清华大学水文信息技术第二章+降水观测课件

某河流纵断面图
.解：该河流的平均纵比降按下式计算：
2.河流横比降(水面横比降): 定义：河流横断面的水面，一般并不是水平的，而是 横向倾斜或凹凸不平的，这种河流表面横向的水面倾 斜称为横比降。
产生原因主要有三个： 其一是地球自转产生的偏转力（北半球：河流有向右 运动的倾向，右侧水面高于左侧）； 其二是河流转弯处的离心力（凹岸水面高于凸岸）； 其三是洪水涨落的影响。
长江下游：从江西省九江市至上海市长江口。江苏省 扬州市、镇江市附近及以下长江主河道，因古有扬子津 渡口，得名“扬子江”
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河口：河流的出口处。河流注入海洋或湖泊 处，有大量的泥沙淤积形成三角洲
（二） 水系(Water system)
大小河流构成脉络相通的水流系统称为水系或 河系。
直接入海或内陆湖泊的河流叫做干流 (Mainstream)。
降水强度是指单位时间内的降水量，通常取10min、1h或1d为时 间单位。
• (1)小雨。一般指降水强度较小的雨。 • ①1h内的雨量小于或等于2.5mm的雨； • ②24h内的雨量小于或等于10mm的雨。 • (2)中雨。一般指降水强度中等的雨。 • ①1h内的雨量为2.6——8.0mm的雨； • ②24h的雨量为10.1——24.9mm的雨。 • (3)大雨。一般指降水强度较大的雨。 • ①1h内的雨量为8.1——15.9mm的雨； • ②24h内雨量为25.0——49.9mm的雨。 • (4)暴雨。一般指降水强度很大的雨。 • ①1h内的雨量为16mm或以上的雨； • ②24h内的雨量为50mm至100mm的雨。 • (5)大暴雨。24h内的雨量为100.1——200mm的雨。 • (6)特大暴雨。24h内的雨量大于200mm的雨。
水系及河流分级示意图

A．①
B．②
C．③
D．④
.
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3.读图文材料，回答(1)～(2)题。 在天津市南部地区发现的贝壳堤，是贝壳及碎屑物受潮水搬运， 在海边经较长时期堆积而形成的垄岗，可以作为当时海岸线的标 志。
(1)与天津市其他地区相比，北部地区降水较多的原因主要是( )
A．锋面过境频繁 B．地处迎风坡
C．空气对流旺盛 D．多气旋活动
导致降水减少
.
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小组合作探究： 降水的影响因素
读世界年降水量分布图，回答下列问题。
影响因素： 大气环流
（1）（读数值）赤道附近年降水量大多在 2000mm以上，极地地区
年降水大多
200mm以下。
.
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小组合作探究： 降水的影响因素
读世界年降水量分布图，回答下列问题。
甲
乙
影响因素： 大气环流
（1）北回归线附近，大陆东岸（乙地）降水 多
A、反气旋频繁过境
B、受沿岸寒流影响
C、东北季风受到地形抬升 D、西南季风带来丰沛水汽
D
.
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P38例2下图为美国本土年降水量分布及棉花带范围图。 描述美国西部年降水量的空间分布特点，并分析其成因。
参考答案：分布特 点：大致由沿海向 内陆递减；西北部 降水空间差异大。 成因：西部南北走 向的高大山脉阻挡 来自太平洋的湿润 气流，山脉西侧地 处迎风坡，降水多； 西部的山间高原盆 地，水汽难以进入，
① 空气中含有足够的水汽和凝结核； ② 空气温度下降到水汽能够凝结出来的程度。
3、空气中水汽含量与温度高低有密切关系。
温度愈高，空气中容纳水汽的能力 愈强。在一定的温度条件下，一定体 积的空气中所容纳的水汽数量是有一 定限度的，因而水汽压也有一个限度。 当水汽含量恰好达到这个限度，叫饱 和空气。

W Q•T
y Q •T •103 Q •T (mm)
F •106
1000F
径流模数（M）：流域出口断面上的流量与流域面积的比值。
M=1000Q/F
径流系数（α）：某时段降雨量x所形成径流深y的比例数
α =y/x
因为降雨总是会有损失，所以一般α只能小于1。
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（三）流域平均降雨量的计算
流域内各站降雨量是不同的，分析流域 降雨与径流关系时，需要由降雨量计算流域 平均面雨量，根据流域内雨量资料，常用以 下方法：
1. 算术平均法
式中
——某一指定时段的流域平均雨量，mm； ——流域内的雨量站数； ——流域内第站指定时段的雨量，mm。
2. 泰森多边形法
f4 f3
2. 降水的分类 按空气抬升形成动力冷却的原因可以把降水分
为4种类型：
强度大，范围小，历时短
降水
对流雨 地形雨 气旋雨
迎风面雨多，背风面雨少
温带气旋雨
气旋前方：暖锋云系及连续性降雨 气旋后方：狭窄的冷锋云系和降雨 气旋中部：暖气团，层云或毛毛雨
热带气旋雨 水汽充足，运动强烈，易带来狂风暴雨
锋面雨
冷锋雨 暖锋雨
水面蒸发常用蒸发器进行观测。换算关 系为：
式中
——天然水面蒸发量，mm； ——蒸发器实测蒸发量，mm； ——蒸发器折算系数。
（二） 土壤蒸发 土壤蒸发比水面蒸发要复杂得多。湿润
的土壤，其蒸发过程一般可以分为三个阶段。
（三）植物散发 土壤中的水分经植物根系吸收后，输送
至叶面，再从叶面散发到大气中，称为植物 散发。
（四） 流域总蒸发
流域总蒸发是流域内所有的水面、土壤以及植 被蒸发与散发的总和。目前采用的方法是从全流 域综合角度出发，用水量平衡原理来推算流域总 蒸发量。

则，降雨量落在900和500mm的可能性为： 60%-15% = 45%
三、累积频率和重现期 1、累积频率 等量或超量值的累积频数m与总观测次数 S之比，以P（x≥xi）表示。 例：某桥位处测得40年最高水位资料，如表， 求水位H≥25m的累积频率。
解：当水位H＝25m时，W=25% P=25+5=30% 表明：若水位为25m时对桥梁会有威胁， 则高于25m的水位对桥梁都会有威胁，其发生 的可能性应为P=30％。 工程上习惯把累积频率简称为频率。
经验频率曲线的特点 ① 当n→∞时，经验频率曲线将越来越光滑， 且接近于理论频率曲线，对于水文变量分布线型 的选择具有借鉴作用； ② 经验频率曲线计算工作量小，绘制简单， 查用方便； ③ 经验频率曲线外延比较盲目，误差较大， 往往难以满足设计上的需要。因为在水文计算中， 常需推求P=1％、0.1%、0.01%相应的水文变量 值。 ④ 不能求出统计参数，难以进行参数的地 区综合，无法解决无实测水文资料的小流域的水 文计算问题。
• 频率是经验值，概率是理论值； • 可以通过实测样本的频率分析来推论事件 总体概率特性； • 样本容量越大，结果越准确； • 对于水文现象，只能采用有限的多年实测 水文资料组成样本系列，推求频率作为概 率的近似值。
二、随机变量的概率分布
1、对于离散型随机变量 随机变量的取某一可能值的机会有的 大有的小，即随机变量取值都有一定的概 率与之相对应，可表示为：
P ( X x1 ) P1 P ( X x 2 ) P2 P ( X x n ) Pn
上式中P1、P2、 … Pn 表示随机变量X 取值x1、 x2、 … xn 所对应的概率。
一般将这种对应关系称作随机变量的概 率分布规律，简称为分布律。可以用以下的 分布图形表示：