水文学原理(第四章)PPT参考课件

1、,第四章 降 水 (Precipitation),本章主要内容,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,1、降水的定义,雨,露,霜,雪,雹,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,2、降雨的基本要素,Definition,Unit,指一定时段内降落在某一点或某一面积上的总雨量,mm,降雨从某时刻到另一时刻所经历的时间称为降雨历时,min, h, d,单位时间内的降雨量称为降雨强度,mm/min mm/h,降雨笼罩范围的水平投影面积,km2,暴雨集中的较小的局部地区,Rainfall Elements,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,3、降雨时间变化的表示

2、,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,3、降雨时间变化的表示,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,3、降雨时间变化的表示,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,4、降雨空间变化的表示,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,（1）雨量站位置,（2）雨量站数目,4、降雨空间变化的表示,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,统计降雨强度过程线中各种不同历时的最大平均雨强，最大平均雨强与历时的关系即为降雨强度与历时曲线 。,(1)降雨强度与历时曲线 Rainfall intensity-duration curve,5、降雨要素综合曲线,第一节 降水要素及其时

3、空变化表示方法,例一,(1)降雨强度与历时曲线 Rainfall intensity-duration curve,5、降雨要素综合曲线,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,(2)降雨深与面积关系曲线 Rainfall depth-area curve,5、降雨要素综合曲线,第一节 降水要素及其时空变化表示方法,（3）降雨深与面积和历时关系曲线 Rainfall depth-area-duration curve,5、降雨要素综合曲线,第二节 降雨的分类及影响降雨的因素,第二节 降雨的分类及影响降雨的因素,1、降水成因,第二节 降雨的分类及影响降雨的因素,2、降雨分类,按降雨要素量级,第二节

4、 降雨的分类及影响降雨的因素,按动力冷却条件,2、降雨分类,第二节 降雨的分类及影响降雨的因素,气旋雨 Cyclonic rain,暖锋雨,特点：落区大 雨强小 历时长,冷锋雨,特点：落区小 雨强大 历时短,第二节 降雨的分类及影响降雨的因素,台风雨 Typhoons,2000年8月22日在台湾登陆的台风碧利斯,2005年8月8日台风“麦莎”,台风“艾利”影响浙江,台风登陆法国,第二节 降雨的分类及影响降雨的因素,被冲毁后的板桥水库,如今的板桥水库,台风雨 Typhoons,河南75.8大洪水,第二节 降雨的分类及影响降雨的因素,地形雨 Orographic rain,第二节 降雨的分类及影响

5、降雨的因素,3、影响降雨的因素,（1）地理位置的影响 低纬度地区降水多于高纬度地区，沿海地区降水多于内陆地区。,（2）气旋、台风路径的影响 常有气旋、台风过境的地区降水较多。,（3）地形的影响 地形主要通过强迫气流抬升使降水量增多。,（4）其它因素的影响,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,1、算术平均法 Arithmetic mean method,计算公式：,适用条件：流域内雨量站分布均匀，且测站位置合理站点较多，地形起伏不大，流域内降雨量分布均匀或变化均匀。,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,2、泰森(Thiessen)多边形法(垂直平分

6、法，加权平均法 ),泰森多边形绘制方法： 1)按地图上测站的位置连线，构成许多锐角三角形； 2)对每个三角形各边作垂直平分线，再用这些垂直平分线构成以每个测站为核心的多边形； 3)量取每个多边形的面积fi。,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,2、泰森(Thiessen)多边形法(垂直平分法，加权平均法 ),适用条件：雨量站分布不均,计算公式：,缺 点： 1）没有考虑地形影响，假定雨量呈线性变化； 2）权重系数是固定的，不能反映降雨空间分布复杂多变的特点。,泰森多边形的制作方法图解说明,泰森多边形制成后的效果,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,3、等雨量线法 Isohyetal me

7、thod,计算步骤： 1)绘制等雨量线 ； 2)量取每2条相邻等雨量线间的面积； 3)求各相邻等雨量线间的平均雨深，然后再乘以相应的面积权重，得权雨量 ； 4)将所有的权雨量相加，即得流域平均雨量 。,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,3、等雨量线法 Isohyetal method,计算公式：,适用条件：足够多的雨量站资料，地形资料,缺点：不同场次降雨，其面积权重是变化的，所以 每次降雨都必须绘制等雨量线图，工作量很大,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,实 例,3、等雨量线法 Isohyetal method,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,4、距离平方倒数法 Inver

8、se distance-squared method,第三节 区域（流域）平均降雨量计算方法,Comparison between five calculation method of average rainfall over an area,第四节 降雨资料的检验,1、降雨资料的一致性鉴别,如分析 降水资料的前后一致性,第四节 降雨资料的检验,2、非一致降水资料的改正,附一 雷达测雨 (Radar measurement of rainfall),1、 简 介,雷达定量测量降雨对洪水预报具有重要的意义。在水文研究中，降水是一个非常重要的变量，水文对降水测量的要求是对一个面上的测量。而现在水

9、文上常用的方法是利用雨量计的测量结果代表某个流域上的面平均雨量，常常是一个雨量计代表几百平方公里的降水。但是降水是一种具有很强时空变化的天气现象，雨量计尽管能测量某点的降水，但由其于空间代表性的局限，在估计面雨量的时候常常会产生比较大的误差。而利用雷达却可以获得大范围内的瞬时降水分布，具有很好的时空分辨率。,2、 优 缺 点,用雷达测定降水的最大优点是雷达的覆盖面广，并具有高度的时空分辩能力。雷达能提供时段小至5min和空间分辨率小至1km2的雨量估测值。单独一台雷达有效测程约200km，可覆盖面积10000km2。 雷达作为定量测量降水的工具，在探测降水分布和结构上比较准确，但是在精度上还是

10、低于雨量计。因此，如何有效地利用雨量计校正雷达估测降水来提高雷达测雨精度是非常必要。,附一 雷达测雨 (Radar measurement of rainfall),附一 雷达测雨 (Radar measurement of rainfall),3、 气象雷达,气象雷达利用天线发射高能电磁波，当电磁波碰到云中降水时，降水会造成电磁波反射及散射，雷达利用天线接收经降水所反射及散射之微弱电磁波能量，即是降水回波强度。经由检测返回之微弱电磁波能量及发射之高能电磁波间频率变化，计算降水在雷达发射波束方向上之移动速率，即是降水径向速度。,附一 雷达测雨 (Radar measurement of rai

11、nfall),4、 天气雷达,二次世界大战以来，随着科学技术的进步，随着国防和经济建设需求的不断增长，天气雷达经历了从提供强度的模拟信号、数字信号到提供多普勒回波信息的发展历程。国内外的实践表明，天气雷达以其高时空分辨率、及时准确的遥感探测能力成为灾害性天气，特别是中小尺度灾害性天气监测和天气预报等方面极为有效的工具;天气雷达不可替代的作用得到了气象界和公众的广泛认同。,附一 雷达测雨 (Radar measurement of rainfall),WSR-88D or NEXRAD,附一 雷达测雨 (Radar measurement of rainfall),空间分辨率约为4km,WSR-

12、88D or NEXRAD,附一 雷达测雨 (Radar measurement of rainfall),WSR-88D or NEXRAD,附一 雷达测雨 (Radar measurement of rainfall),中国新一代天气雷达网,附二 卫星测雨 (Satellitic measurement of rainfall),1、简 介,1960年美国成功地发射了第一颗气象卫星。之后的四十年来，百余颗气象卫星先后进入太空。按其轨道特点，气象卫星分为极轨气象卫星和静止气象卫星两个系列。所谓极轨气象卫星，是指其轨道平面与赤道平面的夹角常为9899之间，绕地球飞行，且轨道通过地球南北两极的卫星也叫太阳同步轨道气象卫星。静止气象卫星，则是位于赤道上空约36000km高度，与地球自转速度相同，因此，也称地球同步轨道气象卫星。,附二 卫星测雨 (Satellitic measurement of rainfall),2、卫星测雨原理,卫星传感器提供了唯一的系统方法以测定占地球四分之三面积的各大洋上的雨量。 卫星红外图像是由对源自大气、陆地或水体的辐射能的测定结果组成。红外辐射能的测定值可以被转换成介质的温度，称为亮度温度。由亮度温度可以推断出云顶高度。,附二 卫星测雨 (Satellitic measurement of rainfal