《供水水文地質》第五章講義

1、第5章 降水資料的收集與整理,5.1 降水 形式： 降雨 降雪 露、霜、雹、霰 降水是水文循環(huán)的重要環(huán)節(jié)； 水文學中研究降水的意義： 城市及廠礦的雨水排除系統(tǒng) 防洪設計 推求設計流量 探索降水量在地區(qū)和時間上的分布規(guī)律,5.1.1 降水的觀測,降水量： 降落在不透水平面上的雨水（或融化后的雪水）的深度，以mm計。 降水量的觀測方法： 器測法 一般采用定時分段觀測制； 把24h分成幾個時段進行，以8時作為日分界點,自記雨量計 可確定出降雨的起迄時間、雨量大小、降雨強度的變化過程； 儲存推求降雨強度和確定暴雨公式的資料； 應與雨量器同時進行觀測，便于校核,雷達探測 根據探測到的降水回波位置、移動方

2、向、移動速度和變化趨勢，預報探測范圍內的降水、強度及開始和終止時刻； 有效探測范圍40-200km,氣象衛(wèi)星云圖 可見光云圖：反映云的反照率 反照率強的云，云圖上亮度大，顏色白； 反照率弱的云，亮度弱，顏色暗 紅外云圖：反映云頂的高度和溫度 云層溫度越高，高度越低，紅外輻射越強,5.1.2 降水的特征,降水的特征 降水量 降水歷時 降水強度 降水面積 暴雨中心 降水強度：單位時間內的降水量稱為降水強度或雨率，以mm/min或mm/h計。 平均降水強度：在t降水歷時內降水量的降雨量P，即： 瞬時降水強度,5.2 降水分布,5.2.1 流域平均降水量 點降水量 區(qū)域平均降水量的計算方法：算術平均法

3、、加權平均法（泰森多邊形法）和等雨量線法。 算術平均法：流域內各站同一時段的雨量進行算術平均。 泰森多邊形法: 該法假定流域上各點的雨量以其最近的雨量站的雨量為代表，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點的面積，這些站代表的面積圖稱泰森多邊形。其作法是：先用直線（圖中的虛線）就近連接各站為許多三角形，然后作各連線的垂直平分線，他們與流域分水線一起組成n個多邊形，每個多邊形的面積，就是其中的雨量站代表的面積,某流域面積300，流域內及其附近有A、B兩個雨量站，其上有一次降雨，他們的雨量依次為260和150，用算術平均法求該次降雨的平均面雨量,已知某流域及其附近的雨量站位置如下圖

4、所示，試繪出該流域的泰森多邊形，并在圖上標出A、B、C、D站各自代表的面積FA、FB、FC、FD，寫出泰森多邊形法計算本流域的平均雨量公式,某流域流域面積F=350，流域內及其附近有A,B兩個雨量站，其上有一次降雨，它們的雨量依次為360和210，試繪出泰森多邊形圖，并用算術平均法和泰森多邊形法計算該次降雨的平均面雨量，比較二者的差異。（提示：A、B雨量站泰森多邊形權重分別為0.78、0.22） 某流域及其附近雨量站及一次雨量分布 算術平均值360mm,泰森多邊形327mm,等雨量線法: （1）將各站實測降水量標記在流域地形圖上，繪制出等雨量線； （2）用求積儀求出每相鄰兩條等雨量線之間的面積

5、，用其乘以該面積兩側等雨量線的雨量平均值，為該面積上的降雨總量； （3）將各個面積上的降雨總量相加，除以流域總面積，得到流域平均降水量。 已知某次暴雨的等雨量線圖，圖中等雨量線上的數字以mm計，各等雨量線之間的面積F1、F2、F3、F4分別為500，1500，3000，4000KM2,試用等雨量線法推求流域平均降雨量,5.2.2 多年平均最大24h降水量 通過日降水量獲得日最大降水量的多年平均值。 5.2.3 我國年降水量的分布 大體趨勢是從沿海到內陸，從南到北依次遞減。 降水量的季節(jié)分布特點是大部分地區(qū)降雨集中在夏季，冬季降水量最少。 大暴雨隨季風進退，在地區(qū)分布上有明顯差別。在地區(qū)分布上有

6、一定的規(guī)律性,計算流域平均雨深的方法通常有_, _, _。 我國年降雨量年際變化很大。年降水量越少的地方,相對于多年平均情況來說，其年降水量的年際變化_,5.3 點雨量資料的整理,雨量劃分（按24小時降水量大?。?小雨（0.19.9mm） 中雨（1024.99mm） 大雨（2549.9mm） 暴雨（5099.9mm） 大暴雨（100249.9mm） 特大暴雨（250mm） 24h降雨量超過50mm或1h降雨量超過16mm的都稱為暴雨，雨水排除系統(tǒng)要排除的雨水，絕大部分是在較短促的時間內降落的暴雨。在自記雨量記錄紙上選出每場暴雨進行分析，繪出它的強度-歷時關系曲線，這是整理點雨量資料時首先要做

7、的工作。 例題：圖5.9是某站紀錄的一場歷時102分鐘，降雨23.1mm的暴雨。通過自記雨量累積曲線上根據規(guī)定的歷時，可求出各歷時的最大降雨強度。表5.3為圖5.9的分析成果,點雨量樣本的選擇,年多個樣法。 在每年不同歷時的暴雨強度記錄表中，按大小排列，選取排在前面的68個最大值，作為該年各不同歷時的樣本。市政工程一般規(guī)定取歷時5、10、15、20、30、45、60、90、120min。 將歷年所有選取的樣本記錄放在一起，將每個歷時的樣本重新排隊，從中取資料年數的34倍的最大值，作為統(tǒng)計的基礎資料。（一般要有20年以上記錄，最少10年） 通過適線法確定每個歷時，對應頻率的暴雨強度。 列出暴雨強

8、度i降雨歷時t重現(xiàn)期T的關系表,5.4 暴雨強度公式的推求,5.4.1 暴雨強度公式,根據表5.4中的數據在普通方格紙上繪圖見5.11。它表示不同重現(xiàn)期的不同降雨歷時與暴雨強度的關系（i-t-T）。曲線基本上屬于冪函數類型，表達式有： （1）當T和i點繪在雙對坐標紙上不是直線關系，則采用 （2）當T和i點繪在雙對坐標紙上是直線關系，采用 式中n為暴雨衰減指數，b為時間參數，A為雨力，它與T的關系是即,5.4.2 公式中 參數的推求,lgi=lgA-nlgt （5.10） A=A1+A1ClgT=A1+BlgT （5.11） 因此求公式中的參數常用圖解法和最小二乘法。 圖解法： （1）利用i t

9、 T資料，將it關系點繪在雙對數坐標紙上。 （2）按作回歸線的方法，繪一條最適合這組點距的直線。要保證斜率相等，可把歷時t相等的各組i值求平均，其斜率即為目標-n值。 （3）由5.10知，t=1min，A=i。將上述斜線延長，與縱坐標相交處截距即為A值。這樣，有重現(xiàn)期T和A的對應關系。 （4）在半對數坐標紙上點繪TA，做回歸線,最小二乘法,5.4.3 公式 參數的推求,當I與t點繪在雙對數坐標紙上是一條曲線時，可用試擺法使之形成直線。就是對某一重現(xiàn)期的曲線，保持其縱坐標不變，而在各個歷時i上。試加相同的b值，使橫坐標b變成，若個點連線成一條直線，則b即所求,5.4.5 利用等值線圖求暴雨強度,

10、對于 所代表的在雙對數坐標紙上呈現(xiàn)曲線形式的情況。在用于小流域暴雨計算時，常把它概化為不同斜率的兩條直線，分屬長、短歷時。其轉折點的時間常定為1h。 這樣暴雨公式就有兩個斜率，短歷時直線的斜率n1與長歷時直線的斜率n2，有的地方編制了t0=1h的A、n1、n2。據此做等值線圖。 如本地區(qū)無此資料，查p142多年平均最大24h雨量等值線圖，得到P、CV ，知設計頻率、給定Cs求出P24,P。 則A=P24,P / 24*24n= P24,P / 241-n,5.4.6 可能最大降水（PMP）簡介,1、定義：在現(xiàn)代氣候及地理條件下設計地區(qū)（或流域）可能發(fā)生的最大降水。包括降水總量及其時空分布（降水歷時）。 2、推算PMP方法：水文氣象法，即將實測暴雨（典型暴雨）或暴雨模式加以放大（極大化）的方法。 3、典型暴雨：能反映設計流域特大暴雨特征并對工程威脅最大的特大暴雨。分為當地暴雨、移植暴雨和組合暴雨。 當地暴雨：設計流域暴雨資料充分，從中選出一個時空分布能引起較嚴重后果的特大暴雨。 移植暴雨：缺乏時空分布的大暴雨資料，將鄰近流域實測的特大暴雨移植過來，加以必要的校正作為設計流域典型暴雨。 組合暴雨：缺少能引起較嚴重后果的時空分布的大暴雨資料情況下，將兩場或兩場以上的暴雨，按天氣學