水文学2第二章 降水

根据雨强进行分级，常用分级标准：如12小时降水量来分级，0.2-5（小 雨）、5-15（中雨）、15-30（大雨）、 30-70（暴雨）、70-140（大暴 雨）、 >140（特大暴雨）。
4、降水面积： 降水所笼罩的面积，以平方千米计。
二、降水特征的表示方法
1、降水过程线 •以一定时段（时、日、月或年）为单位所表示的 降水量在时间上的变化过程；曲线或直方图。 •降水过程线它是分析流域产流、汇流与洪水的最 基本资料。此曲线图图只包含降水强度、降水时 间，而不包含降水面积。
• 设格点pj与1站的距离为d，则权重为W=1/d2， 1站到格点pj横坐标差为Δx，纵坐标差为Δy， 则d2=Δx2+Δy2，其它站点权重依此类推。 • 计算格点雨量的公式： • 区域平均降水量的计算公式为：
三、间接推估区域降水量
• 雷达测雨和卫星遥感测雨原理： • 陆基雷达可被用于追踪雨云和锋面的元旦。雷 达装置向空中发射电磁波，波反射量和返回时 间被记录下来。云层中的水分越多，反射回到 地表并被雷达装置探测到的电磁波就越多。反 射波回到地表越快，云层距离地表就越近。根 据雷达回波强度，利用一定数学公式——雷达 气象方程，可以推算出降雨强度。
F P
i 1 i
n
i
• 优点：等雨量线法考虑了降水在空间上的分布情况，理论上较充分， 计算精确度较高，并有利于分析流域产流、汇流过程。 • 缺点：对雨量站的数量和代表性有较高的要求，且每次降雨都必须 绘制等雨量线图并计算其权重，工作量相当大，因此在实际生产中 应用不多。
（四）客观运行法
• 此法为美国气象局系统广泛采用，方法简便。
作为该雨量站所控制的面积。
• 则区域平均降水量可按面积加权法求得：
f1 P1 f 2 P2 f n Pn 1 n P f i Pi f1 f 2 f n f i 1
• 此法应用比较广泛，适用于雨量站分布不均匀的地区。 • 其缺点：把各雨量站所控制的面积在不同的降水过程中都视作固定 不变，这与实际降水情况不符。
一次降水总量称次降水量。
单位以mm计。
2、降水历时与降水时间：
降水历时：指一场降水自始至终所经历的时间； 降水时间：指对应于某一降水而言，其时间长短通常是 人为划定的（例如，1、3、6、24小时或1、3、7等）。
3、降水强度： 简称雨强，指单位时间内的降水量，以毫米/分或毫米/时计。
一、降水的基本要素
• 降水是自然界中发生的雨、雪、露、霜、霰、
雹等现象的统称。其中以雨、雪为主，我国
更以降雨为最重要。
• 关注点：主要侧重降水的数量特征、时空分
布变化以及雨区范围和移动过程等问题的讨
论。
1、降水（总）量：
指一定时段内降落在某一面积上的总水量。 一天内的降水总量称日降水量；
雨量器误差来源
• 蒸发造成的水量损失；
• 雨量器润水造成的水量损失； • 周围雨水溅入造成的雨量测值过高； • 雨量器周围的喘流造成的雨量测值过低。
二、区域降水量的计算
• 通常，雨量站所观测的降水记录，只代表该地小范 围的降水情况，称点降水量。
• 实际工作中常需要大面积以至全区域的降水量值， 即面降水量值。 • 面降水量的计算的常用方法：算术平均法、垂直平 均法、等雨量法、客观运行法。
降水过程线
2、降水累积曲线
• 以时间为横坐标，纵坐标表示自降水开始到各时 刻降水量的累积值。自记雨量计记录纸上的曲线， 即是降水量累积曲线。 • 曲线上每个时段的平均坡度是各时段内的平均降 水强度，即I=ΔP/Δt ；如果所取时段很短，即 Δt→0，则可得出瞬时雨强i，即i=dP/dt。
• 应用：如果将相邻雨量站的同一次降水的累积曲 线绘在一起，可用来分析降水的空间分布与时程 的变化特征，也可用来校验记录并发现问题。
（二）地形雨
• 近地面的暖湿空气运移过程中,遇山脉阻 挡时，将沿山坡抬升，由于动力冷却而 致雨。
（三）锋面雨
• 锋面雨是冷、暖气团相遇，迫使暖湿空 气抬升，产生动力冷却而致雨。 • 锋面雨分为：冷锋雨、暖锋雨、静止锋 降雨、锢囚锋降雨四种。
1、冷锋雨
• 冷气团推动锋面向暖气团一侧移动形成的降水。降 雨出现在锋线后，雨强大、范围较小、历时较短。
2、暖锋雨
• 暖气团推动锋面向冷气团一侧移动形成的降水。 降雨出现在锋线前，雨强不大、范围较广、历时 较长。
3、静止锋降雨
• 冷、暖气团势均力敌，锋面在一个地区停滞少 动或来回摆动，云、雨范围很广，雨强小，但 持续时间很长。
4、锢囚锋降雨
• 锋线发生波动，如冷锋追上暖锋，暖气 团被抬离地面，锢囚到高空所形成的降 水，降雨和雨区都很大。
第二章 降 水
第二章 降 水
• 第一节 第二节 第三节 第四节 降水的形成和分类 降水特征及表示方法 降水量的确定 降水的影响因素
第一节 降水的形成和分类
• 一、降水的形成 二、降水的分类
一、降水的形成
• 形成降水，尤其比较大的暴雨，必须具备二个 条件： 一是大量的暖湿空气源源不断地输入雨区； 二是这里存在使地面空气强烈上升的机制，如 暴雨天气系统，使暖湿空气迅速抬升，上升的 空气因膨胀作功消耗内能而冷却，当温度低于 露点后，水汽凝结为愈来愈大的云滴，上升气 流不能浮托时，便造成降水。 • 即地面暖湿空气 -→ 抬升冷却 -→ 凝结为大 量的云滴 -→ 降落成雨。
3、等降水量线
• 等雨量线：指地区内降水量相等各点的连线。等 雨量线综合反映了一定时段内降水量在空间上的 分布变化规律。 • 等降水量线图的绘制方法与地形图上的等高线图 作法类似。 • 应用：从图上可以查知各地的降水量，以及降水 的面积，但无法判断出降水强度的变化过程与降 水历时。
4、降水特性综合曲线
• 先将区域（或流域）分成若干网格，得 出很多格 点（交点），而后用邻近各雨量站的雨量资料确 定各格点雨量，再求出各格点雨量的算术平均值， 即为流域的平均降雨量。
• 各格点雨量的推求：以格点周围各雨量站到该点 距离平方的倒数为权重，用各站权重系数乘各站 的同期降雨量，取其总和即得。 • 可见，雨量站到格点的距离越近，其权重越大。
• 1975年8月发生于河南林庄的大暴雨，远远地超越了当 地防洪设计标准，包括板桥水库、石漫滩水库在内的两 座大型水库、两座中型水库、数十座小型水库、两个滞 洪区在短短数小时间相继垮坝溃决。 • 死亡人数，超过8.5万。
1975年8月，在河南省驻马 店等地区、1万多平方公里 的土地上，共计60多个水库 相继发生垮坝溃决，近60亿 立方米的洪水肆意横流。 1015万人受灾，超过2.6万人 死难，倒塌房屋524万间， 冲走耕畜30万头。纵贯中国 南北的京广线被冲毁102公 里，中断行车16天，影响运 输46天，直接经济损失近百 亿元，成为世界最大最惨烈 的水库垮坝惨剧。
（一）算术平均法
• 以所研究的区域内各雨量站同时期的降水量相加， 再除以站数（n）后得出的算术平均值作为该区域的 平均降水量（P）。
P Pi
i 1
n
• 此法简单易行，适合于区域内地形起伏不大，雨量 站网稠密且分布较均匀的地区。
（二）垂直平分法
• 又称泰森多边形法，在图上将相邻雨量站用直线连结而成若干个三 角形，而后对各连线作垂直平分线，连接这些垂线的交点，得若干 个多边形，各个多边形内各有一个雨量站，即以该多边形面积（fi）
2）平均深度—面积曲线 • 反映同一场降水过程中，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。 • 曲线的绘制方法是，从等雨量线中心起，分别量取 不同等雨量线所包围的面积及此面积内的平均雨深， 点绘而成。
3）雨深-面积-历时曲线 • 曲线绘制方法：对一场降水，分别选取不同历时 （如，1日，2日，…）的等雨量线，以雨深、面积 为参数作出平均雨深-面积曲线并综合点绘于同一图 上，其一般规律： a. 面积一定时，历时越长，平均雨深越大； b. 历时一定时，则面积越大，平均雨深越小。
第三节 降水量的确定
• 一、降水量的测量 二、区域降水量的计算 三、间接推估区域降水量——雷达测雨 和卫星遥感测雨
一、降水量的测量
• 雨量器。测量在某一段时间内的液体和固体降水总量 的仪器。一般为直径20厘米的圆筒，为保持筒口的形
状和面积，筒质必须坚硬。为防止雨水溅入，筒口呈
内直外斜的刀刃形。雨量器有带漏斗和不带漏斗的两 种。筒内置有储水瓶。降雪季节取出储水瓶，换上不 带漏斗的筒口，雪花可直接储入雨量筒底。
（三）等雨量线法
• 此法适用于面积较大，地形变化显著而有足够数量雨量站的地区。 • 先绘制出等雨量线，再用求积仪或其它方法量得各相邻等雨量线间 的面积fi，乘以两等雨量线间的平均雨深Pi，得出该面积上的降水量， 而后将各部分面积上降水总量相加，再除以全面积即得出区域平均 降水量P，
1 P F
附：
可能最大降水
（一）基本概念和研究意义 • 可能最大降水或可能最大暴雨，是 指在现代地理环境和气候条件下， 特定区域在特定时段内，可能发生 的最大降水量（或暴雨）。
• 由此可见，可能最大降水，含有降水上限 的意义，亦即该地的降水量只可能达到， 不可能超越这数值。但它有一个基本约束 条件，即规定适用“现代的地理环境及气 候条件”。对于未来时代，那要看今后地 理环境和气候的变迁程度而定。从总体上 说，地理环境的明显变化，一般以世纪为 单位，所以可能最大降水量具有相对的稳 定性。
• 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。
第二节 降水特征及表示方法
• 一、降水的基本要素 二、降水特征的表示方法