工程水文學(xué)課件一零

第三節(jié)降水教學(xué)目標(biāo)1.能夠說(shuō)出降水及降水基本要素。2.能夠說(shuō)出降雨時(shí)間變化的兩種表示方法。3、給出一次降雨過(guò)程的雨量記錄，能夠分析該次降雨的累積過(guò)程線和平均強(qiáng)度過(guò)程線。4、能夠陳述降雨量空間變化的表達(dá)方法。5、說(shuō)出降雨特性綜合曲線的特點(diǎn)。6、能夠用至少四種方法計(jì)算降水量。一、降水要素及其時(shí)空變化表示方法降水：大氣中的液態(tài)或固態(tài)水，在重力作用下，克服空氣阻力，從空中降落到地面的現(xiàn)象稱為降水。降水的主要形式：降雨和降雪，前者為液態(tài)降水，后者為固態(tài)降水。其他的降雨形式還有露、霜、雹等。降水基本要素(1)降雨量(深)：時(shí)段內(nèi)降落到地面上一點(diǎn)或一定面積上的降雨總量稱為降雨量。前者稱為點(diǎn)降雨量，后者稱為面降雨量。點(diǎn)降雨量以mm計(jì)，而面降雨量以mm或m3計(jì)。當(dāng)以mm作為降雨量單位時(shí)，又稱為降雨深。(2)降雨歷時(shí)：一次降雨過(guò)程中從一時(shí)刻到另一時(shí)刻經(jīng)歷的降雨時(shí)間稱為降雨歷時(shí)（這個(gè)歷時(shí)可以任意隨便選?。?，特別地，從降雨開(kāi)始至結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間稱為次降雨歷時(shí)，一般以min，h或d計(jì)。降水基本要素(3)降雨強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間的降雨量稱為降雨強(qiáng)度，一般以mm／min或mm/h（強(qiáng)調(diào)單位）計(jì)。降雨強(qiáng)度一般有時(shí)段平均降雨強(qiáng)度和瞬時(shí)降雨強(qiáng)度之分。(4)降雨面積：降雨籠罩范圍的水平投影面積稱為降雨面積。(5)暴雨中心：暴雨集中的較小的局部地區(qū)時(shí)段平均降雨強(qiáng)度定義為式中——時(shí)段平均降雨強(qiáng)度；——時(shí)段長(zhǎng)；——時(shí)段內(nèi)的降雨量。在式(4—1)中，若降雨時(shí)段長(zhǎng)--0，則其極限稱為瞬時(shí)降雨強(qiáng)度

式中i——瞬時(shí)降雨強(qiáng)度

二、降雨時(shí)間變化的表示方法(1)降雨量累積過(guò)程線和降雨強(qiáng)度過(guò)程線。從降雨開(kāi)始至某時(shí)刻的降雨量與該時(shí)刻時(shí)間之間的關(guān)系稱為降雨量累積過(guò)程線，一般以表示之。降雨強(qiáng)度與相應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系稱為降雨強(qiáng)度過(guò)程線，一般以或表示之；表示時(shí)段平均降雨強(qiáng)度與相應(yīng)時(shí)段之間的關(guān)系，而表示瞬時(shí)降雨強(qiáng)度與相應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系。例：某雨量站用雨量器測(cè)得的一次降雨過(guò)程的雨量記錄。試分析該次降雨的降雨量累積過(guò)程線。若取時(shí)段長(zhǎng)△t＝10min試給出該次降雨的10min時(shí)段平均降雨強(qiáng)度過(guò)程線。某雨量站時(shí)段雨量摘錄表月日時(shí)分時(shí)段雨量月日時(shí)分時(shí)段雨量62913:50062915:103

14:003.4

15:306.1

14:1012.3

15:500.6

14:2020.2

16:400

14:3023.1

17:000.3

14:4013.2

17:300.1

14:508

17:471

15:004.3

求累積雨量月日時(shí)分時(shí)段雨量累積雨量月日時(shí)分時(shí)段雨量累積雨量62913:500062915:10387.5

14:003.43.4

15:306.193.6

14:1012.315.7

15:500.694.2

14:2020.235.9

16:40094.2

14:3023.159

17:000.394.5

14:4013.272.2

17:300.194.6

14:50880.2

17:47195.6

15:004.384.5

累積雨量過(guò)程線求時(shí)段雨量月日時(shí)分時(shí)段雨量累積雨量10min時(shí)段雨量10min平均雨強(qiáng)62913:500000

14:003.43.403.400.34

14:1012.315.7012.301.23

14:2020.235.9020.202.02

14:3023.159.0023.102.31

14:4013.272.2013.201.32

14:50880.208.000.80

15:004.384.504.300.43

15:10387.503.000.30

15:20

90.553.050.31

15:30

93.603.050.31

15:40

93.930.330.03時(shí)段平均雨強(qiáng)過(guò)程線二、降雨時(shí)間變化的表示方法(2)時(shí)段降雨量柱狀圖。時(shí)段降雨量與相應(yīng)時(shí)段之間的關(guān)系圖稱為時(shí)段降雨量柱狀圖，因其圖形如若干個(gè)“柱子”排列而得名。時(shí)段降雨量柱狀圖三．等雨量線一個(gè)區(qū)域內(nèi)一般設(shè)立有若干個(gè)雨量站，稱其總和為雨量站網(wǎng)。將區(qū)域面積除以區(qū)域內(nèi)雨量站數(shù)目得每個(gè)雨量站平均代表的面積，稱其為雨量站網(wǎng)密度。將每個(gè)雨量站觀測(cè)所得的同一時(shí)段的時(shí)段降雨量或一次降雨的降雨量點(diǎn)繪在各自的測(cè)站位置上，然后按降雨量相同的原則連成光滑線。這樣的光滑連接線稱為等雨量線。四、降雨特性綜合曲線(1)降雨強(qiáng)度與歷時(shí)關(guān)系曲線。對(duì)一次降雨過(guò)程，統(tǒng)計(jì)計(jì)算其不同歷時(shí)的最大時(shí)段平均降雨強(qiáng)度，然后點(diǎn)繪最大時(shí)段平均降雨強(qiáng)度與相應(yīng)歷時(shí)的關(guān)系，所得之曲線稱為降雨強(qiáng)度與歷時(shí)關(guān)系曲線。四、降夢(mèng)雨特性偷綜合曲貞線四、降冷雨特性衣綜合曲飛線(2)線降雨深紛與面積毀關(guān)系曲幟線。在壘一箏定歷時(shí)謎降雨量搖的等雨瓦量線圖咸上，從扶暴雨中麥心開(kāi)始旁，分別摧計(jì)算每一條等宰雨量所包歸圍的面積及該面積制的平均避降雨深袍。點(diǎn)繪這兩肅者之間的盞關(guān)系，所佩得之曲線剝稱為降雨涼深與面積光關(guān)系曲線識(shí)，它是一究條隨著面賊積增加而糖遞減的曲濕線。四、降扯雨特性漲綜合曲靈線四、降雨詢特性綜合親曲線(3)乎降雨深鍵與面積愚和歷時(shí)暢關(guān)系曲矩線。如嚴(yán)果分別倍對(duì)不同饞歷時(shí)的增等雨量故線圖點(diǎn)犁繪降雨篇深與面閣積關(guān)系烈曲線，盜則可以艘得到一婚組以歷時(shí)為緣瑞參變數(shù)的降雨格深與面仇積關(guān)系既曲線。慢此曲線脊簇稱為揉降雨深棚與面積謎和歷時(shí)顏關(guān)系曲僻線，簡(jiǎn)嚇?lè)Q時(shí)一徹面一深煮曲線。四、降東雨的類欣型1、（按稻照動(dòng)力悲冷卻條態(tài)件分）氣旋雨對(duì)流雨鋒面雨地形雨四、降雨滿的類型2、按照降紛雨強(qiáng)度分一日降閱雨量超示過(guò)1mm為小雨;一日降雨守量超過(guò)10m夏m為中雨;一日降雨篩量超過(guò)25mm為大雨;一日降印雨量超飯過(guò)50mm為暴雨;一日降產(chǎn)雨量超手過(guò)100芬mm為大暴幕雨;一日降雨巧量超過(guò)200m舌m為特大曉暴雨;五、我國(guó)史降水量的瘦時(shí)空分布1、年管降水量熔地理分粥布我國(guó)大部振分地區(qū)受東南和質(zhì)西南季腦風(fēng)的影響,禍形成東南覆多雨,西庫(kù)北干旱的蘆特點(diǎn)。全歲國(guó)多年平均呀降水量6饑48mm,低于全狹球陸面平均教降水量8矛0Om倒m,也小于穩(wěn)亞洲陸面凈平均降水愚量740執(zhí)mm。按束年降水量魯?shù)亩嗌?光全國(guó)大致疏可分為五柔個(gè)帶。(1)十顯分濕潤(rùn)帶捉：年降水油量超過(guò)股160籮0mm,年降燭水日數(shù)掌平均在通160稼天以上斑。包括晌:廣東緣瑞、海南勝、福建羨、臺(tái)灣懲、浙江樸大部、伍廣西東唯部、云包南西南談部、西飲藏東南邪部、江糊西和湖很南山區(qū)陶、四川使西部山瓦區(qū)。(2)濕振潤(rùn)帶：年降水量績(jī)800~特1600春mm,年降水堵日數(shù)平均閉120~級(jí)160d招。包括:瓣秦嶺-淮牽河以南的懂長(zhǎng)江中下縱游地區(qū)、閃云南、貴窗州、四川棚和廣西大匯部分地區(qū)鉆。(3)拘半濕潤(rùn)鹽帶:年降水量贈(zèng)400~食80Om裝m,年降摸水日數(shù)立平均8扇0~1栗00d火。包括諸:華北五平原、菊東北、純山西、壯陜西大謊部、甘踢肅、青音海東南影部、新畝疆北部寺、四川嫁西北和冰西藏東純部。(4)半離干旱帶:年降水活量20姻0~4鋸00m蘭m,年降才水日數(shù)桌平均6計(jì)0~8走0d。我包括:豆東北西御部、內(nèi)則蒙、寧槽夏、甘且肅大部剃、新疆奔西部。(5)干位旱帶:年降水量奏少于2與00m真m,年降被水日數(shù)遇低于6葉0d。裁包括:習(xí)內(nèi)蒙、雅寧夏、袋甘肅沙沸漠區(qū)、踩青海柴求達(dá)木盆晶地、新衣疆塔里蔽術(shù)盆地悟和準(zhǔn)噶象爾盆地性、藏北話羌塘地須區(qū)。我國(guó)降水魯量的時(shí)空袖分布2.降水量年枕內(nèi)分配我國(guó)大邪部分地鮮區(qū)降水強(qiáng)的季節(jié)分配縣不均勻,主要聲集中在祥春夏季硬。3.降出水量年碎際變化我國(guó)降水嗽量年際間宰變化很大封,且發(fā)現(xiàn)銳常有連續(xù)凈幾年雨量己偏多或連眼續(xù)偏少的院現(xiàn)象。月思降水量年鍋際之間變本化更大。六、異區(qū)城(流隔城)平均郵降雨量計(jì)反算方法一、基勁本原理從理論上暢說(shuō)，降雨座量的空間擊分布可表款達(dá)為：(4—寸7)式中濱p—箱—時(shí)段敢或次降潛雨量；講x，y莫——蟲(chóng)地面一西點(diǎn)的縱綁橫坐標(biāo)生。計(jì)算區(qū)域絞(流域)璃平均降雨慕量——區(qū)域頌(流域)卡平均降雨謙量(M)知；A——區(qū)域猶(流域)抵面積。技術(shù)路線一是將勵(lì)計(jì)算區(qū)終域(流染域)離稱散化，下也就是頃用一定搬的方法接將計(jì)算管區(qū)域(位流域)劃分成若干個(gè)垮不嵌套的案計(jì)算單元瘦，使每個(gè)印單元的雨叫量空間分箏布近似均犧勻；二是娛根據(jù)已有淋的雨量站禽網(wǎng)測(cè)得的應(yīng)雨量來(lái)確定每個(gè)計(jì)算訓(xùn)單元的降支雨量。理論依據(jù)n——區(qū)敲域(流域?qū)?的計(jì)算靈單元數(shù)目ai——馳第i個(gè)計(jì)逝算單元的樣面積，i劫＝1，2刊，…，npi——乎第i個(gè)計(jì)券算單元降做雨量，i珠＝1，2嗓，…，n二、等梯雨量線豎法如果采用灶等雨量線別離散化計(jì)梢算區(qū)域(印流域)，鐘則相鄰兩勺條等雨量啦線之間的蘭面積即可嚼作為一個(gè)計(jì)算單元首。如果假戀設(shè)相鄰煎兩條等仰雨量線徑之間的魯降雨量嘩隨空間壟距離呈證線性變逆化，則仇相鄰兩射條等雨律量線代聾表的降殊雨量的折算術(shù)平忙均值可酷作為該潔計(jì)算單遷元的降雨量。二、等雨挎量線法因此，根腎據(jù)式(4綠—9)可情得利用等茶雨量線計(jì)靈算區(qū)域(摩流域)平脂均降雨量效的公式Pi，P喜i-1—撒—第i—奸l和第i強(qiáng)條等雨量述線代表的帖降雨量i姨＝1，2精，…，ni——拜第i—錄1和第抗i條等胃雨量線鼓之間的踏面積，追i＝1悼，2，識(shí)…，nn——等瀉雨量線條逮數(shù)；三、泰森反(Thi賺esse弟n)多邊候形法泰森于1炒911年慕提出用垂本直平分法槽來(lái)劃分計(jì)瓜算單元。攀具體做法幼為：根據(jù)平計(jì)算區(qū)域重(流域)孩內(nèi)的雨量襲站網(wǎng)，以免雨量站為岡頂點(diǎn)連接納成若干個(gè)旗不嵌套的轎三角形(益圖4—1余2)，并枯盡可能使座構(gòu)成的三焦角形為銳譽(yù)角三角形村。然后對(duì)爽每個(gè)三角盜形求其重濁心(三角休形三邊垂監(jiān)直平分線壺之交點(diǎn))蒙。利用這碗些三角形悠的重心，辛就可以將蝴計(jì)算區(qū)域疑(流域)扁劃分成若聯(lián)干個(gè)計(jì)算單族元。雨量由雨量千站的實(shí)堪測(cè)雨量截來(lái)代表崗。計(jì)算公式ai——退第i個(gè)泰蠅森多邊形組即第i個(gè)艇計(jì)算單元?dú)さ拿娣e，盛i＝1，岸2，…，碧npi—緩—第i耀個(gè)泰森派多邊形把即第i乖個(gè)計(jì)算賤單元的潮雨量n——槐區(qū)域(揪流域)惜內(nèi)泰森迫多邊形音數(shù)目；四、算術(shù)朝平均法如果區(qū)域必(流域)拋內(nèi)的雨量峽站網(wǎng)由n叛個(gè)雨量站誼組成假設(shè)茫每個(gè)雨量?jī)A站的代表訊的面積相挪同，均為禽區(qū)域(流蹦域)面積解的1／n包．則式(潤(rùn)4—11塑)變?yōu)椋簆i—雁—第i果個(gè)雨量漆站的降很雨量，斜i＝1液，2，析…，n就是計(jì)泳算區(qū)域始(流域矮)平均卻雨量的疼算術(shù)平充均法公復(fù)式，它鴿實(shí)際上最是泰森教多邊形真法在a渾1=a當(dāng)2=a歡3=…謹(jǐn)…=a沿n時(shí)的必特例。六、討論1、算秒術(shù)平均林法最為論簡(jiǎn)便。屆在區(qū)域旁(流域悉)面積糾不大，己地形起焦伏較小爆、雨量伸站分布蟲(chóng)比較均塔勻的情逮況下，纖采用該后法精皮陶是可以闊得到保撈證的。2、泰森悄多邊形法腫也比較簡(jiǎn)稍單，精度儀一般也較陸好，但該甜法將各雨挑量站權(quán)重行視為定值緊不適應(yīng)降輝雨空間分傾布復(fù)雜多恢變的