工程水文：第二章第四节 降水

一、降水的形成

须具备二个条件：

一是大量的暖湿空气源源不断地输入雨区；

二是这里存在使地面空气强烈上升的机制，如暴雨天气系统，使暖湿空气迅速抬升，上升的空气因膨胀作功消耗内能而冷却，当温度低于露点后，水汽凝结为愈来愈大的云滴，上升气流不能浮托时，便造成降水。

第四节降水

水分以各种形式从大气到达地面统称为降水。主要形式：雨、雪、霰、雹、霜、露等。以雨、雪为主。露点td:保持气压和水汽含量不变，使气温下降，空气达到饱和水汽压时的温度为露点温度。

即地面暖湿空气-→抬升冷却-→凝结为大量的云滴-→降落成雨。

气压一定时，高，实际水汽压大，低，实际水汽压小。二、降水的基本要素（一）降水量：一定时段内降落在某一点或某一面积上的总水量。用深度表示，单位mm。

（二）降水历时：一次降水过程所经历的时间。

min、h、或d计。

（三）降水强度：单位时间内的降水量。以mm/min,

或mm/h计。

（四）降水面积：降水所笼罩的水平面积。

（五）暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区。

其中降水量、降水历时和降水强度为降水三要素。三、单站降雨特性分析1、降雨强度过程线

降雨强度随时间的变化过程线。以时段平均雨强为纵坐标。时间为横坐标的柱状图。降雨强度过程线t(h)2、降雨量累积曲线自降雨开始起至各时刻降雨量的累积值随时间的变化过程线。降雨量累积曲线就是降雨强度过程线对时间的积分曲线。瞬时降雨强度时段平均降雨强度3、降雨强度—历时曲线

统计降雨强度过程线中各种不同历时的最大平均雨强，建立最大平均雨强与历时的关系。即为降雨强度—历时曲线。

四、降水的分类（按空气抬升形成动力冷却的原因分类）1、对流雨因地表局部受热，气温向上递减率过大，大气稳定性降低，下层空气膨胀上升与上层空气形成对流运动。上升的空气形成动力冷却而致雨称为对流雨。2、地形雨空气在运移过程中，遇山脉的阻挡，气流被迫沿迎风坡上升，由于动力冷却而成云致雨称为地形雨。3、锋面雨

气团：是指大气物理性质（温度、湿度等）在水平方向上较均一的大团空气。暖气团：气团向较冷地区运动，其温度相对周围较高，称为暖气团。冷气团：气团向较暖地区运动，其温度相对周围较低，称为冷气团。锋面：冷暖气团相遇时，形成的交界区域。

由于冷暖空气密度不同，暖空气总是位于冷空气上方（冷空气重）。

当冷气团较强盛，冷空气楔入暖气团下部，使锋面向暖气团运动，并使暖湿空气沿锋面上升，产生动力冷却而致雨——冷锋雨(锋面较陡)。特点：冷锋雨强度大，历时短，雨区范围小。

若暖气团较强大，推动锋面向冷气团方向，暖空气主动沿锋面滑行到冷气团上方，形成的降雨为暖锋雨。特点:暖锋雨的锋面较平缓，所以雨强小，历时长，雨区范围大。

（b）暖锋雨4、气旋雨温带气旋雨热带气旋雨

气旋是中心气压低于四周的大气旋涡。

在北半球，气旋内的空气作逆时针旋转，并向中心辐合，引起大规模的上升运动，水汽因动力冷却而致雨，称为气旋雨。(按其活动和形成地区分)五、降水量观测方法：器测法、雷达探测、卫星云图（一）器测法（雨量器和自记雨量计）1、雨量器

一般采用2段制，早8点晚8点各一次。雨季增加观测段次。

每日8时至次日8时降水量为日降水量。雨量器只能观测一定时间间隔（时段）内的降水量。

雨量器是直接观测降水量的器具。由承雨器、漏斗、储水瓶和雨量杯组成。承雨器口径为200mm，安装时器口一般距地面700mm,筒口保持水平。2、自记雨量计是观测降雨过程的自记仪器。常用类型有：称重式、虹吸式和翻斗式。称重式能够测量各种类型的降水，其余两种基本上只限于观测降雨。承雨器将雨量导入浮子室，浮子随注入的雨水增加而上升，带动自记笔在附有时钟的转筒上的记录纸上连续记录随时间累积增加的雨量。当累积雨量达10mm时，自行进行虹吸，使自记笔立即垂直下落到记录纸上纵坐标的零点，以后又开始记录。

（二）雷达探测

雷达是利用云、雨、雪等对无线电波的反射现象来发现目标。雷达的回波可在雷达显示器上显示出来，不同形状的回波反映不同性质的天气系统、云、和降水。根据雷达探测到的降水回波位置、移动方向、移动速度和变化趋势等，可预报出探测范围内的降水、强度及开始和终止时刻。（三）气象卫星云图气象卫星按其运行轨道分为极轨卫星和地球静止卫星。目前投入水文业务应用的是利用地球静止卫星短时间间隔云图像资料，在用某种模型估算。

雨量站观测的降水量，只代表该站点的降水情况。水文分析计算以流域为研究对象。需知道一个流域的平均雨量。1、算术平均法根据各站同时段观测的降雨量用算术平均法为流域内第i个雨量站同时段降雨量，mmn为流域内雨量站数。适用条件：地势变化不大，雨量分布较均匀，雨量站也分布均匀。且雨量站分布稠密。六、流域平均雨量计算2、垂直平分法（泰森多边形法）基本假定：流域内任一处的降雨量，可用其最近的雨量站测得的降雨量表示。用直线连接流域内（及流域附近）的雨量站，构成多个三角形，对每个三角形的三边作垂直平分线，这些垂直平分线将流域面积F分成设为各雨量站观测的雨量F为流域面积。则表示各站代表面积占全流域的比重，即权重。适用条件：雨量站、降雨分布不太均匀，能反映各站在流域平均雨量的作用。缺点：假定雨量站点所代表的面积在不同的降雨过程中固定不变。与实际降水空间分布不完全符合。3、等雨量线法当流域内雨量站