第三节 降水

1 n 计算公式： P P i fi F i 1 适用条件：雨量站分布不均
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。
2.泰森多边形法
A2 A3
A1
A6
A5
A4
(1) 连三角形；(2) 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； (4) 量出各单元面积，总面积ΣA=(A1+A2+A3+A4+A5+A6) (5) 计算单元面积权重及流域平均雨量 各子块权重i =A i /ΣA P= Σ i P i
锋面雨的形成
气团——物理属性水平分布比较均匀的大范围空气团。
峰面——两种性质不同的气团之间狭窄而倾斜的过渡带。
峰在空间是倾斜的，且向冷空气一侧倾斜。 暖锋雨：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1:150，故暖锋雨降雨面积大、 雨强小、历时长。
在一个较大的区域内，常用等降水量线 表现区域内降水的分布情况。 所谓等降水量线是区域内降水量相等地 各点连成的曲线，它反映区域内降水的 分布变化规律，在等降水量线图上可以 查出各地的降水量和降水面积，但无法 确定降水历时和降水强度。
• 等雨量线的做法类似于地形图等高线的做法。 • 等雨量所表示的降水分布与实际降水分布的符合程度取决于： (1) 雨量站位置(是否为雨情控制点)； (2) 雨量站数目 某流域内有7个雨量站，根据各站6小时雨量资料绘出其等雨量线。
（二）降水累积曲线
以时间为横坐标，纵坐标表示自降水开始到各时 刻降水量的累积值，如图2－13所示。 自记雨量计记录纸上的曲线，即是降水量累积曲 线。 降水量累积曲线上每个时段的平均坡度是各时段 内的平均降水强度，即 i=ΔP/Δt （2-51） 如果所取时段很短，即Δt→0，则可得出瞬时雨强i， 即i=dP/dt。即累积曲线上任一点的斜率就是该时 刻的降水强度。 如果将相邻雨量站的同一次降水的累积曲线绘在 一起，可用来分析降水的空间分布与时程的变化 特征。
第三节 降 水
一、降水的概念与指标
（一)降水 降水是自然界中发生的雨、雪、露、霜、霰、雹等 现象的统称。其中以雨、雪为主，就我国而言更以降雨为最重 要。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。
雪 雨 露
雹 霜
（二）降水指标（要素）
1.降水（总）量 降水量是指在一定时间内降落在某一面积上的水量，一般用 mm表示。常用的降水量有次降水量、日降水量、月降水量、 年降水量、最大降水量、最小降水量等。次降水量是指一次 降水开始到结束时所降的水量。日降水量是指一日中的降水 量，月降水量是指一月中的降水总量、年降水量是一年中的 降水总量。最大降水量是指一次、一日、或一月、或一年中 降水的最大量。 在各种水文资料中，降水量除特别注明外，均指降水深度。 2.降水历时与降水时间 降水历时是指从降水开始到降水结束所经历的时间。一般以 小时、分表示。 降水时间是对应于某一降水量的时间长。一般为天、月等， 如1日最大降水量，此时的一日即为降水时间，降水历时与 降水时间最大的区别在于降水时间内，降水并不一定连续。
1、降水强度-历时关系曲线
it=s/tn
（2-58）
式中， t为降水历时（小时）；s为暴雨参数又称雨力， 相当于历时t=1小时的雨强；n为暴雨衰减指数，一般为 0.5—0.7；it为相应历时t的降水平均强度（毫米/小时）。
时间 13:42 14:00 14:30 15:34 17:00
时段降雨 0 11.5 33.5 31.9 1.6
累积降雨 0 11.5 45.0 76.9 78.5
降水量(mm)
18:10
2.2
80.7
120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0
累积降水量过程线
50
降水量（ mm）
15－30 30－70 70－140 ＞140
25－50 50－100 100－200 ＞200
8－16 ＞16
大雪：＞5
3.按降水成因分：
1） 气旋雨 2）对流雨 3）地形雨 4）台风雨
1）气旋雨： 气旋或低气压过境带来的降雨称为气旋 雨。
非锋面雨 气旋雨 锋面雨 冷锋雨 非锋面雨—气流向低压区辐合引起气流上升冷却产生降雨。 锋面雨—冷气团楔入暖气团底部迫使暖气团抬升形成降雨。 暖锋雨

i 1
1 n p xj n j 1
六、流域降水量综合特征表示方法
1. 降水强度历时曲线、
2.平均雨深面积曲线、
3.雨深面积历时曲线
雨强历时：指一场降水过程中，降雨强度大于或等于某 一强度值的时段长。 曲线绘制方法是根据一场降水的记录，统计其不同历时 内最大的平均雨强，而后以雨强为纵坐标，历时为横坐 标点绘而成，如图2-19所示。由图可知，同一场降雨过程 中雨强与历时之间成反比关系，即历时愈短，雨强愈高。 此曲线可用下面经验公式表示，
特点： 多发生在夏季午后， 强度大、面积小、 历时短。
可形成雷雨的秃积云（云图） 南京市 可形成雷雨的鬃积雨云（云图） 成都市 北京市
暴雨突袭水涝成都
3）台风雨： 热带海洋上的风暴登陆大陆所引 起的降雨称为台风雨。
特点： 降雨不均，暴雨强 度极大，历时较短。
台风 “云娜 ”登陆浙江温岭 2000年2005 8月台风“艾利”影响浙江 22 日在台湾登陆的台风－碧利斯 台风登陆法国 年 8 月 8日台风“麦莎”
4）客观运行法距离平方倒数法。此法为美国气象局系统广 泛采用，方法简便。先将区域（或流域）分成若干网格（图216），得出很多格点（交点），而后用邻近各雨量站的雨量资 料确定各格点雨量，再求出各格点雨量的算术平均值，即为流 域的平均降雨量。
xj

m
i 1 m
2 ( pi / d i ) 2 (1 / d i )
• 2.按降水强度分：小雨、中雨、大雨、暴雨、特 大暴雨；小雪、中雪、大雪（如下表，单位： mm）
等级 小雨 中雨 12h降水量 0.1－5.0 5－15 24h降水量 1h降水量 ＜10 10－25 ＜2.5 2.5－8 雪：mm/日 小雪：＜2.5 中雪：2.5－5
大雨 暴雨 大暴雨 特大暴雨
暖气团 暖气团 暖气团 暖气团 暖气团 暖气团 冷气团 暖气团 冷气团 冷气团 冷气团 暖气团 冷气团 冷气团 冷气团 冷气团
特点：落区大 雨强小
历时长
暖锋雨
冷锋雨：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。 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；
3、等雨量线法
一般说来，等雨量线是计算区域平均雨量最完善的方 法。它的优点是考虑了地形变化对降水的影响，因此 对于地形变化较大（一般是大流域）、流域内又有足 够数量的降水观测站，能够根据降水资料结合地形变 化绘制出等雨量线图，则应采用本方法。 其步骤是：（1）绘制降雨量等值线图；（2）用求积 仪或其他方法测算出相邻等雨量线间的面积fi，用fi除 以区域总面积得出各相邻等雨量线间面积的权重； （3）以各相邻等雨量线间的雨深平均值乘以相应的 面积权重即得权雨量； （4）将各相邻等雨量间面积 上权雨量相加即为区域平均雨量。
计算公式如下： P=f1p1/F + f2p2/F .....+fnpn/F 式中 f1,f2.....fn——各相邻等雨量线间的面积 （hm2） p1 ,p2....pn——为各相邻等雨量间的雨深平均值 （mm） F——区域总面积（hm2或km2） P——区域平均降水量(mm) 等雨量线法考虑了降水在空间上的分布情况，理 论上较充分，计算精确度较高，并有利于分析流 域产流、汇流过程。缺点是对雨量站的数量和代 表性有较高的要求，在实际应用上受到一定限制。
等雨量线法
90 70 50 A4 A3 110
A2
A1
40
A5
A6
总面积ΣA=(A1+A2+A3+A4+A5+A6) 各子块权重i =A i /ΣA P= Σ i P i
等雨量线法－实例
580 550 550 530 530 510 a1 a2 a3 2 2 2 P a1 a 2 a 3
1、算术平均法
计算公式：
1 P n
p
i l
n
i
适用条件：流域内雨量站分布均匀，地形起伏 不大，流域内降雨量分布均匀或变化均匀，测 站位置合理且站点较多。
2、泰森(Thiessen)多边形法(垂直平分法)
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。
2) 急行冷锋移动较快，坡度较大，约为1:70， 故降水范围小、雨强大、历时短。
冷锋雨的形成示意图
特点：落区小 雨强大 历时短ຫໍສະໝຸດ 暖气团 暖气团 暖气团 暖气团
冷气团 冷气团 冷气团 冷气团
暖气团 暖气团 暖气团 暖气团
缓行冷锋
急行冷锋
2）对流雨： 地面受热升温，下层空气膨胀上升和上层 空气形成对流运动。下层暖湿空气上升到 高空遇冷凝结形成降雨。
90 80 120 47 65 36 98 40 50 110
70
62
五、区域平均降水量（面降水）的计算
通常，雨量站所观测的降水记录，只代表 该地小范围的降水情况，称点降水量。实际 工作中常需要大面积以至全区域的降水量值， 即面降水量值。面降水量的计算的常用方法 有算术平均法、泰森多边形法、等雨量线 法、客观运行法等。
1.降水量过程线
2.降水量累积曲线 3.等雨量线
（一）降水过程线
• 降水过程线：指以时间为横坐标，降水量为纵 坐标绘制成的降水量随时间的变化曲线。可用 降水量柱状图或曲线图表示。 • 根据每日降水量可绘制逐日降水量过程线，根 据每月降水量可绘制逐月降水量过程线，根据 历年降水量可绘制逐年降水量过程线。逐日降 水量过程线大都不连续，因为在一月内或一年 中不是每日都有降水。 • 常用逐时降水量过程线（雨强过程线）反映暴 雨过程。
4.降水面积：即降水所笼罩的面积，以平方公里计。
二、 降水的分类
（一） 降水成因
水汽、上升运动和冷却凝结（凝结核） 是形成降水的三个因素。
• （二）、降水的类型 从不同的角度，降水有多种类型。 • 1.按降水性质分：连续性降水、阵性降水、毛毛状降 水 • Ⅰ、连续性降水（绵雨）——指从雨层云或高层云中 的降水，具有持续时间较长、强度变化小、降水面积 较大 特点。 • Ⅱ、阵性降水（阵雨）——从积雨云和浓积云中的降 水，具有持续时间短、强度变化大、降水范围小、分 布不均 特点，有明显的阵性。中低纬地区夏季最为常 见。 • Ⅲ、毛毛状降水（毛毛雨）——从层云或层积云中降 下的雨、雪。具有降水强度很小、落在水面无波纹、 落在地面无湿斑 。
被冲毁后的板桥水库 如今的板桥水库
4）地形雨： 由于地形的抬升作用导致的降雨称为地形雨。
特点：
降雨不均，暴雨强度极 大，历时较短。
三、 降水的观测
（一）器测法 （二）雷达探测 （三）气象卫星云图
四、点降水（降水要素）时空分布的表示方法
为了充分反映降水的空间分布与时间变化 规律，常用降水过程线、降水累积曲线、 等降水量线以及降水特性综合曲线表示 降水的特性。
• 3.降水强度 • 简称雨强，指单位时间内的降水量，以毫米/分或毫米/ 时计。在实际工作中常根据雨强进行分级，常用分级 标准如表所示。
等级 小雨 中雨 大雨 暴雨 大暴雨 特大暴雨
12h降水量 0.1－5.0 5－15 15－30 30－70 70－140 ＞140
24h降水量 ＜10 10－25 25－50 50－100 100－200 ＞200
40 30 20 10 0
降水量过程图
时间 13:00
12 13 14 15 16 17 18 19 时间
累积降雨 0 时段降雨 0
14:00
15:00 16:00 17:00 18:00
11.5
60.0 77.0 78.5 80.7
11.5
48.5 17.0 1.5 2.2
1
2
3
4
5
6
时 段
（三）等降水量线又称等雨量线