水-文-学-原-理(四降水)课件

第四章第四章 降降 水水1AH H U主要内容主要内容降水要素及其降水要素及其降水要素及其降水要素及其时时空空空空变变化表示方法化表示方法化表示方法化表示方法1降雨降雨降雨降雨类类型及其影响因素型及其影响因素型及其影响因素型及其影响因素2区域（流域）平均降雨量区域（流域）平均降雨量区域（流域）平均降雨量区域（流域）平均降雨量计计算方法算方法算方法算方法3降雨降雨降雨降雨资资料的料的料的料的检验检验42AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法降水的定降水的定义降雨降雨时间变化的表示方法化的表示方法降雨空降雨空间变化的表示方法化的表示方法降雨要素的降雨要素的综合曲合曲线降雨的基本要素降雨的基本要素3AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法1 1 降水的定降水的定降水的定降水的定义义：大气中的液大气中的液态水滴或固水滴或固态冰雪冰雪颗粒，在重力作用下，克服粒，在重力作用下，克服空气阻力，从空中降落到地面的空气阻力，从空中降落到地面的现象称象称为降水。降水。雨雨雨雨雪雪雪雪露露露露雹雹雹雹霜霜霜霜4AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法2 2 降雨的基本要素降雨的基本要素降雨的基本要素降雨的基本要素降雨量（深）：指一定时段内降落在某一点或某一面积上的总雨量，用深度表示，以mm计。降雨历时：降雨从某时刻到另一时刻所经历的时间称为降雨历时；一次降雨从开始到结束所经历的时间称为次降雨历时，以min,h或d计。降雨强度：单位时间内的降雨量称为降雨强度，以mm/min或mm/h计。降雨面积：降雨笼罩范围的水平投影面积称为降雨面积，以km2计。暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区，称为暴雨中心。5AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法3 3 降雨降雨降雨降雨时间变时间变化的表示化的表示化的表示化的表示(1)(1)时时段降雨量柱状段降雨量柱状图图：时段降雨量与相应时段之间的关系图称为时段降雨量柱状图。时间时段降雨段降雨13:42014:0011.514:3033.515:3431.917:001.618:102.219:0006AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法3 3 降雨降雨降雨降雨时间变时间变化的表示化的表示化的表示化的表示(2)(2)降雨量累降雨量累积过积过程程线线：从降雨开始至某时刻的降雨量与该时刻时间之间关系曲线称为降雨量累积过程线。时间时段降雨段降雨累累积降雨降雨13:420014:0011.511.514:3033.545.015:3431.976.917:001.678.518:102.280.719:00080.77AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法3 3 降雨降雨降雨降雨时间变时间变化的表示化的表示化的表示化的表示(3)(3)降雨降雨强强度度过过程程线线：降雨强度与相应时间之间的关系曲线称为降雨强度过程线。8AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法4 4 降雨空降雨空降雨空降雨空间变间变化的表示化的表示化的表示化的表示几个概念：雨量站网：一个区域内一般一个区域内一般设立有若干个雨量站，其立有若干个雨量站，其总和称和称为雨量站网雨量站网。雨量站网密度：区域面区域面积/雨量站个数雨量站个数 等雨量线绘制：将每个雨量站将每个雨量站观测所得的同一所得的同一时段的段的时段降雨量或一次降雨段降雨量或一次降雨的降雨量点的降雨量点绘在各自在各自测站的位置上，然后按降雨量相同的原站的位置上，然后按降雨量相同的原则连成光滑曲成光滑曲线。9A10A11AH H Ua a 等雨量等雨量等雨量等雨量线线的做法的做法的做法的做法类类似于地形似于地形似于地形似于地形图图等高等高等高等高线线的做法。的做法。的做法。的做法。b b 等雨量等雨量等雨量等雨量线线所表示的降水分布与所表示的降水分布与所表示的降水分布与所表示的降水分布与实际实际降水分布的降水分布的降水分布的降水分布的符合程度取决于：符合程度取决于：符合程度取决于：符合程度取决于：(1)(1)雨量站位置雨量站位置雨量站位置雨量站位置(2)(2)雨量站数目雨量站数目雨量站数目雨量站数目12AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法统计降雨强度过程线中各种不同历时的最大平均雨强。最大平均雨强与历时的关系即为。5 5降雨要素降雨要素降雨要素降雨要素综综合曲合曲合曲合曲线线1111降雨降雨降雨降雨强强度与度与度与度与历时历时曲曲曲曲线线13A时 间累累积降雨降雨时段降雨段降雨13:000014:0011.511.515:0060.048.516:0077.017.017:0078.51.518:0080.72.2历 时累累积降雨降雨雨雨 强148.548.5265.532.8377.025.7478.519.6580.716.1680.713.4例例例例1 114AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法5 5降雨要素降雨要素降雨要素降雨要素综综合曲合曲合曲合曲线线2222降雨深与面降雨深与面降雨深与面降雨深与面积积关系曲关系曲关系曲关系曲线线在一定在一定历时降雨量的降雨量的等雨量等雨量线图上，从暴上，从暴雨中心开始，分雨中心开始，分别计算每一条等雨量算每一条等雨量线所所包包围的的面面积及及该面面积的的平均降雨深平均降雨深。点。点绘这两者之两者之间的关系，的关系，所得曲所得曲线称称为。15AH H U1 降水要素及其降水要素及其时空空变化表示方法化表示方法5 5降雨要素降雨要素降雨要素降雨要素综综合曲合曲合曲合曲线线3333降雨深与面降雨深与面降雨深与面降雨深与面积积和和和和历时历时关系曲关系曲关系曲关系曲线线分分别对不同不同历时的等的等雨量雨量线图点点绘降雨深降雨深与面与面积关系曲关系曲线，得，得到一到一组以以历时为参参变数的降雨深与面数的降雨深与面积关关系系线。16AH H U2 降雨的分降雨的分类及影响降雨的因素及影响降雨的因素水汽水汽、上升运上升运动和和冷却凝冷却凝结（凝（凝结核）核）是形成降水的三个因素。是形成降水的三个因素。1 1 降水成因降水成因降水成因降水成因17AH H U2 降雨的分降雨的分类及影响降雨的因素及影响降雨的因素按降雨要素量级分 按降雨动力冷却条件分 对流雨地形雨台风雨气旋雨2 2 降雨分降雨分降雨分降雨分类类18AH H U2 降雨的分降雨的分类及影响降雨的因素及影响降雨的因素气旋雨：气旋雨：气旋雨：气旋雨：气旋或低气气旋或低气气旋或低气气旋或低气压过压过境境境境带带来的降雨称来的降雨称来的降雨称来的降雨称为为气旋雨。气旋雨。气旋雨。气旋雨。气旋雨气旋雨非非锋面雨面雨锋面雨面雨暖暖锋雨雨冷冷锋雨雨非非锋面雨面雨气流向低气流向低压区区辐合引起气流上升冷却合引起气流上升冷却产生降雨。生降雨。锋面雨面雨冷气冷气团楔入暖气楔入暖气团底部迫使暖气底部迫使暖气团抬升形成降雨。抬升形成降雨。19A冷气冷气团暖气暖气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖暖暖暖锋锋雨雨雨雨特点：落区大特点：落区大特点：落区大特点：落区大 雨雨雨雨强强小小小小 历时长历时长冷冷冷冷锋锋雨雨雨雨冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团冷气冷气团暖气暖气团特点：落区小特点：落区小特点：落区小特点：落区小 雨雨雨雨强强大大大大 历时历时短短短短20AH H U2 降雨的分降雨的分类及影响降雨的因素及影响降雨的因素对对流雨：流雨：流雨：流雨：地面受地面受地面受地面受热热升温，下升温，下升温，下升温，下层层空气膨空气膨空气膨空气膨胀胀上升和上上升和上上升和上上升和上层层空气形成空气形成空气形成空气形成对对流流流流运运运运动动。下。下。下。下层层暖湿空气上升到暖湿空气上升到暖湿空气上升到暖湿空气上升到高空遇冷凝高空遇冷凝高空遇冷凝高空遇冷凝结结形成降雨。形成降雨。形成降雨。形成降雨。可形成雷雨的可形成雷雨的秃积云（云云（云图）可形成雷雨的鬃可形成雷雨的鬃积雨云（云雨云（云图）特点：特点：特点：特点：多多多多发发生在夏季午后，生在夏季午后，生在夏季午后，生在夏季午后，强强度大、面度大、面度大、面度大、面积积小、小、小、小、历时历时短。短。短。短。成都市成都市南京市南京市北京市北京市21AH H U2 降雨的分降雨的分类及影响降雨的因素及影响降雨的因素特点：特点：特点：特点：降雨不均，暴雨降雨不均，暴雨降雨不均，暴雨降雨不均，暴雨强强度极度极度极度极大，大，大，大，历时较历时较短。短。短。短。台台台台风风雨：雨：雨：雨：热带热带海洋上的海洋上的海洋上的海洋上的风风暴登暴登暴登暴登陆陆大大大大陆陆所引起的降雨称所引起的降雨称所引起的降雨称所引起的降雨称为为台台台台风风雨。雨。雨。雨。2000年年8月月22日在台湾登日在台湾登陆的台的台风碧利斯碧利斯 20052005年年8 8月月8 8日台日台风“麦莎麦莎”台台风“艾利艾利”影响浙江影响浙江台台风登登陆法国法国22AH H U被冲毁后的板桥水库如今的板桥水库23AH H U2 降雨的分降雨的分类及影响降雨的因素及影响降雨的因素特点：特点：特点：特点：降雨不均，暴雨降雨不均，暴雨降雨不均，暴雨降雨不均，暴雨强强度极度极度极度极大，大，大，大，历时较历时较短。短。短。短。地形雨：地形雨：地形雨：地形雨：由于地形的抬升作用由于地形的抬升作用由于地形的抬升作用由于地形的抬升作用导导致的降雨称致的降雨称致的降雨称致的降雨称为为地形雨。地形雨。地形雨。地形雨。24AH H U2 降雨的分降雨的分类及影响降雨的因素及影响降雨的因素3 3 影响降雨的因素影响降雨的因素影响降雨的因素影响降雨的因素 1.地理位置的影响地理位置的影响 低低纬度地区降水多于高度地区降水多于高纬度地区，沿海地区降水度地区，沿海地区降水多于内多于内陆地区。地区。2.气旋、台气旋、台风路径的影响路径的影响 常有气旋、台常有气旋、台风过境的地区降水境的地区降水较多。多。3.地形的影响地形的影响 地形主要通地形主要通过强迫气流抬升使降水量增多。迫气流抬升使降水量增多。4.其它因素的影响其它因素的影响25AH H U3 区域（流域）平均降雨量区域（流域）平均降雨量计算方法算方法算术平均法泰森多边形法等雨量线法距离平方倒数法26AH H U3 区域（流域）平均降雨量区域（流域）平均降雨量计算方法算方法1、算、算术平均法平均法适用条件：适用条件：流域内雨量站分布均匀，地形起伏流域内雨量站分布均匀，地形起伏不大，流域内降雨量分布均匀或不大，流域内降雨量分布均匀或变化均匀，化均匀，测站位置合理且站点站位置合理且站点较多。多。计算公式算公式：27AH H U泰森多边形绘制方法：1)按地图上测站的位置连线，构成许多锐角三角形；2)对每个三角形各边作垂直平分线，再用这些垂直平分线构成以每个测站为核心的多边形；3)量取每个多边形的面积fi。3 区域（流域）平均降雨量区域（流域）平均降雨量计算方法算方法2、泰森、泰森(Thiessen)多多边形法形法(垂直平分法，加垂直平分法，加垂直平分法，加垂直平分法，加权权平均法平均法平均法平均法 )适用条件：雨量站分布不均 计算公式：缺点：1）没有考虑地形影响，假定雨量呈线性变化；2）权重系数是固定的，不能反映降雨空间分布复杂多变的特点。28A29AH H U计算步骤：1)绘制等雨量线；2)量取每2条相邻等雨量线间的面积；3)求各相邻等雨量线间的平均雨深，然后再乘以相应的面积权重，得权雨量；4)将所有的权雨量相加，即得流域平均雨量。计算公式：3 区域（流域）平均降雨量区域（流域）平均降雨量计算方法算方法3、等雨量、等雨量线法法适用条件：足够多的雨量站资料，地形资料 缺点：不同场次降雨，其面积权重是变化的，所以每次降雨都必须绘制等雨量线图，工作量很大。30A等雨量等雨量线法法实例例31AH H U3 区域（流域）平均降雨量区域（流域）平均降雨量计算方法算方法4 4、距离平方倒数法、距离平方倒数法、距离平方倒数法、距离平方倒数法32AH H U4 降雨降雨资料的料的检验一、降雨一、降雨资料的一致性料的一致性鉴别如分析如分析 降水降水资料的前后一致性料的前后一致性邻近多站平均累近多站平均累积年降水量年降水量(mm)站站累累积年年降降水水量量(mm)85年年33AH H U4 降雨降雨资料的料的检验二、非一致降水二、非一致降水资料的改正料的改正站站累累积年年降降水水量量(mm)邻近多站平均累近多站平均累积年降水量年降水量(mm)至至95年的年的累累积雨量雨量BC85年年AKBKC说明自明自1985年起，年起，站站逐年逐年测到的降水量比原来到的降水量比原来观测条件下条件下观测到的降水到的降水量减小了量减小了KC/KB倍，倍，为保持降水量保持降水量资料的一致性，料的一致性，可将可将85年前年前观测的雨量按的雨量按KC/KB的系数的系数进行改正。行改正。34AH H Uv降水的定降水的定义v降雨的基本要素：降雨量（深）、降雨降雨的基本要素：降雨量（深）、降雨历时、降雨、降雨强度、降雨面度、降雨面积、暴雨中心、暴雨中心v时段降雨量柱状段降雨量柱状图及降雨量累及降雨量累积过程程线v降雨降雨强度度历时关系曲关系曲线v等雨量等雨量线绘制制v降雨要素降雨要素综合曲合曲线v形成降水的几个要素形成降水的几个要素v降水不同分降水不同分类方法（方法（2种，每种，每类降雨的特点）降雨的特点）v面平均雨量面平均雨量计算方法（算方法（4种方法适用条件、种方法适用条件、优缺点、缺点、具体具体计算）算）v降雨降雨资料的一致性料的一致性检验方法方法回回 顾35A