与整理
5.1
降
水
（precipitation）
大气中各种形式的水汽凝结物降落到地面统称降
水。降水的形式有：雨（rain）、雪（snow）、露
（dew）、霜（frost）、雹（hail）、霰（graupel）等
等。我国降水以降雨为主，因此，也常把降水混称为
降雨。
降水是水文循环的重要环节，也是人类用水的主 要来源。在排水工程设计中，如城市和工矿企业的排 水系统和防洪工程的设计中，需要收集降水（暴雨） 资料，推算设计雨水流量和设计洪水。
m 2 P 2% S 100
m=2 次频率：
m=2 次重现期： 0 P 0.02
'
(次 ) (a )
T >1
n ' 20 T T 50 10 S 100 m 50 P 50% S 100
'
m=50 次频率： m=50 次重现期： m=50 年重现期：
域分水线一起组成n个多边形，每个多边形的面积，
就是其中的雨量站代表的面积。设第i站代表的面积为
fi , 雨量为Pi , 则该法计算流域平均雨量的公式为:
Pi
fi
fi P F Pi i 1 F
n
(5.4)
fi /F ： 第i 站代表面积
占流域面积的比
值，称权重。
（3） 等雨量线法（isohyetal method）
5.1.1
降水的观测
（Observation of precipitation）
为了掌握各地降水的变化，水文气象部门设立了
大量的雨量站、气象站、水文站观测降水。
（1）器测法
1）雨量器（rain gauge receiver）
如图5.1 ，是最简单的测雨器，分时段人工观测.
每天 8:00 ~ 8:00
（2） 降水量的年内、年际变化
降水量的年内分配很不均匀，主要集中在春夏
季，例如长江以南地区，3～6月或4～7月雨量约占
全年的50～60%；华北、东北地区，6～9月雨量约
占全年的70～80%。
降水量的年际变化很大，并有连续枯水年组和 丰水年组的交替。年降水量越小的地方往往年际间 变化越大。
（3）我国大暴雨时空分布 4～6月，大暴雨主要出现在长江以南地区，其量级明 显自南向北递减，山区往往高于丘陵区与平原区。 7～8月，大暴雨分布很广，全国许多地方都出现过历
暴雨（storm）：50~100mm
大暴雨（heavy storm）：100~200mm
特大暴雨（extraordinary storm）：>200mm
② 降雨历时（duration of rainfall）：
凡降水量都须指明历时，一般以min、h、d、a
等计. 如：次（过程）降水量、日降水量、月降水量、 年降水量；还有各种短历时的降雨量，如：10min、 30min、60min、3h、6h、12h降雨量、日降雨量、 24h降雨量等等。
5.3 点雨量资料的整理
雨水排除系统所要排除的雨水，绝大部分属短历
时暴雨形成的，雨水径流量大。排水部门根据自记雨
量计自记雨量资料，选出每场暴雨进行分析，推算暴
雨强度~历时关系曲线，作为排水工程设计的依据。 规定的降雨历时：5、10、15、20、30、45、60、90、 120min共九种历时（当集水面积较小时，可以不统 计90、120min ）。按这一标准摘录和统计雨量资料。
5、10 a 的相应暴雨强度，作
4
i ~ t ~关系表。表5T
2、九种降雨历时，每种历时每年从大到小选择3~5个 最大数值，组成一个样本，样本容量 S=（3~5）n（S 应大于40），计算每个雨强数据的经验频率（次频 率），然后频率分析，计算重现期为 0.25、0.33、
0.50、1、2、3、5、10 a 的相应暴雨强度，作 i ~ t ~ T
(5.5)
5.2.2
多年平均最大24h降水量
多年平均最大24h降水量一般用等值线图表示， 各省水文手册中的水文图集都附有 等值线图，供工程设计用。
P 24 , CV
5.2.3
我国年降水量的分布
（1）年降水量地理分布 根据多年平均雨量 、雨日等，全国大体上可分为 5个带： 1、十分湿润带（very humid zone） P ＞1600mm、T ＞160天，分布在广东、海南、 福建、台湾、浙江大部、广西东部、云南西南部、西 藏东南部、江西和湖南山区、四川西部山区。 2、湿润带（humid zone） P = 800～1600mm、T = 120～160天，分布在秦岭淮河以南的长江中下游地区、云、贵、川和广西的大 部分地区。
5.2
降水分布
5.2.1
流域平均降水量（面平均雨量）
雨量站观测的降水量只代表点的降水，工程设计
需要整个流域面上降水量的空间分布和时间分布。
空间分布一般用流域面平均雨量（或称面雨量）来
表示，时间分布用降水强度过程线表示。
（1） 算术平均法（arithmetic mean method ）
流域内各站同时段的实测雨量算术平均：
3、半湿润带（semi-humid zone） P = 400～800mm、 T = 80～100天，分布在华北平 原、东北、山西、陕西大部、甘肃、青海东南部、新 疆北部、四川西北和西藏东部。
4、半干旱带（semi-arid zone） P = 200～400mm、 T = 60～80天，分布在东北西 部、内蒙、宁夏、甘肃大部、新疆西部。 5、干旱带（arid zone） P ＜ 200mm、 T ＜60天，分布在内蒙、宁夏、甘 肃沙漠区、青海柴达木盆地、新疆塔里木盆地和准噶 尔盆地藏北羌塘地区。
1 n P F Pi n i 1
(5.3)
P F ：某一指定时段的流域平均雨量，mm；
n ： 流域内的雨量站数；
Pi ：流域内第 i 站指定时段的雨量，mm.
（2） 加权平均法（Thiessen polygon method）
该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，这些站代表的面积 图称泰森多边形，如图5.3所示。 其作法是：先用直线（图中的虚线）就近连接各站为 许多三角形，然后作各连线的垂直平分线，它们与流
1977年8月1日，内蒙、陕西交界的乌审召出现强
雷暴雨，据调查，8～10h内4处雨量超1000mm，最大
一处超过1400mm，强度之大为世界所罕见。
9～11月，东南沿海、海南、台湾一带，受台风和南 下冷空气影响而出现大暴雨。
【例5.3】1975台湾新潦1967年10月17～19日曾出现 24h降雨1672mm，3日总雨量达2749mm的特大暴雨， 为全国最大记录。
云图资料有两种：
可见光云图（visible cloud atlas）
红外云图（infrared cloud atlas）
根据云的反照率或红外辐射的强弱，对降雨
等进行预测。
5.1.2
降水的特征
表示降水特征的指标：
① 降雨量（amount of rain）：
降落到地面单位面积上的水层深度，以mm计 降雨量等级：凡日降雨量大于50mm称为暴雨
③ 降雨强度或雨率（intensity of rainfall）： 单位时间内的降水量，以 mm/min、mm/h计
平均降水强度：
P i t
(5.1)
瞬时降水强度：
dP P i lim t 0 dt t
(5.2)
10
P
t
0 8:00
8:00
上述三项称为降雨的三要素。
④ 降雨面积（rainfall area）：以km2 计 ⑤ 暴雨中心（storm center）
根据流域及附近的雨量站观测的同一时段的雨量 值，参考地形影响，类似绘制地形等高线那样，画出 如图5.5的雨量等值线（isohyet）图，然后量出相邻等 值线间的流域面积 ，即可按下式计算流域平均雨量
1 n Pi Pi 1 PF fi F i 1 2
fi ：相邻2条等雨量线间包围的面积。
频率分析（设计暴雨量推求）：二种方法 1、九种降雨历时，将统计出的每种历时暴雨强度资
料，不论年序从大到小排列，选择相当于年数3~5倍
[ S=（3~5）n ]的最大数值（S应大于40）组成一个样
本，计算每个雨强数据的经验频率（次频率），然后
频率分析，计算重现期为 0.25、0.33、0.50、1、2、3、
一次降雨的中途，强度小于0.1mm/min的持续时间超
过120mm时，应作为两场降雨来统计。
【例5.4】图5.9是某雨量站记录到的一场历时102min