扬大水文学原理Ch3-4章

1、第三章 河流与流域本章主要内容：本章主要内容： 1.河流河流-水系：概念、特征及表示方法水系：概念、特征及表示方法 2.分水线分水线-流域：概念、特征及表示方法流域：概念、特征及表示方法 Page 41.基本概念基本概念河流河流接纳地面水和地下水的天然接纳地面水和地下水的天然泄水道。泄水道。干流干流-支流，一级支流、二级支流支流，一级支流、二级支流左岸左岸-右岸，凹岸右岸，凹岸-凸岸，河谷凸岸，河谷-河槽河槽(河床河床)河流一般可以分为五段：河流一般可以分为五段：河源、上游、河源、上游、中游、下游、河口。中游、下游、河口。水系水系水系是由干流及其全部支水系是由干流及其全部支 流组成的脉络想通的

2、网状系统，也流组成的脉络想通的网状系统，也 称呼为河系或河网。称呼为河系或河网。2 河流2.1河流的长度河流的长度 河长L：从河口到河源区从河口到河源区河流最初具有地表水流形态的河道水面中心线的距离河道水面中心线的距离，可从具有比例尺的地形图量测出来。2.2河流的断面河流的断面 横断面、纵断面横断面、纵断面 横断面横断面垂直于河流流向的断面，断面。垂直于河流流向的断面，断面。横断面内有水流流经的部分也称为横断面内有水流流经的部分也称为过水断面。过水断面。Page 5任意一条河流，从上游到下游，有任意一条河流，从上游到下游，有无数个横断面，各个横断面形状各无数个横断面，各个横断面形状各异，且受冲

3、淤变化影响。异，且受冲淤变化影响。枯水期过水断面：基本河床枯水期过水断面：基本河床/主槽主槽洪水期过水断面：洪水河床洪水期过水断面：洪水河床/滩地滩地横断面的形状：横断面的形状： 单式断面单式断面 复式断面复式断面 单式断面单式断面复式断面复式断面枯水位枯水位洪水位洪水位枯水位枯水位洪水位洪水位滩地滩地滩地滩地 纵断面纵断面河流最深点的连线为溪线或中泓线，河流最深点的连线为溪线或中泓线，假想沿河道的中泓线切开所得到的剖面便是河流假想沿河道的中泓线切开所得到的剖面便是河流纵断面。纵断面。2.3河流的比降：河流的比降：河流纵比降；河流纵比降； 河流横比降河流横比降 （1 1）河流纵比降）河流纵比降

4、也称为坡度，是指单位河长上的落差。也称为坡度，是指单位河长上的落差。 落差：落差： 河底落差；河底落差； 水面落差水面落差 总落差：总落差： 河底总落差；河底总落差； 水面总落差水面总落差 当河段纵断面或水面近似于直当河段纵断面或水面近似于直线时：线时：LZLZZJ21平均纵比降平均纵比降的推求方法有两种。的推求方法有两种。 a. a.简单而广泛使用的方法：简单而广泛使用的方法： 图解法或解析法。图解法或解析法。 L4l3l2l1l0Z1Z2Z3Z4Z河流纵断面图河流纵断面图ABLC2012211102)(.)()(LLZLZZLZZLZZJnnn解析法：解析法： b.将河道等分为将河道等分为

5、n个分段，先求出各河段的纵比降个分段，先求出各河段的纵比降SiSi，然后，然后用下式计算：用下式计算：21nSRniis （2 2）水面横比降与横向环流）水面横比降与横向环流、洪水涨落、河道弯道离心力方向的右方在北半球总是偏于运动力）转力（或称哥里奥利斯、地球自转所产生的偏321产生的原因产生的原因 a.a.水面横比降水面横比降左右岸水面的高程差与相应断面的河宽之比。左右岸水面的高程差与相应断面的河宽之比。 b.b.横向环流横向环流 横向环流与纵向水流相结合产生螺旋流。横向环流与纵向水流相结合产生螺旋流。3、河系（水系）l 1 1、扇形水系（河系）：、扇形水系（河系）：干支流的分干支流的分布形

6、如扇骨状，如海河。布形如扇骨状，如海河。l 2 2、羽毛形河系：、羽毛形河系：河系的干流由上而河系的干流由上而下沿途左右汇入多条支流，形如羽毛下沿途左右汇入多条支流，形如羽毛状，如滦河。状，如滦河。l 3 3、平行状河系：、平行状河系：几条支流并行排列，几条支流并行排列，到靠近河口处始行汇合，如淮河。到靠近河口处始行汇合，如淮河。 l 4 4、混合形河系：、混合形河系：大河流大多包括上大河流大多包括上面二、三种形式的混合排列，如长江。面二、三种形式的混合排列，如长江。 河网密度河网密度D D：流域内河流总长度：流域内河流总长度/ /流域面积流域面积FLDPage 101.基本概念基本概念分水线

7、：分水线：山峰(summit)、山脊(ridge)、鞍部(saddle)的连接线。分水线分水线：在地形图上绘制的，是指与相邻流域的分界线。具体地讲：在地形图上绘制的，是指与相邻流域的分界线。具体地讲就是：地形向两侧倾斜，使雨水分别汇集到两条不同的河流中，这就是：地形向两侧倾斜，使雨水分别汇集到两条不同的河流中，这一地形上的脊线起着分水的作用，是相邻流域之间的分界线。一地形上的脊线起着分水的作用，是相邻流域之间的分界线。通常情况下分水线是指地通常情况下分水线是指地面分水线面分水线(surface watershed divide) 流域：指河流某一控制断面以上汇集地面水和地下水的区域称流域：指河

8、流某一控制断面以上汇集地面水和地下水的区域称为河流在该断面以上的流域。为河流在该断面以上的流域。 流域流域: : 地面分水线包围的区域。地面分水线与地下分水线重合的流域称为闭合流域闭合流域；地面分水线与地下分水线不重合的流域称为非闭合流域非闭合流域。 2.12.1流域的几何特征流域的几何特征 流域面积、长度、平均宽度、形状系数流域面积、长度、平均宽度、形状系数2 流域特征（1 1）流域面积）流域面积F(km2)F(km2)：流域分水线包围区域的水平投影面积，称为流域面积。通常所指的流域面积通常所指的流域面积F(km2)F(km2)，地面分水，地面分水线包围的区域的水平投影面积。线包围的区域的水

9、平投影面积。如何求如何求A？可从适当比例尺的地形图上勾绘流域地面分水线，方格法或求积仪求出。可从DEM数据中，GIS分析处理得出。河流的流域面积可以计算到河流的任一河段，诸如水文站控制断面、水库坝址断面、支流交汇处以上。如不特别说明，流域面积指河口断面以上地面分水线包围的面积。 2.12.1流域的几何特征流域的几何特征 流域面积、长度、平均宽度、形状系数流域面积、长度、平均宽度、形状系数2 流域特征（2 2）流域长度）流域长度L L根据不同研究目的，确定方法有以下几种：l 从流域出口断面沿主河道到流域最远点的距离；l 从流域出口断面至分水线的最大直线距离l 用流域平面图形几何中心轴的长度(流域

10、轴长)表示，即以出口作同心圆，每个圆与分水线边界的两个交点连一割线，各割线中点连线的总长度。如何求具体值？适当比例尺的地形图量测计算 2.12.1流域的几何特征流域的几何特征 流域面积、长度、平均宽度、形状系数流域面积、长度、平均宽度、形状系数2 流域特征（3 3）流域宽度）流域宽度从流域出口断面至分水岭的最大直线距离，与它正交的方向的分水岭之间的最大直线距离称为流域宽度流域宽度。流域平均宽度B：流域面积与流域长度的比值LFB（4 4）流域形状系数）流域形状系数K K2LFLBKK大，流域近乎扇形；K小，流域狭长 2.22.2流域的地形特征流域的地形特征 流域平均高程、平均坡度、面积高程曲线流

11、域平均高程、平均坡度、面积高程曲线2 流域特征（1 1）流域平均高程）流域平均高程（2 2）流域平均坡度）流域平均坡度 汇流计算的重要参数汇流计算的重要参数FZffffZfZfZfZniinnn1212211.FllllZJn)5 . 0.5 . 0(210 1、地理位置地理位置一般用流域中心或其边界的经纬度、距离海洋一般用流域中心或其边界的经纬度、距离海洋的远近表示的远近表示 。 2 2、气候条件、气候条件流域的气候要素包括降水、蒸发、气温、气流域的气候要素包括降水、蒸发、气温、气压、风速等。压、风速等。 3 3、流域下垫面条件、流域下垫面条件是指流域的地形、地质构造、土壤和岩是指流域的地形

12、、地质构造、土壤和岩性、植被、湖泊、沼泽等情况。性、植被、湖泊、沼泽等情况。 2.32.3流域自然地理特征流域自然地理特征2 流域特征 2.22.2流域的地形特征流域的地形特征 流域平均高程、平均坡度、面积高程曲线流域平均高程、平均坡度、面积高程曲线（3 3）面积高程曲线）面积高程曲线大于或等于某一高程的面积与流域面积之比； 第一节第一节 降雨的类型降雨的类型 、特征及表示方法、特征及表示方法 水分以各种形式从大气到达地面统称降水。包括雨、雪、露、水分以各种形式从大气到达地面统称降水。包括雨、雪、露、霜、冰雹等。霜、冰雹等。一、降雨的成因和类型一、降雨的成因和类型 （一）降雨的成因（一）降雨的

13、成因 一般将在水平方向上物理属性比较均匀的大块空气称为气团。一般将在水平方向上物理属性比较均匀的大块空气称为气团。 气团：有暖湿气团和干冷气团之分。气团：有暖湿气团和干冷气团之分。 降雨的成因降雨的成因 (1)(1)空气中含有水汽空气中含有水汽 ( (或称形成降雨的条件或称形成降雨的条件) (2) (2)空气抬升使其达到过饱和状态空气抬升使其达到过饱和状态（二）降雨类型（二）降雨类型1 1、降雨按空气上升的原因分类、降雨按空气上升的原因分类 本章重点是降水的基本要素，降水的成因及类型、降水特征及本章重点是降水的基本要素，降水的成因及类型、降水特征及表示方法，降水资料的分析，区域平均降水量的计算

14、。表示方法，降水资料的分析，区域平均降水量的计算。(1) (1) 气旋雨气旋雨随着气旋或低压过境而产生的雨。随着气旋或低压过境而产生的雨。气旋雨气旋雨非锋面雨非锋面雨锋面雨锋面雨暖锋雨暖锋雨冷锋雨冷锋雨非锋面雨非锋面雨气流向低气压区辐合引起空气上升产生降雨。气流向低气压区辐合引起空气上升产生降雨。 锋面锋面冷、暖气团相遇，其交界面称为锋面，锋面与地面相冷、暖气团相遇，其交界面称为锋面，锋面与地面相交的地带称为锋。交的地带称为锋。 气旋气旋中心气压低于四周的大气漩涡。中心气压低于四周的大气漩涡。在北半球，气旋内的在北半球，气旋内的空气作逆时针旋转，并向中心幅合，引起大规模的上升运动，水汽空气作逆

15、时针旋转，并向中心幅合，引起大规模的上升运动，水汽因动力冷却而导致的降雨，称为气旋雨。因动力冷却而导致的降雨，称为气旋雨。 暖锋雨：暖锋雨：冷暖气团相遇时，暖湿气团推动锋面冷暖气团相遇时，暖湿气团推动锋面向冷气团一侧移动。峰后暖空气一方面向冷空气方向冷气团一侧移动。峰后暖空气一方面向冷空气方向推进，同时又沿锋面缓慢上升，在上升过程中冷向推进，同时又沿锋面缓慢上升，在上升过程中冷却而产生降雨。因暖锋坡度很小，一般为却而产生降雨。因暖锋坡度很小，一般为1:150，故故暖锋雨降雨面积大、雨强小、历时长。暖锋雨降雨面积大、雨强小、历时长。暖锋雨的形成暖锋雨的形成Page 21暖锋雨的形成示意图暖锋雨的

16、形成示意图冷气团冷气团暖气团暖气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团冷锋雨的形成冷锋雨的形成 冷锋雨：冷锋雨：冷暖气团相遇时，冷燥气团楔入到暖湿气团冷暖气团相遇时，冷燥气团楔入到暖湿气团之下，使暖湿气团上升冷却而产生降雨。之下，使暖湿气团上升冷却而产生降雨。 根据移动速度可分为缓行冷锋和急型冷锋。根据移动速度可分为缓行冷锋和急型冷锋。 （1）缓行冷锋的降水与暖锋相似；）缓行冷锋的降水与暖锋相似； （2）急行冷锋移动较快，坡度较大，约为）急行冷锋移动较快，坡度较大

17、，约为1:70，故降水故降水范围小、雨强大、历时短。范围小、雨强大、历时短。冷锋雨的形成示意图冷锋雨的形成示意图冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团缓行冷锋缓行冷锋急行冷锋急行冷锋暖气团暖气团暖气团暖气团暖气团暖气团暖气团暖气团 (2)(2)对流雨对流雨 地面受热升温，下层空气膨胀上升和上层空气形成对流运地面受热升温，下层空气膨胀上升和上层空气形成对流运动。下层暖湿空气上升到高空遇冷凝结形成降雨。多发生在夏动。下层暖湿空气上升到高空遇冷凝结形成降雨。多发生在夏季午后，季午后，强度大、面积小、历时短。强度大、面积小、历时短。 (3)(3

18、)地形雨地形雨 暖湿气团在运动过程中遇山岭障碍时，在沿山坡上升过程暖湿气团在运动过程中遇山岭障碍时，在沿山坡上升过程中逐渐变冷凝结成雨。中逐渐变冷凝结成雨。地形雨多在迎风坡上。地形雨多在迎风坡上。 (4)(4)台风雨台风雨 由热带海洋上的风暴带到大陆的雨。灾害性天气，常发生由热带海洋上的风暴带到大陆的雨。灾害性天气，常发生在浙、闽、粤、台湾等沿海省份。在浙、闽、粤、台湾等沿海省份。 2 2、按降雨量及过程特征分类、按降雨量及过程特征分类（1 1）暴雨）暴雨历时短、强度大、笼罩面积不大。历时短、强度大、笼罩面积不大。 气象方面规定：日降雨量气象方面规定：日降雨量 50mm 暴雨；暴雨； 日降雨量

19、日降雨量100mm 大暴雨；大暴雨； 日降雨量日降雨量200mm 特大暴雨。特大暴雨。 主要影响小流域洪水。主要影响小流域洪水。 （2 2）暴雨型霪雨）暴雨型霪雨历时较长、强度变化大。历时较长、强度变化大。 影响区域洪水。影响区域洪水。 （3 3）霪雨）霪雨历时很长、强度小、笼罩面积大。历时很长、强度小、笼罩面积大。影响大流域洪水影响大流域洪水。可分为可分为暴雨、暴雨型霪雨、霪雨暴雨、暴雨型霪雨、霪雨 二、降水及其要素二、降水及其要素 大气中的液态水滴或固态冰雪颗粒，在重力作用下，克服空气大气中的液态水滴或固态冰雪颗粒，在重力作用下，克服空气阻力，从空中降落到地面的现象称为降水。阻力，从空中降

20、落到地面的现象称为降水。 水文循环中最活跃的因子。水文循环中最活跃的因子。 水文要素、气象要素。水文要素、气象要素。 降水要素降水要素 : : 降水量、降水历时、降水强度、降水面积降水量、降水历时、降水强度、降水面积 、降水中心；降水中心； 其中其中降水量、降水历时和降水强度降水量、降水历时和降水强度称为称为降水三要素降水三要素。 1. 1.降水量降水量 mmmm 点降水量、面降水量点降水量、面降水量 时段降水量、日、次、月、年、多年平均时段降水量、日、次、月、年、多年平均 日降水量（北京日降水量（北京8:008:00次日次日8 8点）点） 针对降水量的分级，见书上针对降水量的分级，见书上P2

21、8P28 表表4-1.4-1.2.2.降雨历时：降雨从某时刻到另一时刻所经历的时间称为降雨降雨历时：降雨从某时刻到另一时刻所经历的时间称为降雨历时；一次降雨从开始到结束所经历的时间称为历时；一次降雨从开始到结束所经历的时间称为次次降雨历时，降雨历时，以以min,hmin,h或或d d计。计。3.3.降雨强度：单位时间内的降雨量称为降雨强度，以降雨强度：单位时间内的降雨量称为降雨强度，以mm/minmm/min或或mm/hmm/h计。计。4.4.降雨面积：降雨笼罩范围的降雨面积：降雨笼罩范围的水平投影面积水平投影面积称为降雨面积，以称为降雨面积，以km2 km2 计。计。5.5.暴雨中心：暴雨集

22、中的较小的局部地区，称为暴雨中心。暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区，称为暴雨中心。 三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征） 常用降水过程线、累积曲线、等雨量线和降水特性综合曲线。常用降水过程线、累积曲线、等雨量线和降水特性综合曲线。 1 1、降水量过程线、降水量过程线 三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征） 1 1、降水量过程线、降水量过程线 三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征） 2 2、降水量累积曲线、降水量累积曲线

23、水文测站中，自记雨量计记录纸上的曲线，即是降水量累积曲线。水文测站中，自记雨量计记录纸上的曲线，即是降水量累积曲线。累积曲线上，某一时段的平均斜率即为该时段内的平均降水强度。累积曲线上，某一时段的平均斜率即为该时段内的平均降水强度。 三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征） 3 3、等雨量线、等雨量线 三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征） 3 3、等雨量线、等雨量线 三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）4 4、降水特性综

24、合曲线、降水特性综合曲线针对雨量大、强度大、历时短的针对雨量大、强度大、历时短的暴雨暴雨 （1 1）降雨强度与历时关系曲线）降雨强度与历时关系曲线 三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）4 4、降水特性综合曲线、降水特性综合曲线针对雨量大、强度大、历时短的针对雨量大、强度大、历时短的暴雨暴雨 （2 2）平均深度与面积关系曲线）平均深度与面积关系曲线 三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）三、降水特征的表示方法（是指降水的时空分布特征）4 4、降水特性综合曲线、降水特性综合曲线针对雨量大、强度大、历时短的针对雨量大、强度大、历时

25、短的暴雨暴雨 （3 3）降雨深与面积和历时关系曲线）降雨深与面积和历时关系曲线第二节第二节 降水资料的检验与订正降水资料的检验与订正 降水资料的降水资料的传统传统获取途径有两个：获取途径有两个：（1）人工观测的雨量筒观测雨量）人工观测的雨量筒观测雨量 （2）自记雨量计：记录的是降雨量累积曲线。）自记雨量计：记录的是降雨量累积曲线。 本节主要介绍：降水资料的合理性分析、插补延长以及订正。本节主要介绍：降水资料的合理性分析、插补延长以及订正。研究水文现象、水文预报、水文水利计算的基本资料，精度重要研究水文现象、水文预报、水文水利计算的基本资料，精度重要1 1、降水资料的合理性分析、降水资料的合理性

26、分析降水资料的合理性分析包括：降水资料的合理性分析包括：可靠性分析、一致性分析。可靠性分析、一致性分析。（1 1）可靠性分析）可靠性分析a 、与相邻站的同期观测成果相比较。、与相邻站的同期观测成果相比较。 b、从降水类型、性质、地形等方面、从降水类型、性质、地形等方面 c、与其它水文要素相比较。、与其它水文要素相比较。 一、降水资料的合理性分析与插补一、降水资料的合理性分析与插补（2 2）一致性分析：）一致性分析：双累积曲线分析方法双累积曲线分析方法 由于雨量站位置、雨量计高度或轴向、仪器设备和观测由于雨量站位置、雨量计高度或轴向、仪器设备和观测方法等的改变，会使降水量资料产生系统偏差。对系统

27、偏差，方法等的改变，会使降水量资料产生系统偏差。对系统偏差，可采用可采用“双累积曲线分析方法双累积曲线分析方法”进行分析和修正。进行分析和修正。如分析如分析 降水资料的前后一致性降水资料的前后一致性邻近多站平均累积年降水量邻近多站平均累积年降水量(mm)(mm)85年年 （3 3）非一致降水资料的改正）非一致降水资料的改正站累积年降水量站累积年降水量(mm)邻近多站平均累积年降水量邻近多站平均累积年降水量(mm)至至95年的年的累积雨量累积雨量BC85年年AKBKC说明自说明自1985年起，年起， 站站逐年测到的降水量比原逐年测到的降水量比原来观测条件下观测到的来观测条件下观测到的降水量减小了

28、降水量减小了KC / KB倍，倍，为保持降水量资料的一为保持降水量资料的一致性，致性，可将可将8585年后观测年后观测的雨量按的雨量按K KB B / K/ KC C的系数的系数进行改正。进行改正。 2 2、降水资料的插补、降水资料的插补 （1 1）算术平均法）算术平均法 PA = (P1+P2+Pn) /n 适用条件适用条件：插补站多年平均降水量与附近站多年平均降水插补站多年平均降水量与附近站多年平均降水10%。 某站大多数资料都有，部分时间因仪器故障或其它原因缺某站大多数资料都有，部分时间因仪器故障或其它原因缺测，为保持资料的完整性，以利于水文预报或水文分析计算时测，为保持资料的完整性，以

29、利于水文预报或水文分析计算时使用，需要对缺测资料进行插补。如使用，需要对缺测资料进行插补。如A站站1950年至今的雨量系列年至今的雨量系列中，缺中，缺1957、1958、1961年降雨资料，需要插补。年降雨资料，需要插补。 （3 3）等雨量线法）等雨量线法 对短历时降水量，由于空对短历时降水量，由于空间分布不均，插补站降水间分布不均，插补站降水量与附近站降水量之间的量与附近站降水量之间的相关关系较差，从等雨量相关关系较差，从等雨量线图上内插效果较好。线图上内插效果较好。90 70 50 40 150 110 三、降水资料的订正三、降水资料的订正 根据国内外的实验分析，用雨量器测得的雨量比实际雨

30、量普遍根据国内外的实验分析，用雨量器测得的雨量比实际雨量普遍偏小，可采用下式进行订正：偏小，可采用下式进行订正：PPP/ewvPPPP蒸发订正器皿湿水订正；风力订正；降水量的订正值；ewvPPPP 世界气象组织和国内外水文气象机构，通常以世界气象组织和国内外水文气象机构，通常以地面式雨量器地面式雨量器的的观测值作为标准，对观测值作为标准，对普通雨量器普通雨量器的观测值进行订正。次降雨量的的观测值进行订正。次降雨量的订正值应为：订正值应为： K的取值选择参见的取值选择参见P38。/KPP 以上所讨论的降水量观测值的误差，是一种系统误差。当仅研以上所讨论的降水量观测值的误差，是一种系统误差。当仅研

31、究降雨与其它要素之间的关系时，并非一定要进行订正。但如果是究降雨与其它要素之间的关系时，并非一定要进行订正。但如果是研究研究一个区域的多年平均水量平衡要素一个区域的多年平均水量平衡要素时，为了准确获取各量之间时，为了准确获取各量之间的对比关系，则要考虑这种误差的影响，并作必要的订正。但是基的对比关系，则要考虑这种误差的影响，并作必要的订正。但是基本的水文观测数据不允许随意更改。本的水文观测数据不允许随意更改。第三节第三节 区域（流域）平均降水量计算区域（流域）平均降水量计算 雨量站观测到的降水量是雨量站观测到的降水量是点降水量点降水量，而水文预报、水文，而水文预报、水文分析计算中经常用到的是分

32、析计算中经常用到的是面降水量面降水量。 这样就存在一个换算的问题，那么怎么去换算呢？这样就存在一个换算的问题，那么怎么去换算呢？1 1、算术平均法、算术平均法2 2、泰森多边形法、泰森多边形法3 3、等雨量线法、等雨量线法4 4、距离平方倒数法、距离平方倒数法 常用的区域常用的区域( (流域流域) )平均降水量计算方法有：平均降水量计算方法有： 重点掌握：计算方法，适用条件，优缺点重点掌握：计算方法，适用条件，优缺点第三节第三节 区域（流域）平均降水量计算区域（流域）平均降水量计算 1 1、算术平均法、算术平均法是将流域内各雨量站同时期的降雨量相加，是将流域内各雨量站同时期的降雨量相加，再除以

33、雨量站的数量后得到的算术平均值作为流域的平均降雨量。再除以雨量站的数量后得到的算术平均值作为流域的平均降雨量。 niinPnnPPPP1211 适用条件：适用条件：面积不大，地形起伏不大，站点较多且布设较均匀面积不大，地形起伏不大，站点较多且布设较均匀的流域。的流域。 优点：优点：计算简便。计算简便。缺点：缺点：对站点分布不均匀的情况，精度差。对站点分布不均匀的情况，精度差。 2 2、泰森多边形法、泰森多边形法又称垂直平分法。又称垂直平分法。 适用条件：适用条件：雨量站的分布不均匀，站点较少，面积不大的流域。雨量站的分布不均匀，站点较少，面积不大的流域。 优点：优点：在确定各站的权重后也很简便

34、，工作量小且精度较好。在确定各站的权重后也很简便，工作量小且精度较好。 缺点：缺点：是在各场降雨中把雨量站权重视为固定，并且假设站与是在各场降雨中把雨量站权重视为固定，并且假设站与站之间的雨量呈线性变化，与实际情况不完全一致。站之间的雨量呈线性变化，与实际情况不完全一致。泰森多边形法泰森多边形法A1A2A3A4A5A6(1) 连三角形；连三角形； (2) 作三角形各边的垂直平分线作三角形各边的垂直平分线; (3) 以交点连线及与流域边界相交的垂直平分线构成单元面积；以交点连线及与流域边界相交的垂直平分线构成单元面积； (4) 量出各单元面积，总面积量出各单元面积，总面积A=(A1+A2+A3+

35、A4+A5+A6) (5) 计算单元面积权重及流域平均雨量计算单元面积权重及流域平均雨量 各子块权重各子块权重 i =A i / /A P= i P i A2A690 70 50 40 A1A3A4A5110 总面积总面积A=(A1+A2+A3+A4+A5+A6) 各子块权重各子块权重 i =A i / /A P= i P i 适用条件：适用条件：面积较大、地形变化显面积较大、地形变化显著、站点密的流域。著、站点密的流域。 3 3、等雨量线法、等雨量线法可以考虑地形对降雨的影响。可以考虑地形对降雨的影响。 优点：优点：考虑了降水空间上的分布情况，尤其适用于受地形雨影考虑了降水空间上的分布情况，

36、尤其适用于受地形雨影响的地区，响的地区，理论上较完善，精度高。理论上较完善，精度高。 缺点：缺点：每次降雨都必须绘制等雨量线，并计算权重，工作量大。每次降雨都必须绘制等雨量线，并计算权重，工作量大。 但是在分析大面积的特殊暴雨洪水时候要求使用等雨量线。但是在分析大面积的特殊暴雨洪水时候要求使用等雨量线。 4 4、客观运行法、客观运行法又称为距离平方倒数法，由美国天气局于又称为距离平方倒数法，由美国天气局于2020世纪世纪6060年代末提出。年代末提出。其方法是将所研究的区域或流域分成网格，得其方法是将所研究的区域或流域分成网格，得出很多格点（交点），各格点的雨量用其周围雨量站的资料确定，出很多

37、格点（交点），各格点的雨量用其周围雨量站的资料确定，再取各格点雨量的算术平均值作为流域的平均降雨量。再取各格点雨量的算术平均值作为流域的平均降雨量。1234jdxy推求各格点雨量，是以格点周围各雨量推求各格点雨量，是以格点周围各雨量站到该点距离平方的倒数为权重，用各站到该点距离平方的倒数为权重，用各权重系数乘各站同期降雨量，取总和即权重系数乘各站同期降雨量，取总和即得。如得。如j格点，其到雨量站格点，其到雨量站3的距离为：的距离为： ，权重为：，权重为： 22yxd21dW NjjPNP11算术平均所有格点雨量，即得流域平均雨量为：算术平均所有格点雨量，即得流域平均雨量为：计算计算j格点雨量的

38、公式为：格点雨量的公式为： 优点：优点：很显然客观运行法改进了站与站之间的雨量呈线性变化很显然客观运行法改进了站与站之间的雨量呈线性变化的假设。整个计算过程虽比其他方法复杂，但十分便于用计算机处的假设。整个计算过程虽比其他方法复杂，但十分便于用计算机处理。更值得指出的是该法可以根据实际雨量站网的降雨量插补出每理。更值得指出的是该法可以根据实际雨量站网的降雨量插补出每个网格格点上的雨量，这就为分布式流域水文模型要求分布式降雨个网格格点上的雨量，这就为分布式流域水文模型要求分布式降雨输入提供了可能性。此外，如果发现雨量不与距离平方成反比关系，输入提供了可能性。此外，如果发现雨量不与距离平方成反比关

39、系，也容易改成其他幂次，这也是该方法的一个特点。也容易改成其他幂次，这也是该方法的一个特点。 5 5、四种方法的比较、四种方法的比较 在传统水文工作中用得最多的是泰森多边形法，而距离平方在传统水文工作中用得最多的是泰森多边形法，而距离平方倒数法在传统水文分析及数字水文分析中应用较多。倒数法在传统水文分析及数字水文分析中应用较多。第四节第四节 影响降水的因素及我国降雨的时空分布影响降水的因素及我国降雨的时空分布 一、影响降水的因素一、影响降水的因素 1. 1. 地理位置的影响地理位置的影响 降水低纬度地区多于高纬度地区，沿海地区多于内陆地区。降水低纬度地区多于高纬度地区，沿海地区多于内陆地区。

40、2. 2. 气旋、台风路径等气象因子的影响气旋、台风路径等气象因子的影响 常有气旋、台风过境的地区降水较多。常有气旋、台风过境的地区降水较多。 3. 3. 地形的影响地形的影响 地形主要通过强迫气流抬升使降水量增多。地形主要通过强迫气流抬升使降水量增多。 4. 4. 其它因素的影响其它因素的影响（森林、水体、人类活动）（森林、水体、人类活动） 二、我国降水的时空分布二、我国降水的时空分布 1 1、空间分布、空间分布 就多年平均年降水量而言就多年平均年降水量而言： (1) (1) 南方降水量多，北方降水量少，自东南向西北递减。南方降水量多，北方降水量少，自东南向西北递减。 台湾、海南山地台湾、海南山地 2000mm