第四章降水

1.第四章降水1.教學(xué)要求：1降水的形成與分類(lèi)（了解）2降水要素（掌握）3降水的分級(jí)（了解）4降水的時(shí)空分布特征表示方法（掌握）5降水觀測(cè)與計(jì)算（了解）6流域平均降水量的計(jì)算（掌握，重點(diǎn)）7影響降水量的因素（了解）8我國(guó)降水量的時(shí)空分布特點(diǎn)（了解）2.教學(xué)要求：1降水的形成與分類(lèi)（了解）2.第一節(jié)降水的類(lèi)型及時(shí)空分布

一降水的形式?

1定義：降水是指液態(tài)或固態(tài)的水汽凝結(jié)物從云中降落到地面的現(xiàn)象。?

2形式：雨、雪、雹、露、霜、霰等3.第一節(jié)降水的類(lèi)型及時(shí)空分布一降水的形式3.

3意義：降水是水循環(huán)最活躍的因子；人類(lèi)用水的基本來(lái)源（可再生水資源）；降水資料是分析河流洪枯水情、流域旱情的基礎(chǔ)；是水資源開(kāi)發(fā)利用和管理規(guī)劃的依據(jù)。4.

3意義：4.4降水的形成蒸發(fā)蒸騰——水汽上升——?dú)鈮航档汀Ⅲw積膨脹、氣溫下降——凝結(jié)成云滴——碰撞增大——降水。5.4降水的形成5.5降水形成的三個(gè)條件

形成降水，必須具備三個(gè)條件：

1）大量的暖濕空氣源源不斷地輸入雨區(qū)；

2）地面空氣強(qiáng)烈上升的機(jī)制;3）冷卻凝結(jié)；即地面暖濕空氣-→抬升冷卻-→凝結(jié)為大量的云滴-→降落成雨。6.5降水形成的三個(gè)條件

形成降水，必須具備三個(gè)條件：

1）大

二降雨的基本要素及時(shí)空分布特征

1降雨要素

1）降雨量：指一定時(shí)間段內(nèi)降落在某一面積上的總水量；2）降雨歷時(shí)：指一場(chǎng)降水自始至終所經(jīng)歷的時(shí)間；3）降雨時(shí)間：指對(duì)應(yīng)于某一降水而言的；4）降雨強(qiáng)度：指單位時(shí)間內(nèi)的降水量；5）降雨面積：7.

二降雨的基本要素及時(shí)空分布特征

1降雨要素

1）降雨2.降雨的分級(jí)8.2.降雨的分級(jí)8.3.降雨的時(shí)空分布特征表示方法1）降水過(guò)程線(xiàn)：表示降水隨時(shí)間變化過(guò)程的曲線(xiàn)；

9.3.降雨的時(shí)空分布特征表示方法1）降水過(guò)程線(xiàn)：表示降水隨時(shí)2）降水量累積曲線(xiàn)X軸—時(shí)間（h,d,m）Y軸—自降水開(kāi)始到各時(shí)刻降水量累積值；降水強(qiáng)度等于降水量累積曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)；10.2）降水量累積曲線(xiàn)X軸—時(shí)間（h,d,m）10.

平均降水強(qiáng)度

瞬時(shí)降水強(qiáng)度

11.11.某站一次降雨實(shí)測(cè)的各時(shí)段雨量計(jì)算和繪制該次降雨的時(shí)段平均降雨強(qiáng)度和累計(jì)雨量過(guò)程線(xiàn)。時(shí)間t(h)0-88-1212-1414-1616-2020-24雨量Pi（㎜）836.248.654306.812.某站一次降雨實(shí)測(cè)的各時(shí)段雨量時(shí)間0-88-1212-1414根據(jù)水文年鑒資料，計(jì)算得某站的7月16日的一次降雨累計(jì)過(guò)程如表所示，需要推求時(shí)段均為3h的時(shí)段降雨量。時(shí)間t(h)061214162024累積雨量Pi（㎜）01266.3139.2220.2265.2274.813.根據(jù)水文年鑒資料，計(jì)算得某站的7月16日的一次降雨累計(jì)過(guò)程如例題：某地區(qū)降雨量的計(jì)算時(shí)段為3小時(shí)，經(jīng)計(jì)算，相鄰3個(gè)時(shí)段面降雨量分別為15mm、30mm、9mm，試?yán)L制降雨過(guò)程線(xiàn)圖和累計(jì)降雨量圖。時(shí)段0123雨量（mm）015309降雨強(qiáng)度（mm/h）0累計(jì)降雨量（mm）014.例題：某地區(qū)降雨量的計(jì)算時(shí)段為3小時(shí)，經(jīng)計(jì)算，相鄰3個(gè)時(shí)段面3）等降水量線(xiàn)(等雨量線(xiàn))

在一個(gè)區(qū)域某段時(shí)間內(nèi),降水量相等點(diǎn)的連線(xiàn)所構(gòu)成的等值線(xiàn)。降水量等值線(xiàn)表示了給定時(shí)段內(nèi)降水量隨空間的變化規(guī)律；

15.3）等降水量線(xiàn)(等雨量線(xiàn))15.16.16.4）降水特征綜合曲線(xiàn)（如下圖所示）

17.4）降水特征綜合曲線(xiàn)（如下圖所示）

17.18.18.第二節(jié)降水的類(lèi)型及影響因素一降雨的類(lèi)型19.第二節(jié)降水的類(lèi)型及影響因素一降雨的類(lèi)型19.20.20.21.21.22.22.二影響降水量的因素

1地理位置的影響1）緯度：緯度低氣溫高，空氣濕度大，降水量大，地球上2/3的降水分布在南北緯30度之間，以赤道附近為最多，向兩極逐漸遞減。2）海陸分布：沿海地區(qū)大氣中水汽含量多，水循環(huán)交替強(qiáng)烈，雨量豐富，向內(nèi)陸逐漸減少。如在同一緯度上：青島----濟(jì)南----西安----蘭州646----621----566----325mm23.二影響降水量的因素1地理位置的影響23.

2大氣環(huán)流的影響大氣環(huán)流決定著大氣的流場(chǎng)和風(fēng)速場(chǎng)，從而直接影響全球水汽的分布變化，以及水汽輸送的途徑和強(qiáng)度。24.2大氣環(huán)流的影響24.3地形的影響

主要是通過(guò)氣流的屏障與抬升作用對(duì)降水的強(qiáng)度和時(shí)空分布產(chǎn)生影響。一般情況下迎風(fēng)坡降水量大，背風(fēng)坡降水量小。

25.3地形的影響主要是通過(guò)氣流的屏障與抬升作用對(duì)降水地形對(duì)降水的影響程度決定于地面坡降、氣流特征以及地表高程的變化等因素。不同地區(qū)的水汽含量不同，降水量隨高程的遞增率差異很大。26.地形對(duì)降水的影響程度決定于地面坡降、氣流特征以及地表

4森林的影響

森林對(duì)降水量的影響，有著不同的認(rèn)識(shí)：1）可增大降水量：法國(guó)學(xué)者對(duì)美國(guó)東部大流域研究認(rèn)為，森林覆蓋率增10%，降水量可增加3%左右。27.

4森林的影響

森林對(duì)降水量的影響，有著不同的認(rèn)識(shí)：22）影響不大：森林不會(huì)影響大尺度氣候，只能對(duì)微尺度的氣候產(chǎn)生一定的影響，最多增加降水量1-3%。28.2）影響不大：森林不會(huì)影響大尺度氣候，只能對(duì)微尺度的氣候產(chǎn)生

3）減少降水量森林能抑制地面溫度升高，削弱對(duì)流，減少降水量；植物葉面對(duì)降水量截留可占總降水量的10-20%，全部用于蒸發(fā)，間接減少了降水量；森林對(duì)降水的影響研究受到典型性、測(cè)試條件、測(cè)試精度等影響，有待于進(jìn)一步研究。29.

3）減少降水量29.

5水體的影響

大面積水體表面光滑，阻力小，易產(chǎn)生對(duì)流，減少降水量；水面易產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象，上升氣團(tuán)穩(wěn)定，不易形成降水。30.5水體的影響30.6人類(lèi)活動(dòng)影響一般都是通過(guò)改變下墊面條件而間接影響降水，其影響或減少降水，或增大降水。

植樹(shù)造林、大規(guī)?？撤ド?、修建水庫(kù)、灌溉農(nóng)田、圍湖造田、疏干沼澤……“雨島效應(yīng)”—即城市的增雨作用。其影響的程度、增雨量的大小，與城市的規(guī)模、工廠的多少、當(dāng)?shù)貧夂驖駶?rùn)的程度等有關(guān)。31.6人類(lèi)活動(dòng)影響31.第三節(jié)降雨資料的分析與插補(bǔ)1.降雨資料的合理性分析1)利用本地區(qū)繪制的等雨量線(xiàn)圖來(lái)審查個(gè)別站的降雨量資料是否合理。2）從降雨類(lèi)型、性質(zhì)、地形等方面分析雨量資料是否合理。3）利用相鄰站同時(shí)期的雨量、降雨強(qiáng)度及降雨歷時(shí)作對(duì)比檢查。4）利用雙累積曲線(xiàn)分析技術(shù)，對(duì)測(cè)站記錄的不一致性進(jìn)行判別和校正。32.第三節(jié)降雨資料的分析與插補(bǔ)1.降雨資料的合理性分析322.降雨資料的插補(bǔ)1）算術(shù)平均法2）比例法3）等雨量線(xiàn)法4）圖解相關(guān)法33.2.降雨資料的插補(bǔ)33.第四節(jié)降雨量的觀測(cè)與計(jì)算1意義1）了解和計(jì)算一個(gè)流域或地區(qū)總水資源量的基礎(chǔ)；2）是進(jìn)行水文分析計(jì)算，水資源評(píng)價(jià)的依據(jù)。34.第四節(jié)降雨量的觀測(cè)與計(jì)算1意義34.一降雨的觀測(cè)

為了掌握各地降水的變化，水文氣象部門(mén)設(shè)立了大量的雨量站、氣象站、水文站觀測(cè)降水，每年匯總、整編、刊印或存入水文數(shù)據(jù)庫(kù)，供各部門(mén)應(yīng)用。降水觀測(cè)有多種方法，簡(jiǎn)述于下：35.一降雨的觀測(cè)

為了掌握各地降水的變化，水文氣象部（一）器測(cè)法

（1）雨量器：如圖，是最簡(jiǎn)單的測(cè)雨器，分時(shí)段人工觀測(cè)。

36.（一）器測(cè)法

（1）雨量器：如圖，是最簡(jiǎn)單的測(cè)雨器，分3（2）稱(chēng)重式自記雨量計(jì)：連續(xù)測(cè)量記錄降雨量、降雨歷時(shí)和降雨強(qiáng)度。37.（2）稱(chēng)重式自記雨量計(jì)：連續(xù)測(cè)量記錄降雨量、降雨歷時(shí)和降雨強(qiáng)（3）虹吸式自記雨量計(jì)承雨器將雨量導(dǎo)入浮子室，浮子隨注入的雨水增加而上升，帶動(dòng)自記筆在附有時(shí)鐘的轉(zhuǎn)筒上的記錄紙上連續(xù)記錄隨時(shí)間累積增加的雨量。當(dāng)累積雨量達(dá)10mm時(shí)，自行進(jìn)行虹吸，使自記筆立即垂直下落到記錄紙上縱坐標(biāo)的零點(diǎn)，以后又開(kāi)始記錄。38.（3）虹吸式自記雨量計(jì)38.（4）翻斗式自記雨量計(jì)承雨器接受的雨水流入對(duì)稱(chēng)的翻斗的一側(cè)，當(dāng)接滿(mǎn)0.1mm雨量時(shí)，翻斗傾于一側(cè)把雨水全部潑掉，另一翻斗則處于進(jìn)水狀態(tài)。每次翻轉(zhuǎn)將發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，由記錄設(shè)備記下這些信號(hào)并換算為雨量。

（5）容柵式雨量計(jì)39.（4）翻斗式自記雨量計(jì)承雨器接受的雨水流入對(duì)稱(chēng)的翻斗

（二）雷達(dá)探測(cè)：

氣象雷達(dá)利用云、雨、雪等對(duì)無(wú)線(xiàn)電波的反射現(xiàn)象，隨時(shí)探測(cè)降水的位置、移動(dòng)速度、方向和變化情況，進(jìn)行降水預(yù)報(bào)。40.（二）雷達(dá)探測(cè)：

氣象雷達(dá)利用云、雨、雪等對(duì)無(wú)線(xiàn)（三）氣象衛(wèi)星云圖：氣象衛(wèi)星按其運(yùn)行軌道分為極軌衛(wèi)星和地球靜止衛(wèi)星兩類(lèi)。目前利用靜止衛(wèi)星隨時(shí)發(fā)回的云圖資料，包括可見(jiàn)光云圖和紅外云圖，對(duì)降雨等進(jìn)行預(yù)測(cè)。特點(diǎn)：可引入人—機(jī)交互系統(tǒng)，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、云圖識(shí)別、降雨量計(jì)算、雨區(qū)移動(dòng)預(yù)測(cè)等項(xiàng)工作。

41.（三）氣象衛(wèi)星云圖：氣象衛(wèi)星按其運(yùn)行軌道分為極軌衛(wèi)二、流域平均降雨量計(jì)算42.二、流域平均降雨量計(jì)算42.1)算術(shù)平均法算術(shù)平均法：流域內(nèi)各站同一時(shí)段的雨量進(jìn)行算術(shù)平均。

P—某一指定時(shí)段的流域平均雨量，mm;

n—流域內(nèi)的雨量站數(shù)；

Pi—流域內(nèi)第i站指定時(shí)段的雨量，mm,43.1)算術(shù)平均法算術(shù)平均法：流域內(nèi)各站同一時(shí)段的雨量進(jìn)43.例題：A:260mmB:140mmC:240mm44.例題：A:260mmB:140mmC:240mm44.算術(shù)平均法的特點(diǎn)：適用于面積不大，地形起伏不大，站點(diǎn)較多且布設(shè)較均勻的流域，計(jì)算簡(jiǎn)便。不能利用流域附近的雨量資料。45.算術(shù)平均法的特點(diǎn)：45.2)泰森多邊形法:該法假定流域上各點(diǎn)的雨量以其最近的雨量站的雨量為代表，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(diǎn)的面積，這些站代表的面積圖稱(chēng)泰森多邊形。46.2)泰森多邊形法:46.

fi/f--第i站代表面積占流域面積的比值，稱(chēng)權(quán)重。47.fi/f--第i站代表面積占流域面積的比值，稱(chēng)權(quán)流域面積：350km2A、B站的雨量依次為：360mmm，210mm，試?yán)L出泰森多邊形圖，并用算術(shù)平均法和泰森多邊形法計(jì)算該次降雨的平均面雨量，比較二者的差異。A、B權(quán)重分別為0.78，0.22A:360mmB:210mm例題：48.流域面積：350km2A:360mmB:210mm例題：48例題：某流域面積F=20km2，其上有10個(gè)雨量站，各站代表面積已按泰森多邊形法求的，并于1998年6月29日的一次實(shí)測(cè)降雨一起列于下表，試計(jì)算流域本次降雨的平均總雨量。49.例題：某流域面積F=20km2，其上有10個(gè)雨量站，各站代表雨量站代表面積Fi（km2）權(quán)重gi=(fi/F)各站各時(shí)段的雨量、權(quán)雨量（mm）13-14h14-15h15-16h16-17hP1igiP1iP2igiP2iP3igiP3iP4igiP4i11.20.063.481.19.71.422.790.14560110.732.580.137.530.521.30.941.60.08021.59.71.850.940.0511.546.5151.761.790.0914.165.9171.672.740.138.545.79.8082.340.12036.87.80.992.840.140.127.112.70.8101.230.0614.540.99.40.7流域201.0050.雨代表權(quán)重各站各時(shí)段的雨量、權(quán)雨量（mm）13-14h14-雨量站代表面積fi權(quán)重gi=(fi/F)各站各時(shí)段的雨量、權(quán)雨量（mm）13-14h14-15h15-16h16-17h

P1igiP1iP2igiP2iP3igiP3iP4igiP4i11.20.063.40.2081.14.8669.70.5821.40.08422.790.1450.70608.4111.540.70.09832.580.137.50.9830.53.96521.32.7690.90.11741.60.0800.0021.51.729.70.7761.80.14450.940.0511.50.5846.52.325150.751.70.08561.790.0914.11.2765.95.931171.531.60.14472.740.138.51.1145.75.9419.81.2740082.340.1200.0036.84.4167.80.9360.90.10892.840.140.10.0127.13.79412.71.7780.80.112101.230.0614.50.8740.92.4549.40.5640.70.042流域201.005.7343.8212.510.93流域的平均總雨量：5.73+43.82+12.5+0.93=63.0mm51.雨量站代表權(quán)重各站各時(shí)段的雨量、權(quán)雨量（mm）13-14h1泰森多邊形法的特點(diǎn)：適用于降雨分布不均，站點(diǎn)較少，面積不大的流域。在確定各站的權(quán)重后也很簡(jiǎn)便，且精度較好。缺點(diǎn)是在各場(chǎng)降雨中把雨量站權(quán)重視為固定，與實(shí)際情況不完全一致。52.泰森多邊形法的特點(diǎn)：52.3等雨量線(xiàn)法:

根據(jù)流域及附近的雨量站觀測(cè)的同一時(shí)段的雨量值，參考地形影響，類(lèi)似繪制地形等高線(xiàn)那樣，畫(huà)出如圖的雨量等值線(xiàn)圖，然后量出相鄰等值線(xiàn)間的流域面積，即可按下式計(jì)算流域平均雨量

--上的平均雨量，等于相鄰的2條等值線(xiàn)數(shù)值的平均數(shù)。53.3等雨量線(xiàn)法:根據(jù)流域及附近的雨量站觀測(cè)的同一時(shí)54.54.120mm140mm160mm180mm100mmF1F2F3F4F1=500km2F2=1500km2

F3=3000km2

F4=4000km2例題：55.120mm140mm160mm180mm100mmF1F2F等雨量線(xiàn)法的特點(diǎn)：

適用于面積大、站點(diǎn)密的流域。理論上較完善，但每次降雨都必須繪制等雨量線(xiàn)，并計(jì)算權(quán)重，工作量大；對(duì)短歷時(shí)降水量，由于空間分布不均，插補(bǔ)站降水量與附近站降水量之間的相關(guān)關(guān)系較差，從等雨量線(xiàn)圖上內(nèi)插效果較好。56.等雨量線(xiàn)法的特點(diǎn)：56.4（客觀運(yùn)行法）距離平方倒數(shù)法

1）將計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格化；12x

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57.4（客觀運(yùn)行法）距離平方倒數(shù)法1）將計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格化；2）根據(jù)各網(wǎng)格