水文学第 5 章 降水资料的收集与整理
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水文学实验指导
雨量站 控制面 权重 及编号 积 fi(km2) wi(=fi/F) N1 2.2 N 2 1.79 N 3 2.35 N 4 1.68 N 5 1.97 N 6 1.77 N 7 2.83 N 8 1.58 N 9 1.33 N 10 2.5 全流域 F 20 全流域降水 mm 总雨量 mm 13-14时 时段雨量 14-15时 15-16时 16-17时
图2.1 某一水文测站图
水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、 水温、冰凌、水质、地下水位等。只观测上述项目中的一项或 少数几项的测站,则按其主要观测项目而分别称为水位站、流量 站(也称水文站)、雨量站、蒸发站等。
根据测站的性质,河流水文测站又可分为：
（1）基本站：是水文主管部门为全国各地的水文情况而设 立的,是为国民经济各方面的需要服务的。 （2）专用站：是为某种专门目的或用途由各部门自行设立 的。
wiPi
实验二 水文测站与站网（4学时）
内容提要 • 1.水文测站的内容和分类； • 2.水文站网的定义和布设原则； • 3.水文测站的设立； • 4.收集水文信息的基本途径。 学习要求
• 掌握水文测站和站网的定义、布设原则和 内容以及水文信息收集的基本途径。
一、水文测站
•在流域内一定地点(或断面)按统一标准对 所需要的水文要素作系统观测以获取信息 并进行处理为即时观测信息，这些指定的 地点称为水文测站（如图2.1）。
水文学实验指导
（西华师大地理科学专业） 许武成
实验实习一
降水资料的整理
（必做，3学时）
一、实验实习目的
• 1.掌握绘制降水过程线 • 2.掌握绘制降水累积曲线 • 3.理解并掌握面降水计算方法
二、实验内容
1. 降水过程线
图2.1 某一水文测站图
水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、 水温、冰凌、水质、地下水位等。只观测上述项目中的一项或 少数几项的测站,则按其主要观测项目而分别称为水位站、流量 站(也称水文站)、雨量站、蒸发站等。
根据测站的性质,河流水文测站又可分为：
（1）基本站：是水文主管部门为全国各地的水文情况而设 立的,是为国民经济各方面的需要服务的。 （2）专用站：是为某种专门目的或用途由各部门自行设立 的。
wiPi
实验二 水文测站与站网（4学时）
内容提要 • 1.水文测站的内容和分类； • 2.水文站网的定义和布设原则； • 3.水文测站的设立； • 4.收集水文信息的基本途径。 学习要求
• 掌握水文测站和站网的定义、布设原则和 内容以及水文信息收集的基本途径。
一、水文测站
•在流域内一定地点(或断面)按统一标准对 所需要的水文要素作系统观测以获取信息 并进行处理为即时观测信息，这些指定的 地点称为水文测站（如图2.1）。
水文学实验指导
（西华师大地理科学专业） 许武成
实验实习一
降水资料的整理
（必做，3学时）
一、实验实习目的
• 1.掌握绘制降水过程线 • 2.掌握绘制降水累积曲线 • 3.理解并掌握面降水计算方法
二、实验内容
1. 降水过程线
7-降水资料的收集与整理123
特点：
t=1h转折点
t<1h，n1
t>1h，n2
n1<n2
方法2：《水文手册》n值分区图——无暴雨实测资料
17
第17页，共20页。
3 雨力Ap的确定
方法1：《水文手册》Ap值等直线图
方法2：利用P24,p计算
it, p
Ap tn
n/
1
n1
n2
n2
it, p
t
Ap tn
t
Pt, p Ap t1n
7.1 流域降雨量分析
（1）算术平均法
流域内各站同时段观测的降雨量的算术平均值为流域平均降雨
量。
1 n
P n
1
Pi
适用条件：地形起伏变化不大且雨量站分布均匀的流域。 优缺点： 计算简便但精度较差； 注意问题：必须利用流域内雨量资料而不能利用流域外的。
13
第13页，共20页。
（2）加权平均法（又称泰森多边形法）
该点相应时刻的瞬时雨强。
i(t) dP dt
t
P i(t)dt
0
4
第4页，共20页。
7.1 流域降雨量分析
（3）雨强～历时曲线 以降雨强度过程线中各历时的最大平均雨强为纵坐标，以相应历时
为横坐标绘制而成的曲线称为降雨强度～历时曲线。
同一场降雨过程中雨强与历时之间成反比关系，即随着降雨历 时的增加，平均降雨强度逐渐减小，二者成负指数函数关系。
2
28.10
20
15~16
12.46
3
16~17
0.92
4
20.64 15.71
10
0
0
1
2
3
4
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
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。
工程水文学复习整理
工程水文学期末复习整理第一章 绪论1.水文现象的基本规律: 周期性、随机性、地区性。
2、工程水文学的研究方法: 成因分析法、数理统计法和地理综合法。
第二章 水循环与径流形成1.海洋向内陆输送水汽, 内陆向海洋注入径流。
水量平衡方程:2、式中 ——给定时段内输入、输出该区域的总水量。
——时段内区域蓄水量的变量, 可正可负。
3、若河床切割较深, 地面分水线与地下分水线相重合, 这样的流域成为闭合流域。
由于地质构造原因, 地面分水线与地下分水线并不完全一致, 这种流域称为非闭合流域。
4、凋萎含水量（凋萎系数）, 植物根系无法从土壤中吸取水分, 开始凋萎, 此时土壤含水量称为凋萎含水量。
5、田间持水量, 指土壤中能保持的最大毛管悬着水时的土壤含水量。
当土壤含水量超过这一限度时, 多余的水分不能被土壤所保持, 以自由重力水的形式向下渗透。
6、当土壤孔隙被下渗水充满, 下渗趋于稳定, 此时的下渗率称为稳定下渗率。
7、降雨损失包括: 植物截留、填洼、入渗和蒸发。
8、径流的表示方法和度量单位（1）流量 , 是指单位时间内通过河流某一断面的水量, 单位为 。
径流总量 , 是指时段 内通过某一断面的总水量, 常用单位为 , 万 , 亿 , 有时也用其时段平均流量与时段的乘积表示。
其单位为 或 。
径流深 , 是指将径流总量平铺在整个流域面积上所得水层深度, 单位为 。
FT Q F W R 10001000== 径流模数 , 是流域出口断面流量与流域面积 的比值, 单位为 。
FQ M 1000= 第三章 径流系数 , 是指某一时段的径流深度 与相应降雨深度 的比值。
即第四章 因 , 故 。
第五章 水文资料的观测、收集与处理1、日平均水位的计算将当日 内水位过程线所包围的面积, 除以一日时间。
第四章 水文统计基本知识1、把数理统计方法应用在水文学上, 称为水文统计。
2、概率是理论值, 而频率是经验值。
在试验中事件发生的频率通常不等于概率。
思考题与习题
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566km2，多年平均径流量为8.8m3／s，多年平均降⾬量为686.7mm，试求其各径流特征值。
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—流量关系如题2.12表1所⽰，另有实测的⽔位—⾯积、⽔位—⽔⾯宽度以及⽤流速仪测得的4个⽔位—流量关系如题2.12表2所⽰。
试⽤断⾯特征法将⽔位—流量关系曲线延长到最⾼⽔位H＝4.0m处。
133/s）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A x ，偏态系数C s A ，对应的累积频率为P A ；B 系列平均数为B x ，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 1%。
降水资料的收集与整理课件
作物种植
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。
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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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
域分水线一起组成n个多边形，每个多边形的面积，
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. 该法简单，但是精度较差。在流域内地形起伏不 大，且雨量站分布较均匀时可获得良好效果。
（2） 加权平均法（Thiessen polygon method）
5、10 a 的相应暴雨强度，作
4
5i ~ t ~关系表。表 T
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
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.
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。
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：
2） 虹吸式自记雨量计（siphon rainfall recorder）
如图5.2，承雨器
将雨量导入浮子室，浮
子随注入的雨水增加而
上升，带动自记笔在附
有时钟的转筒上的记录 纸上连续记录随时间累 积增加的雨量。
当累积雨量达10mm时，
自行进行虹吸，使自记
笔立即垂直下落到记录
纸上纵坐标的零点，以 后又开始记录。
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）
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
算各种历时最大雨强。 统计时一定要保证在规定的历时内的雨量要“连 续最大”，且要“长包短”，最后作雨强~历时关系曲 线。
历时 雨量 雨强 min mm mm/min 5 10 7.0 9.8 1.40 0.98
起讫时间 起 迄
16：43 16：43 16：43 16：43 16：43 16：43 16：37 16：37 16：37 16：48 16：53 16：58 17：03 17：13 17：28 17：37 18：07 18：19
5.2
降水分布 流域平均降水量（面平均雨量）
5.2.1
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：
史上罕见的特大暴雨。
【例5.1】1975年8月5～7日，台风深入河南南部，滞 留、徘徊20多小时，林庄站24h雨量达1060.3mm，其 中6h达830.1mm是我国大陆强度最大的雨量记录.
【例5.2】1963年8月2～8日，海河受多次西南涡影响，
在太行山东侧山丘区连降7天7夜大暴雨，獐吆站雨量
2051mm，其中最大24h达950mm.
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 ,
n ' n 1 T T S S P' n 1 ' P S T
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
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
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）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。
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。
计90、120min ）。按这一标准摘录和统计雨量资料。
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
降雨量23.1mm的暴雨。由自记雨量计记录到的累积降
雨量曲线，根据上述的规定历时，摘录最大雨量，计
（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，
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）次频率），然后
频率分析，计算重现期为 0.25、0.33、0.50、1、2、3、
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。
'
m=50 次频率： m=50 次重现期： m=50 年重现期：
1 1 T ' 2 P 0.5
'
(次 )
T <1
n ' 20 T T 2 0.4 S 100
(a )
T 0.25 , 0.33 , 0.5 , 1 , 2 , 3 , 5 , 10
i (mm/min)
(a )
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。
(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
域分水线一起组成n个多边形，每个多边形的面积，
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. 该法简单，但是精度较差。在流域内地形起伏不 大，且雨量站分布较均匀时可获得良好效果。
（2） 加权平均法（Thiessen polygon method）
5、10 a 的相应暴雨强度，作
4
5i ~ t ~关系表。表 T
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
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.
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。
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：
2） 虹吸式自记雨量计（siphon rainfall recorder）
如图5.2，承雨器
将雨量导入浮子室，浮
子随注入的雨水增加而
上升，带动自记笔在附
有时钟的转筒上的记录 纸上连续记录随时间累 积增加的雨量。
当累积雨量达10mm时，
自行进行虹吸，使自记
笔立即垂直下落到记录
纸上纵坐标的零点，以 后又开始记录。
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）
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
算各种历时最大雨强。 统计时一定要保证在规定的历时内的雨量要“连 续最大”，且要“长包短”，最后作雨强~历时关系曲 线。
历时 雨量 雨强 min mm mm/min 5 10 7.0 9.8 1.40 0.98
起讫时间 起 迄
16：43 16：43 16：43 16：43 16：43 16：43 16：37 16：37 16：37 16：48 16：53 16：58 17：03 17：13 17：28 17：37 18：07 18：19
5.2
降水分布 流域平均降水量（面平均雨量）
5.2.1
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：
史上罕见的特大暴雨。
【例5.1】1975年8月5～7日，台风深入河南南部，滞 留、徘徊20多小时，林庄站24h雨量达1060.3mm，其 中6h达830.1mm是我国大陆强度最大的雨量记录.
【例5.2】1963年8月2～8日，海河受多次西南涡影响，
在太行山东侧山丘区连降7天7夜大暴雨，獐吆站雨量
2051mm，其中最大24h达950mm.
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 ,
n ' n 1 T T S S P' n 1 ' P S T
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
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
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）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。
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。
计90、120min ）。按这一标准摘录和统计雨量资料。
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
降雨量23.1mm的暴雨。由自记雨量计记录到的累积降
雨量曲线，根据上述的规定历时，摘录最大雨量，计
（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，
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）次频率），然后
频率分析，计算重现期为 0.25、0.33、0.50、1、2、3、
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。
'
m=50 次频率： m=50 次重现期： m=50 年重现期：
1 1 T ' 2 P 0.5
'
(次 )
T <1
n ' 20 T T 2 0.4 S 100
(a )
T 0.25 , 0.33 , 0.5 , 1 , 2 , 3 , 5 , 10
i (mm/min)
(a )
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。
(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