1、第5章降水資料的收集和整理，5.1降水形式：降雨、雪、露、霜、冰雹和霰降水是水文循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)；研究降水在水文學(xué)中的意義：城市、工廠和礦山的雨水排除系統(tǒng)的防洪設(shè)計(jì)，推導(dǎo)出設(shè)計(jì)流程，探索降水在區(qū)域和時(shí)間上的分布規(guī)律，5.1.1降水觀測(cè)，降水：雨水(或融雪)落在不透水平面上的深度，以毫米為單位進(jìn)行測(cè)量。降水觀測(cè)方法：儀器測(cè)量方法一般采用常規(guī)的分段觀測(cè)系統(tǒng)；24小時(shí)分為幾個(gè)時(shí)段，以每天8: 00為分界點(diǎn)，自記雨量計(jì)可以確定開始和結(jié)束時(shí)間、降雨量大小和降雨強(qiáng)度變化過程；存儲(chǔ)計(jì)算降雨強(qiáng)度和確定暴雨公式的數(shù)據(jù)；應(yīng)與雨量計(jì)同時(shí)觀察，以便于檢查。雷達(dá)探測(cè)根據(jù)探測(cè)到的降水回波的位置、移動(dòng)方向、移動(dòng)速度和變化趨

2、勢(shì)，預(yù)測(cè)探測(cè)范圍內(nèi)的降水、強(qiáng)度和起止時(shí)間；有效探測(cè)距離為40-200公里。衛(wèi)星云圖可見光云圖：反照率強(qiáng)的反射云，在云圖上亮度大，顏色為白色；反照率弱、亮度弱、深色紅外云圖：反映云頂?shù)母叨群蜏囟?。云的溫度越高，高度越低，紅外輻射越強(qiáng)。5.1.2降水特征、降水持續(xù)時(shí)間、降水強(qiáng)度、降水面積、暴雨中心的降水強(qiáng)度：單位時(shí)間的降水稱為降水強(qiáng)度或降水率，以毫米/分鐘或毫米/小時(shí)為單位進(jìn)行測(cè)量。平均降水強(qiáng)度：降水在t個(gè)降水持續(xù)時(shí)間內(nèi)的降水p，即：瞬時(shí)降水強(qiáng)度：5.2降水分布，5.2.1流域平均降水點(diǎn)的區(qū)域平均降水計(jì)算方法：算術(shù)平均法、加權(quán)平均法(泰森多邊形法)和等雨量線法。算術(shù)平均法：對(duì)流域內(nèi)各站同一時(shí)段的降

3、雨量進(jìn)行算術(shù)平均。泰森多邊形法：該方法假設(shè)流域中每個(gè)點(diǎn)的降雨量由其最近的雨量站的降雨量來表示，因此有必要使用某種方法來計(jì)算流域中每個(gè)站所代表的最近點(diǎn)的面積，這些站所代表的面積圖稱為泰森多邊形。方法如下：首先用一條直線(圖中虛線)連接各站，形成多個(gè)三角形，然后將各連接線的垂直平分線與流域分水嶺一起組成n個(gè)多邊形，每個(gè)多邊形的面積即為雨量站所代表的面積。一個(gè)分水嶺占地300公頃。流域內(nèi)和流域附近有兩個(gè)雨量站A和B，在這兩個(gè)雨量站上有降雨，它們的降雨量依次為260和150。本次降雨的平均面積降雨量采用算術(shù)平均法計(jì)算。如下圖所示，某一流域及其附近的雨量站的位置是已知的。試畫出流域的泰森多邊形，在地圖上

4、標(biāo)出A、B、C、D站所代表的FA、FB、FC、FD區(qū)域，用泰森多邊形法寫出流域平均降雨量的計(jì)算公式。某個(gè)流域的面積為350。流域內(nèi)和流域附近有兩個(gè)雨量站A和B，在這兩個(gè)雨量站上有降雨，它們的降雨量依次為360和210。試畫一張?zhí)┥亩噙呅蔚貓D，用算術(shù)平均法和泰森多邊形法計(jì)算這次降雨的平均面積降雨量，并比較它們之間的差異。(建議A、B雨量站泰森多邊形的權(quán)重分別為0.78和0.22)某流域及其鄰近地區(qū)雨量站和初級(jí)雨量分布的算術(shù)平均值為360毫米，泰森多邊形為327毫米，等雨量線法為： (1)在流域地形圖上標(biāo)出各站實(shí)測(cè)降水量，并畫出等雨量線；(2)利用積分器計(jì)算每兩條相鄰等雨量線之間的面積，乘以該區(qū)

5、域兩側(cè)等雨量線的平均雨量值，得到該區(qū)域的總雨量；(3)將各地區(qū)總降雨量相加，除以流域總面積，得到流域平均降雨量。一次暴雨的等雨量線圖降水的季節(jié)分布特點(diǎn)是大部分地區(qū)夏季降水集中，冬季降水最少。暴雨隨季風(fēng)進(jìn)退，區(qū)域分布有明顯差異。區(qū)域分布有一定的規(guī)律性。計(jì)算流域平均降雨深度的方法通常是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。中國的年降雨量每年都有很大的變化。年降水量較少的地方，與多年平均情況相比，年降水量的年變化為_ _ _ _ _ _ _ _。5.3點(diǎn)雨量資料整理、雨量劃分(根據(jù)24小時(shí)雨量大小):小雨(0.19.9毫米)、中雨

6、(1024.99毫米)、大雨(2549.9毫米)、暴雨(100249.9毫米)、暴雨(216毫米)、24小時(shí)雨量超過50毫米或從自記雨量記錄紙上選取每一次暴雨進(jìn)行分析并繪制其強(qiáng)度-歷時(shí)關(guān)系曲線是整理點(diǎn)雨量資料時(shí)首先要做的工作。示例：圖5.9顯示了一個(gè)站點(diǎn)記錄的暴雨，持續(xù)了102分鐘，降雨量為23.1毫米。每個(gè)持續(xù)時(shí)間的最大降雨強(qiáng)度可以通過根據(jù)指定的持續(xù)時(shí)間記錄降雨累積曲線來獲得。表5.3顯示了圖5.9的分析結(jié)果。選取點(diǎn)雨量樣本，采用年多樣本法。在每年不同歷時(shí)暴雨強(qiáng)度記錄表中，選取68個(gè)最大值作為一年不同歷時(shí)的樣本。一般來說，市政工程需要5、10、15、20、30、45、60、90和120分鐘。

7、將歷年所有選擇的樣本記錄放在一起，將每個(gè)持續(xù)的樣本重新排隊(duì)，取數(shù)據(jù)年的34倍的最大值作為統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(一般來說，應(yīng)該記錄超過20年，至少10年。)各時(shí)段的暴雨強(qiáng)度和相應(yīng)的頻率應(yīng)通過直線擬合方法確定。根據(jù)表5.4中的數(shù)據(jù)，列出暴雨強(qiáng)度I、降雨歷時(shí)T、重現(xiàn)期T的關(guān)系表，5.4暴雨強(qiáng)度公式的計(jì)算，5.4.1暴雨強(qiáng)度公式，普通方格紙的繪制見5.11。它代表不同重現(xiàn)期(i-t-T)降雨持續(xù)時(shí)間與暴雨強(qiáng)度之間的關(guān)系。該曲線基本屬于冪函數(shù)型，其表達(dá)式如下：(1)當(dāng)T和I點(diǎn)畫在雙對(duì)坐標(biāo)紙上時(shí)，它們不是直線，那么(2)當(dāng)T和I點(diǎn)畫在雙對(duì)坐標(biāo)紙上時(shí)，N是暴雨衰減指數(shù)，B是時(shí)間參數(shù)，A是降雨力，它與T的關(guān)系是公

8、式中參數(shù)的計(jì)算，5.4.2，LGI=圖解法：(1)利用T-T數(shù)據(jù)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫出它的關(guān)系點(diǎn)。(2)根據(jù)回歸線的制作方法，畫一條最適合這組點(diǎn)的直線。為了保證斜率相等，我們可以用相等的持續(xù)時(shí)間t平均每組I值，其斜率為目標(biāo)值n。(3)從5.10開始，t=分鐘，a=i。上述斜線延伸，與縱坐標(biāo)相交的截距為A值。這樣，在返回周期t和a之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系.(4)在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上點(diǎn)繪TA，畫出回歸線。5.4.3公式參數(shù)計(jì)算，最小二乘法，當(dāng)I點(diǎn)和T點(diǎn)是在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫出的曲線時(shí)，它們可以用試擺法做成直線。也就是說，對(duì)于具有某個(gè)重現(xiàn)期的曲線，保持其縱坐標(biāo)不變，并且在每個(gè)持續(xù)時(shí)間I上，嘗試添加相同的b值，使得

9、橫坐標(biāo)b變?yōu)椋⑶胰绻@些點(diǎn)連接成一條直線，則獲得b。5.4.5對(duì)于雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以曲線形式表示的情況，用等值線圖計(jì)算暴雨強(qiáng)度。在計(jì)算小流域暴雨時(shí)，通常將其推廣為兩條斜率不同的直線，分別屬于長短歷時(shí)。轉(zhuǎn)折點(diǎn)通常是1小時(shí)。這樣，暴雨公式有兩個(gè)斜率，即短歷時(shí)直線的斜率n1和長歷時(shí)直線的斜率n2。在某些地方，t0=1h的A、n1和n2被編譯。相應(yīng)地繪制等高線圖。如果該地區(qū)沒有這樣的數(shù)據(jù)，查p142多年平均24小時(shí)最大降雨量等值線圖，得到P和CV，通過已知設(shè)計(jì)頻率和給定Cs得到P24、P和P。然后a=p24，p/24 * 24n=p24，p/241-n，5.4.6可能的最大降水量簡介(PMP)，1。定義包括總降水量及其時(shí)空分布(降水量持續(xù)時(shí)間)。2.PMP計(jì)算方法：水文氣象方法，即放大(最大化)實(shí)測(cè)暴雨(典型暴雨)或暴雨模式的方法。3.典型暴雨：能反映設(shè)計(jì)流域暴雨特征，對(duì)工程威脅最大的暴雨。它可分為局部暴雨、移植暴雨和組合暴雨。局部暴雨：設(shè)計(jì)流域的暴雨資料充足，從中選擇了一個(gè)時(shí)空分布可能造成嚴(yán)重后果的大暴雨。移植暴雨：由于缺乏時(shí)空分布的暴雨數(shù)據(jù)，因此將相鄰流域?qū)崪y(cè)的特大暴雨作為典型暴雨在設(shè)計(jì)流域進(jìn)行移植和修正。組合暴雨：在缺乏可能造成嚴(yán)重后果的時(shí)空分布的大暴雨資料的情況下，根據(jù)天氣學(xué)原理，將兩次或兩次以上