《供水水文地质》第五章讲义.ppt

1、第5章降水资料的收集和整理，5.1降水形式：降雨、雪、露、霜、冰雹和霰降水是水文循环中的重要环节；研究降水在水文学中的意义：城市、工厂和矿山的雨水排除系统的防洪设计，推导出设计流程，探索降水在区域和时间上的分布规律，5.1.1降水观测，降水：雨水(或融雪)落在不透水平面上的深度，以毫米为单位进行测量。降水观测方法：仪器测量方法一般采用常规的分段观测系统；24小时分为几个时段，以每天8: 00为分界点，自记雨量计可以确定开始和结束时间、降雨量大小和降雨强度变化过程；存储计算降雨强度和确定暴雨公式的数据；应与雨量计同时观察，以便于检查。雷达探测根据探测到的降水回波的位置、移动方向、移动速度和变化趋

2、势，预测探测范围内的降水、强度和起止时间；有效探测距离为40-200公里。卫星云图可见光云图：反照率强的反射云，在云图上亮度大，颜色为白色；反照率弱、亮度弱、深色红外云图：反映云顶的高度和温度。云的温度越高，高度越低，红外辐射越强。5.1.2降水特征、降水持续时间、降水强度、降水面积、暴雨中心的降水强度：单位时间的降水称为降水强度或降水率，以毫米/分钟或毫米/小时为单位进行测量。平均降水强度：降水在t个降水持续时间内的降水p，即：瞬时降水强度：5.2降水分布，5.2.1流域平均降水点的区域平均降水计算方法：算术平均法、加权平均法(泰森多边形法)和等雨量线法。算术平均法：对流域内各站同一时段的降

3、雨量进行算术平均。泰森多边形法：该方法假设流域中每个点的降雨量由其最近的雨量站的降雨量来表示，因此有必要使用某种方法来计算流域中每个站所代表的最近点的面积，这些站所代表的面积图称为泰森多边形。方法如下：首先用一条直线(图中虚线)连接各站，形成多个三角形，然后将各连接线的垂直平分线与流域分水岭一起组成n个多边形，每个多边形的面积即为雨量站所代表的面积。一个分水岭占地300公顷。流域内和流域附近有两个雨量站A和B，在这两个雨量站上有降雨，它们的降雨量依次为260和150。本次降雨的平均面积降雨量采用算术平均法计算。如下图所示，某一流域及其附近的雨量站的位置是已知的。试画出流域的泰森多边形，在地图上

4、标出A、B、C、D站所代表的FA、FB、FC、FD区域，用泰森多边形法写出流域平均降雨量的计算公式。某个流域的面积为350。流域内和流域附近有两个雨量站A和B，在这两个雨量站上有降雨，它们的降雨量依次为360和210。试画一张泰森的多边形地图，用算术平均法和泰森多边形法计算这次降雨的平均面积降雨量，并比较它们之间的差异。(建议A、B雨量站泰森多边形的权重分别为0.78和0.22)某流域及其邻近地区雨量站和初级雨量分布的算术平均值为360毫米，泰森多边形为327毫米，等雨量线法为： (1)在流域地形图上标出各站实测降水量，并画出等雨量线；(2)利用积分器计算每两条相邻等雨量线之间的面积，乘以该区

5、域两侧等雨量线的平均雨量值，得到该区域的总雨量；(3)将各地区总降雨量相加，除以流域总面积，得到流域平均降雨量。一次暴雨的等雨量线图降水的季节分布特点是大部分地区夏季降水集中，冬季降水最少。暴雨随季风进退，区域分布有明显差异。区域分布有一定的规律性。计算流域平均降雨深度的方法通常是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。中国的年降雨量每年都有很大的变化。年降水量较少的地方，与多年平均情况相比，年降水量的年变化为_ _ _ _ _ _ _ _。5.3点雨量资料整理、雨量划分(根据24小时雨量大小):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小时雨量超过50毫米或从自记雨量记录纸上选取每一次暴雨进行分析并绘制其强度-历时关系曲线是整理点雨量资料时首先要做的工作。示例：图5.9显示了一个站点记录的暴雨，持续了102分钟，降雨量为23.1毫米。每个持续时间的最大降雨强度可以通过根据指定的持续时间记录降雨累积曲线来获得。表5.3显示了图5.9的分析结果。选取点雨量样本，采用年多样本法。在每年不同历时暴雨强度记录表中，选取68个最大值作为一年不同历时的样本。一般来说，市政工程需要5、10、15、20、30、45、60、90和120分钟。

7、将历年所有选择的样本记录放在一起，将每个持续的样本重新排队，取数据年的34倍的最大值作为统计的基础数据。(一般来说，应该记录超过20年，至少10年。)各时段的暴雨强度和相应的频率应通过直线拟合方法确定。根据表5.4中的数据，列出暴雨强度I、降雨历时T、重现期T的关系表，5.4暴雨强度公式的计算，5.4.1暴雨强度公式，普通方格纸的绘制见5.11。它代表不同重现期(i-t-T)降雨持续时间与暴雨强度之间的关系。该曲线基本属于幂函数型，其表达式如下：(1)当T和I点画在双对坐标纸上时，它们不是直线，那么(2)当T和I点画在双对坐标纸上时，N是暴雨衰减指数，B是时间参数，A是降雨力，它与T的关系是公

8、式中参数的计算，5.4.2，LGI=图解法：(1)利用T-T数据，在双对数坐标纸上画出它的关系点。(2)根据回归线的制作方法，画一条最适合这组点的直线。为了保证斜率相等，我们可以用相等的持续时间t平均每组I值，其斜率为目标值n。(3)从5.10开始，t=分钟，a=i。上述斜线延伸，与纵坐标相交的截距为A值。这样，在返回周期t和a之间存在对应关系.(4)在半对数坐标纸上点绘TA，画出回归线。5.4.3公式参数计算，最小二乘法，当I点和T点是在双对数坐标纸上画出的曲线时，它们可以用试摆法做成直线。也就是说，对于具有某个重现期的曲线，保持其纵坐标不变，并且在每个持续时间I上，尝试添加相同的b值，使得

9、横坐标b变为，并且如果这些点连接成一条直线，则获得b。5.4.5对于双对数坐标纸上以曲线形式表示的情况，用等值线图计算暴雨强度。在计算小流域暴雨时，通常将其推广为两条斜率不同的直线，分别属于长短历时。转折点通常是1小时。这样，暴雨公式有两个斜率，即短历时直线的斜率n1和长历时直线的斜率n2。在某些地方，t0=1h的A、n1和n2被编译。相应地绘制等高线图。如果该地区没有这样的数据，查p142多年平均24小时最大降雨量等值线图，得到P和CV，通过已知设计频率和给定Cs得到P24、P和P。然后a=p24，p/24 * 24n=p24，p/241-n，5.4.6可能的最大降水量简介(PMP)，1。定义包括总降水量及其时空分布(降水量持续时间)。2.PMP计算方法：水文气象方法，即放大(最大化)实测暴雨(典型暴雨)或暴雨模式的方法。3.典型暴雨：能反映设计流域暴雨特征，对工程威胁最大的暴雨。它可分为局部暴雨、移植暴雨和组合暴雨。局部暴雨：设计流域的暴雨资料充足，从中选择了一个时空分布可能造成严重后果的大暴雨。移植暴雨：由于缺乏时空分布的暴雨数据，因此将相邻流域实测的特大暴雨作为典型暴雨在设计流域进行移植和修正。组合暴雨：在缺乏可能造成严重后果的时空分布的大暴雨资料的情况下，根据天气学原理，将两次或两次以上