水利-防汛抗旱2.doc

水利-防汛抗旱2气象常识一、气象名词(一)天气图与气象卫星云图用于分析大气物理状况和特性的图统称为天气图。通常专指表示某一时刻、在一大范围地区内的天气实况或天气形势图，是根据同一时刻各地测得的天气实况，译成天气符号、折合数字，按一定格式填在空白地图上而制成。主要有地面天气图和高空天气图两种。前者填写的数值和符号有海平面气压、气温、露点、云状、云量、能见度、风向、风速、现在天气、过去天气等。根据图上气压值绘出等压线，结合温度、露点、天气现象标出各类天气系统和天气形势及其天气分布等。后者填写有关层次的高度、温度、湿度、风向、风速等。根据图上高度和温度值分别绘出等高线和等温线，从而显示出空间天气系统及其天气形势的分布。通过地面天气图、高空天气图的三维分析，预测未来天气的变化。卫星云图是气象卫星拍摄发送回来的云的图片，能显示出大范围的云况，是天气预报的参考依据之一。在图上标有经线和纬线，通过分析，能提供各地上空所存在的各种天气系统、追踪系统的移动和发展，并可推断风和其他气象要素的分布。根据卫星上装置仪器的不同，发送来的卫星云图分为红外卫星云图和可见光卫星云图两类。由于卫星云图比较准确、及时、直观，已成为防汛人员了解掌握天气变化趋势和做好防汛抗旱工作的有力工具。(二)地面等压线和3000m上空，308线在分析地面图时，将气压相等的各站的连线叫做“等压线”。从等压线的分布可以看出高压、低压等气压系统的所在地区，经过比较，就可以掌握它们的动态。在分析高空图时，将某一等压面位势高度相同点的连线叫做“等高线”。由于降水云系主要形成于3000m左右的上空，因而分析700hPa等压面的天气形势尤为重要。气象广播中经常提到“3000m上空，308线在一线”，指的是700hPa等压面的天气形势，为了便于理解，故称为“3000m上空”，308线就是气压为700hpa，位势高度为3080m(以什米为单位，即位势为308什米)的各地连成的等高线。(三)高压、高压脊在分析天气图时，有些等压线是闭合曲线，如果其中心的气压值比周围高，这个区域叫做高压控制的区域，其中气压最高的地方，称为“高压中心”。自高压中心向外，气压逐渐下降。由于沿各个方向气压的下降率不同，所以等压线不是以高压中心为圆心的一组同心圆。气压降得慢的部位，等压线就从高压中心向外凸出，该凸出部分，叫做“高压脊”。在高压(或高压脊)控制的地方，空气由于受地球自转的作用，不断沿顺时针方向向外流散，在它的上空，就会有空气下沉补充流走的空气。高空空气在向低空流动的过程中，温度逐渐升高，空气中的水汽(或云滴)就会不断蒸发，同时也使地面的水汽和尘埃不易上升凝结。所以，在高压中心附近，一般都是晴到少云天气。(四)低压、低压槽在分析天气图时，如果闭合等压线内的气压比周围低，就称为低气压(简称“低压”)。低压区域内气压最低的地方，叫做“低压中心”。自低压中心向外，气压逐渐升高，但是沿各个方向气压的升高率不同，气压升高缓慢的部位，等压线就自低压中心向外凸出，该处的气压低于毗邻三面的气压，形似凹槽，故称“低压槽”。和高压的情况相反，低压周围的空气是呈逆时针方向内流动的，由于受到地面的阻挡，流向低压中心的空气只能向上流动，形成“上升气流”，并把近地层的水汽和尘埃带到高空。空气在上升过程中，温度不断降低，冷却凝结为云、雨。所以在低压系统影响时易出现阴雨天气。(五)倒槽、气旋波低压槽一般自低压中心伸向偏南或西南方，槽向北或东北方向开口。若低压中心伸向北或东北方向，槽向南或西南开口，地面天气图上等压线呈”型的低槽叫做“倒槽”。如果在低压的西北侧有冷空气侵入，东南侧有暖空气绕低压中心旋转运动，这样的低压中心，就叫“气旋波”(或叫“气旋”)。(六)槽线、切变线槽线，就是连结自低压中心到低压槽内气压最低的点而成的一条线，通常呈东北西南向或北南向，槽线的两侧风向有明显转折。在水平方向，槽前盛行西南暖湿气流，槽后为干燥的西北气流。在垂直方向，槽前有上升运动，如水汽充沛，常产生降水；槽后为下沉气流，天气转晴。在槽线的两侧有明显的温度差异和风向的转变。如呆在某一地区范围内，只有风的转变，没有明显的温度差异，这就叫“切变线”。当切变线形成后，由于两侧风向、风速的不一致，使切变线区域内形成辐合带， 使大量气流上升，因此在切变线影响下，常出现阴雨天气。(七)冷锋、暖锋、静止锋性质不同的冷暖气团相遇而形成的交界面，通称“锋面”。锋面分冷锋?交会地带，因而这里往往伴有云、雨或大风等天气现象。冷锋，就是冷空气势力较强，冷气团向暖气团地区前进，它们的交界面叫做“冷锋”(意即冷空气前锋)。冷锋一般向南到东南方向移动，冷锋过后冷空气逐渐占据原来暖空气控制的地区，冷锋影响前，一般吹东南风或南到西南风，气压降低，湿度增大，气温较高。冷锋影响时，风向转偏北，气压逐渐升高，湿度减小，气温下降，一般会出现降水，夏季往往有雷阵雨，有时冷空气分股南下，第一条冷锋过境后不久，还会有第二条、第三条冷锋过境，后来的冷锋叫做“副冷锋”。暖锋：是暖空气势力较强，向前推进，冷空气后退，锋面一般向北到东北方向移动，暖空气逐渐占据原来由冷空气控制的地区，这种锋面叫做“暖锋”。暖锋影响前，一般吹东到东南风，风力增大，气压下降，天气转阴有雨；暖锋过境后，风向转南到西南，气压仍有所下降，温度升高，湿度较大，阵性降水会停止转多云，有时有雾。静止锋：是由于冷、暖空气势力相当，使两者之间的界面呈静止状态的锋面，叫静止锋；有时锋面移动缓慢或在冷暖空气之间来回作小的摆动，呈准静止状态，称“准静止锋”。如果静止锋在某地区停留时间较长，受它影响的地区将连绵阴雨。静止锋以北到高空切变线以南的地区，通常为大片雨区。淮河以南六七月份的梅雨，就是受江淮流域静止锋和高空切变线影响的结果。(八)梅雨每年六七月间在长江中下游和淮河地区一般都有一段持续阴雨天气或降水集中时段。这一时期，由于大气环流的季风调整，来自海洋的暖湿气流与北方南下的冷空气在江淮流域持续交绥，形成一条东西向准静止锋，一般称为梅雨锋，造成阴雨连绵和暴雨集中的天气。此时正值江南梅子黄熟时期，故称“梅雨”或“黄梅天气”。又因这时高温高湿，衣物容易霉烂，又称“霉雨”。在梅雨时期，从江淮流域至日本南部，维持一条稳定持久的雨带。雨带中的暴雨分布不均匀，常有数个暴雨中心。梅雨锋的暴雨强度一般比台风暴雨要小得多，但由于梅雨锋持续时间长，暴雨面积广，造成的洪涝灾害范围一般比台风要大。如1991年江淮流域梅雨期持续约56天，长江下游、太湖、淮河等地区出现了暴雨天气和严重的洪涝灾害，受灾害面积之广、持续时间之长、受灾程度之重均为历史罕见。太湖、里下河、滁河、秦淮河地区均出现历史最高水位。形成梅雨锋暴雨的大气环流条件一般包括：在亚洲的高纬度地区对流层中部有阻塞高压或稳定的高压脊，大气环流相对稳定少变；中纬度地区西风环流平直，频繁的短波活动为江淮地区提供冷空气条件；西太平洋副热带高压有一次明显西伸北跳过程，500hPa副高脊线稳定在北纬20度至25度之间，暖湿气流从副高边缘输送到江淮流域。在这种环流条件下，梅雨锋徘徊于江淮流域，并常常伴有西南涡和切变线，在梅雨锋上中尺度系统活跃。不仅维持了梅雨期连续性降水，而且为暴雨提供了充沛的水气。梅雨锋暴雨是不同尺度环流系统相互作用下形成的一种特定地区的特殊天气，大气环流的变异性，导致各年梅雨期开始有迟有早，梅雨持续时间有长有短，有的年份，梅雨锋特别活跃，暴雨频繁，造成洪涝灾害。有的年份，梅雨锋不明显，出现“空梅”，形成干旱天气。有的年份，会出现梅雨带北移后又返回江淮流域再度维持相对稳定的现象，习惯上称“倒黄梅”。江淮流域梅雨结束后，雨带移至华北地区，江淮流域进入高温少雨天气。(九)副热带高压常年位于南、北半球副热带地区的高气压带，简称副高。它受海陆分布影响，常分裂为若干有闭合中心的高压单体，在等压面图上，等高线呈椭圆形状，长半轴略与纬圈平行。各副热带高压单体通常以地理位置命名。影响中国天气的主要是太平洋副热带高压西部的一环，一般称为西太平洋副高，它常呈东西带状，大范围的旱涝变化与它的活动有密切的关系。夏季，在西太平洋副高控制区内盛行干旱天气，西北部边缘是副高与西风带波动相互作用地区，盛行西南风，是中国夏季风的主要水汽通道，有低涡、切变线和气旋波等低压系统活动，也是中国夏季主要雨带分布区。雨带约位于500hPa副高脊线以北8个10个纬距处。西太平洋副高脊线所在的纬度位置和副高强弱有明显的季节变化。中国主要雨带的季节位移与副高季节变化有十分密切的关系。在一般年份，冬季西太平洋副高脊线在北纬15度附近，雨带位于华南沿海一带；春季脊线开始缓慢北移，低纬地区的暖湿空气开始活跃，雨带移至南岭附近，华南雨季开始；初夏，西太平洋副高出现第一次北跳，脊线位于北纬20度至25度。雨带移至江淮流域，出现梅雨季节。7月中旬前后，副高出现第二次北跳，脊线在北纬30度附近，雨带移至黄河流域及其以北地区；8月下旬以后，副高开始南撤，雨带随之南移；但这种变化各年差异甚大。副热带高压除南北进退以外，还有东西摆动，造成中国历年旱涝分布不均的复杂多变现象。(十)台风(热带风暴、强热带风暴)台风是产生于热带洋面上的一种强烈的热带气旋。台风经过时常伴随着大风和暴雨天气。风向呈逆时针方向旋转。等压线和等温线近似为一组同心圆。中心气压最低而气温最高。台风分级。台风按热带气旋中心附近最大风力的大小进行分级。过去中国气象部门将8级至11级风称为台风，12级和12级以上的风称为强台风。1989年1月1日起，采用国际统一分级方法，近中心最大风力在8级9级时称为热带风暴，近中心最大风力在10级11级时称为强热带风暴，近中心最大风力在12级或12级以上时称为台风。为了叙述简单，以下仍统称为台风。台风路径。台风路径大致可分为三类：西进型：台风自菲律宾以东一直向西移动，经过南海最后在中国海南岛或越南北部地区登陆。登陆型：台风向西北方向移动，穿过台湾海峡，在中国广东、福建、浙江沿海登陆，并逐渐减弱为低气压。这类台风对中国的影响最大。近年来对江苏影响最大的“9015”和“9711”号两次台风，都属此类型。抛物线型：台?，不登陆而转向东北，向日本附近转去，路径呈抛物线形状。台风灾害。台风是一种破坏力很强的灾害性天气系统，但有时也能起到消除干旱的有益作用。其危害性主要有三个方面：大风。台风中心附近最大风力一般为8级以上。暴雨。台风是最强的暴雨天气系统之一，在台风经过的地区，一般能产生150mm300mm降第3号台风在淮河上游产生的特大暴雨，创造了中国大陆地区暴雨极值，形成了河南“75.8”大洪水。风暴潮。一般台风能使沿岸海水产生增水，江苏省沿海最大增水可达3m。“9608”和“9711”号台风增水，使江苏省沿江沿海出现超历史的高潮位。台风形成后，一般会移出源地并经过发展、减弱和消亡的演变过程。一个发展成熟的台风，圆形涡旋半径一般为500km1000km，高度可达15km20km，台风由外围区、最大风速区和台风眼三部分组成。外围区的风速从外向内增加，有螺旋状云带和阵性降水；最强烈的降水产生在最大风速区，平均宽8km19km，它与台风眼之间有环形云墙；台风眼位于台风中心区，最常见的台风眼呈圆形或椭圆形状，直径约10km70km不等，平均约45km，台风眼的天气表现为无风、少云和干暖。台风编号。中国把进入东经150度以西、北纬10度以北、近中心最大风力大于8级的热带低压，按每年出现的先后顺序编号，这就是我们从广播、电视里听到或看到的“今年第号台风(热带风暴、强热带风暴)。”(十一)龙卷风龙卷风是一种伴随着高速旋转的漏斗状云柱的强风涡旋。龙卷风中心附近风速可达100m/s200m/s，最大300m/s，比台风近中心最大风速大好几倍。中心气压很低，一般可低至400hPa，最低可达200hPa。它具有很大的吸吮作用，可把海(湖)水吸离海(湖)面，形成水柱。由于龙卷风内部空气极为稀薄，导致温度急剧降低，促使水汽迅速凝结，这是形成漏斗云柱的重要原因。漏斗云柱的直径，平均只有250m左右。龙卷风产生于强烈不稳定的积雨云中。它的形成与暖湿空气强烈上升、冷空气南下、地形作用等有关。它的生命史短暂，一般维持十几分钟到一二小时，但其破坏力惊人，能把大树连根拔起，建筑物吹倒，或把部分地面物卷至空中。江苏省每年几乎都有龙卷风发生，但发生的地点没有明显规律。出现的时间，一般在六七月间，有时也发生在8月上、中旬。(十二)冰雹冰雹是从雹云(强烈发展的积雨云)中降落下来的冰球或冰块，大的有小碗口大，常与雷雨、大风同时出现。冰雹发生前，天气闷热，气压下降很多，最高气温可达30或以上。雹云呈黑色，底部发红，雷声如推磨隆隆不断。形成冰雹的天气形势往往是华东沿海上空为低压槽，在华北上空有冷性低压东南下，地面图上暖性低压内有冷锋南移，并在午后到傍晚时影响。冰雹降在雹云移动的路径上，所以有“雹打一长线”的说法。影响江苏省的冰雹，多半发生在六七月份。冰雹路径有两条：一条是产生在徐淮地区或盐城北部的冰雹，向南移动。另一条是产生于安徽省中部的冰雹，向东南偏东方向移动。受冰雹袭击的地区，庄稼、房屋会被砸坏，甚至造成人畜伤亡。(十三)人工降水人工降水是用人工方法促成云层产生降水、增加降水或改变降水分布的措施。目前，主要从改变云的微物理过程着手，在冷云中用人工冰核或强冷却剂诱发冰晶效应；在暖云中则用大颗粒质粒或大水滴加强云内水滴的重力碰并增长过程，从而达到降水的目的。二、天气预报用语规定(一)天气预报分类天气预报可分为短期、中期、长期三种。在48h以内为短期，超过48h为中期，半个月以上为长期。通常在广播与电视里播放的都是短期天气预报。在重大的灾害性天气系统出现前，各级气象台站还要及时发布“消息”、 “报告”、“警报”、“紧急警报”等内容。“消息”-预计某种灾害性天气系统将于两天之后影响本地区，或尚难确定有无重大影响，但对本地区具有威胁时，可先发布“消息”，如“台风消息”等。“报告”-预计两天之内，将有某种灾害性天气出现，对本地区有一定影响，可发布“报告”，如“大风报告”、“高温报告”等。“警报”-预计某种灾害性天气系统，两天之内影响本地且危害较大，即发布“警报”，如“台风警报”、“暴雨警报”、“大风警报”等。“紧急警报”-预报24h内受台风影响，近中心最大风力达12级或以上，则发布“台风紧急警报”。对24h内的热带低压、热带风暴、强热带风暴影响，也发布相应的紧急警报。(二)天空状况天空状况是以天空云量多少和阳光强弱来决定的，分晴天、少云、多云、阴天四种情况。晴天：天空无云，或有中、低云量不到1成，高云量在4成以下。少云：天空中有1成3成的中、低云层，或有4成5成的高云。多云：天空中有4成7成的中、低云层，或有6成10成的高云。阴天：天空阴暗，密布云层，或稍有云隙，而仍感到阴暗。(三)降水量强度降水量强度分级如表4-1所示。表4-1降水量强度分级等 级12h降水总量(mm)24 h降水总量(mm)小 雨中 雨大 雨暴 雨大暴雨特大暴雨0.05.05.115.015.130.030.170.070.1140.0140.00.010.010.125.025.150.050.1100.0100.1200.0200.0(四)降雪量强度降雪量强度分级如表4-2所示。表4-2降雪量强度分级等级12h降雪总量(mm)24h降雪总量(mm)小雪中雪大雪0.01.01.13.03.00.02.52.65.05.0注：降雪量与降水量的换算：10mm厚雪等于lmm降水量。(五)风力风力等级划分如表4-3所示。表43 风力等级风力等级陆地地面物体征象相当风速km/hm/s0静，烟直上300Km称为深源地震。全球绝大部分地震震源深度都在520km范围内，属浅源地震。地震的强度是以震级来描述的。震级是表示地震能量大小的量度，通常用表示。震级与地震波能量的对数成正比。我国按震级划分的地震强度标准为：小地震(3)；有感地震(34.5)；中强地震(4.56)；强烈地震(67)；大地震(78)；巨大地震(8)；习惯上将中强震及强震(大震)统称为破坏性地震。强烈的地震释放的能量是巨大的。一个7级地震所释放地震波能量，相当于1000个万吨级炸弹爆炸释放的能量，相当于500枚在广岛爆炸的原子弹能量。地震烈度是指地震对地面的破坏程度，是地震时一定地点的地面震动强弱程度的尺度，是该地点一定范围内的平均水平，通常用I0表示。根据人体感觉、物体振动、建筑物毁坏和自然破坏程度等现象作为确定烈度的标准。烈度与地震波的能量成正比，但烈度与震级是两个相关而又不相同的两个概念。震级是以一次地震所释放的地震波能量来度量的，一次地震只有一个震级。烈度则随震中距增大而衰减，同一次地震可以在不同地区引起不同的地震烈度，造成不同程度的破坏。地震烈度与震级的对应关系如表4-5所示。表4-5地震烈度与震级的一般对应关系震级()8震中烈度(I0)1-234-56-77-89-111112地震能破坏抗震力不足的水利工程，严重的将使堤坝溃决、水工建筑物失事，造成次生的洪水灾害。防洪标准与常用水文特征值一、防洪标准及工程分等标准要制定某一河段、水库或地区的防御洪水方案，首先要确定以防御多大的洪水为目标，即确定防洪标准。众所周知，洪水的量级愈大愈是稀遇，所以人们常以洪水的重现期来表示洪水量级的大小。一个地点不同重现期洪水的数值是水文部门以一定数量的实测洪水资料为基础，通过频率分析法求得的。防洪标准的确定，一般要根据防洪保护对象在遭受洪灾时造成的经济损失和社会影响划分若干等级。1.水库分等标准根据“水利水电枢纽工程等级划分及设计标准”，水利水电枢纽工程的分等、水工建筑物的分级以及设计洪水标准如表4-6、4-7、4-8所示。表4-6水利水电枢纽工程的分等指标工程等别水库防洪治涝灌溉供水水电站工程规模总库容(108m3)城镇及工矿企业的重要性保护农田(万亩)治涝面积(万亩)灌溉面积(万亩)城镇及工矿企业的重要性装机容量(104kw)大(1)型10特别重要500200150特别重要120大(2)型101.0重要5001002006015050重要12030中 型1.00.1中等100306015505中等305小(1)型0.100.01一般30515350.5一般51小(2)型0.010.001530.51注：总库容系指校核水位以下的水库静库容灌溉面积系指设计灌溉面积。表4-7 水工建筑级别的划分工程级别永久性建筑物级别临时性建筑物级别主要建筑物次要建筑物一134二234三345四455五55注：永久性建筑物。系指枢纽工程运行期间使用的建筑物，根据其重要性分为：主要建筑物，系指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物，例如坝、泄洪建筑物、输水建筑物及电站厂房等；次要建筑物，系指失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大并易于修复的建筑物，例如失事后不影响主要建筑物和设备运行的挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等；临时性建筑物。系指枢纽工程施工期间所使用的建筑物，例如导流建筑物等。表4-8永久性水工建筑物正常运用的洪水标准建筑物级别12345洪水重现期（年）5001005030202.堤防工程分等标准堤防工程技术规范中规定堤防工程的级别，根据防护区内各类防护对象的重要性和规模划分分等标准及防洪标准如表4-9、4-10所示。表4-9堤防工程的分等标准防护对象项 目堤防工程的级别12345城镇重要程度特别重要城市重要城市中等城市一般城镇非农业人口（万人）15015050502020乡村防护区耕地面积（万亩）5005003003001001003030防护区人口（万人）25025015015050502030工矿企业主要厂区（车间）特大型大型中型中型小型辅助厂区（车间）生活区特大型大型中、小型表4-10堤防工程的防洪标准堤防工程的级别12345防洪标准重型期(年)100100505030302020103.水闸分等标准根据水闸技术管理规程，按校核过闸流量(无校核过闸流量则以设计过闸流量为准)划分为：大型水闸：1000m3/s及以上。中型水闸：l00m3/s及以上，不足1000m3/s。小型水闸：10m3/s及以上，不足l00m3/s。4.机电排灌站分等标准根据泵站技术规范规定：大型电力排灌站：总装机容量达10000KW或受益面积达30万亩。中型电力排灌站：总装机容量在1000KW以上、10000KW以下或受益面积在1万亩30万亩。小型电力排灌站：总装机容量在l00kW以下，或受益面积在1万亩以下。大型泵站：水泵叶轮直径在1540mm、单机容量在800KW及以上的轴流泵；或水泵进口管径为800mm、单机容量在500KW及以上的离心泵。中型泵站：水泵叶轮直径在1000mm、单机容量在500KW及以上的轴流泵；或水泵进口管径为500mm、单机容量在280KW以上的离心泵。5.城市的等级和防洪标准根据“防洪标准”，城市的等级和防洪标准如表4-11所示。表4-11城市的等级和防洪标准等级重要性非农业人口(万人)防洪标准重现期(年)IIIIIIIV特别重要城市重要城市中等城市一般城镇150150505020202002001001005050206.乡村的等级和防洪标准根据“防洪标准”，乡村防护区的等级和防洪标准如表4-12所示。表4-12乡村防护区的等级和防洪标准等级防护区人口(万人)防护区耕地面积(万亩)防洪标准重现期(年)IIIIIIIV150150505020203003001001003030100505030302020107.工矿企业的等级和防洪标准根据“防洪标准”，工矿企业的等级和防洪标准如表4-13所示。表4-13工矿企业的等级和防洪标准等级工矿企业规模防洪标准重现期(年)IIIIIIIV特大型大型中型小型2001001005050202010注：各类工矿企业的规模，按国家现行规定划分。如辅助厂区(或车间)和生活区单独进行防护的，其防洪标准可适当降低。二、常用的水文特征值(一)汛期时间的划分从全国来讲，汛期时间是不同的，主要由各地区根据具体气候、降水情况决定，南方入汛时间较早，结束时间较晚；北方入汛时间较晚，但结束时间较早。每年5月9月，江淮流域降雨明显比其它月份多，故我省习惯上把5月9月称为汛期。汛期又分为初汛期、中汛期和末汛期。中汛期又称大汛期或主汛期。(二)频率与重现期(1)频率的概念。频率是指某一数值随机变量出现的次数与全部系列随机变量总数的比值，用符号P表示，以百分比(%)作单位。频率是随机变量出现的机会，例如P=1%，表示平均每100年会出现一次；P=5%，表示平均每100年会出现5次，或平均每20年会出现一次。这样，计算频率的公式为：P=100%式中m-等于并大于某一随机变量出现的次数； n-所观测的随机变量总次数。(2)重现期的概念。随机变量出现频率的另一种表达方式是重现期，即通常所讲“多少年一遇”。重现期用T表示，水文分析所用的单位是“年”。(3)重现期与频率的关系。重现期与频率的关系，可用下式表示。当所分析的对象是最大洪峰流量或最大24h降水量等，它们出现的频