水力学教程第五章气象资料的搜集与整理

第五章气象资料的搜集与整理5.1气象要素气象要素气象要素：表示大气特征的物理量1.气温t(或T）

空气的冷热程度叫空气的温度，简称气温。两种温标：摄氏温标，t(℃);热力学温标，T(K),且T=273+t2.气压p

大气中任一高度上的气压值，等于其单位面积上所承受的大气柱的重量，单位为帕斯卡(Pa)，简称帕。一般气象工作者习惯用毫巴(mbar)，目前常用百帕(hPa)作为气压单位，1hPa=1mbar3.

风因地面上气压分布不均匀，使空气由高压区流向低压区，从而产生了风。风具有大小和方向。气象要素

气象要素露点td

：在气压（P）一定、水汽含量不变的情况下，使空气冷却至饱和状态，此时的温度称为露点温度，简称露点，单位为℃。显然，露点永远小于或等于当时的气温饱和差d：在温度一定的情况下，饱和水汽压与实际水汽压之差，称为饱和差，即d=E－e气温t1/℃饱和水汽压/mm气温t1/℃饱和水汽压/mm气温t1/℃饱和水汽压/mm3439.9112219.832109.2103337.7412118.65598.6103235.6742017.53988.0463133.7061916.48177.5143031.8341815.18067.0142930.0521714.53356.5432828.3581613.63746.1012726.7471512.79035.6852625.2171411.98925.2942523.7631311.23314.9262422.2831210.51904.5792321.074119.845

不同气温下的饱和水汽压E值表气象要素

5.2降水降水的定义降水是从云中降落到地面上的雨、雪、雹等的总称

在城市厂矿雨水排出系统和防洪工程的设计中，都需要收集降水资料，从而推算设计流量和设计洪水，并估计降水量在地区和时间上的分布规律降水的观测

普遍采用自记雨量计来观测降雨量。

降水的观测

降水三要素

降水三要素【例】图5.1是某站记录到的一场历时120min、共降雨23.1mm的暴雨。所选时段见表5.3第1列和第2列，由自记雨量计记录的历时与降雨量列入第3列和第4列【解】表5.3雨量~历时关系计算表所选时断历时/min降雨量/mm降雨强度/(mm/min)起讫16:4316:4857.01.4016:4316:53109.80.9816:4316:581512.10.8116:4317:032013.70.6916:4317:133016.00.5316:4317:284519.10.4216:3717:376020.40.3416:3718:079022.40.2516:3718:3712023.10.19注：一次降雨的中途其强度低于0.1mm/min的持续时间（包括降雨停歇）超过120min时，应分为两场雨统计5.3降水特性分析流域平均降水量点降水量

流域平均降水量

流域平均降水量垂直平均法

又叫面积加权平均法，或称泰森多边形法

此法适合雨量站分布不均匀的流域

首先，在流域图上用直线连接相邻雨量站组成锐三角形网（尽量避免出现钝角三角形）

其次，对每个三角形分别作三条边的垂直平分线，必交于一点。由这些垂直平分线组成若干个不规则的多边形

每个多边形内部或附近有一个雨量站，然后量取各多边形所包围的面积（各面积之和应等于全流域的面积）流域平均降水量

流域平均降水量【例】资料：中兴何丁华站以上流域面积F=5600km2，如图所示，流域上有四个雨量站（即甲建、乙建、丙中、丁华），各站所控制的面积（按垂直平分法求得）已列于表5.4。1998年7月29日至30日发生了一次暴雨，各站实测雨量也列于同一表中要求：绘泰森多边形图，并计算该次暴雨的流域各时段平均降雨量和此平均降雨量流域平均降水量【解】泰森多边形图如下：表5.4用泰森多边形计算次平均降雨量表雨量站控制面积fi/km2权重fi/F29日6时~12时29日12时~18时29日18时~24时29日24时~30日6时hi/mmhi*(fi/F)/mmhi/mmhi*(fi/F)/mmhi/mmhi*(fi/F)/mmhi/mmhi*(fi/F)/mm甲建19000.3411.503.9218.26.2071.924.4800乙建10400.1916.002.9811.72.1824.54.579.81.826523297丙中16900.3016.004.8534.610.4833.310.0900丁华9500.1716.402.7921.73.6955.39.4120.43.47311828全流域5580

14.35

22.55

48.55

5.30

流域平均降水量

流域平均降水量等值线图法年正常降水量

年正常降水量年正常降水量5.4点雨量资料的整理暴雨的定义暴雨：24h降水量>50mm或1h降水量>16mm大暴雨：24h降水量>100mm特大暴雨：24h降水量>200mm降雨的特征及降雨资料的图示法降雨的特征降雨量：一定时段内降落在某一点或某一面积上的总雨量，常用深度h表示，mm降雨历时：指此次降雨所经历的时间t，以mim或h计降雨强度：单位时间内的降雨量，mm/min或mm/h降雨面积：降雨笼罩的水平面积降雨中心：最大雨深处降雨的特征及降雨资料的图示法降雨资料的图示法降雨量过程线和降雨历时曲线

降雨量过程线表示降雨的时间变化过程，通常以时段降雨量为纵坐标，时段次序为横坐标

降雨量过程线显示降雨量随时间的变化特征，常以直方图或曲线表示(曲线1)

降雨过程又可用累积降雨量曲线表示，时间为横坐标，纵坐标代表自降雨开始时刻到任意时刻的降雨量的累积值，见图曲线2降雨的特征及降雨资料的图示法降雨量等值线图

为了表示某一地区或流域的次、日、月、年等降雨量在空间内的分布情况，可作降雨量等值线图。

此图作法与绘制地形图等高线相似，可根据各雨量站一定历时的同时降雨量，并参考地形图等高线进行绘制面平均雨深-面积曲线

首先绘制这场雨的等雨量线图，从最大雨深处量取不同等雨量线所包围的面积，并求出各包围面积上的面平均降雨量。以面平均雨量为纵坐标，面积为横坐标，点绘面平均降雨量与相应面积曲线，即得面平均雨深-面积曲线

一般等雨量线所包围的面积越大，平均雨深就越小暴雨强度换算

降水时段的选择

对于雨水管网设计而言，有意义的是找出时段最大降水量。因此，暴雨强度的数值与所取的连续时间段t的跨度和位置有关暴雨强度的换算

1hm(公顷)=104m2，则1L/(s∙hm)=1dm3/[s∙(104m2)]=10-3m3/[s∙(104m2)]]=1m/(s∙107)=1mm/(s∙104)=60mm/(min∙104)=6×10-3mm/min

暴雨强度换算

【例】某雨量站某场暴雨资料见表5.5中第1~4列，将暴雨强度i换算成q表5.5暴雨强度计算表历史时段降雨历时/min降雨量h/mm暴雨强度i/(mm/min)暴雨强度q/[L/(s∙hm)]起讫8:458:5052.50.5083.38:408:50104.10.4168.38:408:55154.60.3151.18:409:002050.2541.78:409:10305.60.1931.18:309:15456.20.1423.08:309:30606.60.1118.38:209:50907.50.0813.9暴雨强度的经验累积频率与重现期的计算公式

暴雨强度的经验累积频率与重现期的计算公式

暴雨强度的经验累积频率与重现期的计算公式

暴雨强度的经验累积频率与重现期的计算公式

暴雨强度的经验累积频率与重现期的计算公式暴雨资料整理的方法与步骤：按不同的历时，计算暴雨强度的重现期。得出i-t-T的关系成果表，计算降雨量重现期时一般按0.25、0.33、0.5、1、2、3、5、10、15年统计。选定各种重现期，以降雨历时t为横坐标（采用对数坐标），暴雨强度i为纵坐标（可采用对数，也可采用等分坐标），通过点群中央绘制i-t-T的经验关系曲线计算暴雨强度的抽样误差

当计算重现期在0.25-10年范围内，平均绝对均方差≤0.05mm/min。降雨强度较大的地方，平均相对均方差≤5%暴雨强度的经验累积频率与重现期的计算公式

暴雨强度的经验累积频率与重现期的计算公式表5.6某市30年内各历时暴雨强度i统计表mt/minT/年51015203045609012013.82.82.32.21.71.491.371.090.983023.612.812.162.111.671.381.371.070.981533.42.662.041.81.641.361.31.070.9110……………………………52.932.181.931.651.451.251.180.920.786……………………………

102.612.081.831.611.431.110.990.760.723……………………………

152.511.961.651.481.261.020.960.70.582……………………………

302.011.631.411.271.110.90.780.590.51……………………………

601.611.311.110.990.850.680.60.470.40.50……