第一篇第三章降雨和入渗过程

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
影响大流域洪水。
基本要素(降雨)
1.2 降水特征的描述
降水要素:降水量、降水历时和时间、降水强度、降水面积
降水量过程线 降水量累积曲线 等雨量线 降水强度与历时曲线 降雨深与面积关系曲线 降雨深与面积和历时曲线
时间 13:42
时段降雨 0
累积降雨 0
14:00
14:30 15:34 17:00 18:10
表示土壤中液相比
例的物理量:
容积含水率:
Vw Vw Vt Vs Vv
饱和度:
Vw Vw s Vv Vw Va
基本要素(土壤)
土壤水:存于包气带中的水称为土壤水,指吸附于土
壤颗粒和存在于土壤孔隙中的水。 吸湿水
束缚水
土壤中的水分主 要受到分子力、 毛管力和重力的 作用。
土 壤 水
基本要素(下渗)
下渗的三个阶段
渗润阶段:分子力 渗漏阶段:毛管力 渗透阶段:重 力
fp
第一阶段
第二阶段
第三阶段
0
概念辨析:下渗容量与稳定下渗率?
t
基本要素(下渗)
Q:下渗能力/容量(供
水充分条件下的下渗率) fp
θ
下渗曲线
较完善,但每次降雨都需绘制等雨量线,并计算权重, 工作量大。
④ 距离平方倒数法
基本要素(降雨)
泰森多边形法
A1
A2 A3
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
于内陆地区。
气旋、台风路径:常有气旋、台风过境的地区降水较多。
地形影响:地形主要通过强迫气流抬升使降水量增多。
其它因素
基本要素(降雨)
② 我国降水的时空分布
夏 季 风 的 进 退
华北、东北
东部地区 雨带推移
7、 8月 长江中下游地区 6月 南部沿海地区 5月 10月 9月
开始迟 北方 结束早 雨季 雨季短
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。
90
80
120 47 65 36 50
110
70
98
40
62
基本要素(降雨)
气团——物理属性水平分布比较均匀的大范围空气团。 锋面——两种性质不同的气团之间狭窄而倾斜的过渡带。 锋在空间是倾斜的,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。
基本要素(降雨) 暖锋雨的形成示意图
暖气团
冷气团
基本要素(降雨)
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; 2) 急行冷锋移动较快,坡度较大,约为1:70,故
基本要素(土壤)
附:土壤水分剖面
0
θ/ω
土壤含水率沿深度方向 z 1
的变化曲线,又称土壤 z 2
含水率垂向分布。
z
土壤水分剖面
基本要素(土壤)——小结
土壤及其质地
三相共存体系
吸湿水、毛管水、 重力水
田间持水量、饱和 含水量
基本要素(下渗)
基本要素(下渗) 下渗: 水分透过土壤层面沿垂直和水平方向渗
11.5
33.5 31.9 1.6 2.2
11.5
45.0 76.9 78.5 80.7
120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0
累积降水量过程线
降水量(mm)
50
降水量( mm)
40 30 20 10 0
降水量过程图
时间
ຫໍສະໝຸດ Baidu
12 13 14 15 16 17 18 19 时间
现代水文模型
主讲教师: 曾小凡 zengxiaofan@hust.edu.cn 孙怀卫 huaiweisun@whu.edu.cn 赵娜 na.zhao.2011@hust.edu.cn
第一篇 水文模型基础(8课时)
第一章 绪论
第二章 水循环过程与原理
第三章 降雨和入渗过程 第四章 蒸散发过程模拟
基本要素(降雨)——小结
降雨类型(锋面雨等) 降水特征描述
影响降水的因素以及我 国降水分布特征
附:区域平均降水量计算、
降水资料的一致性检验和 插补
基本要素(土壤)
土壤:由大小不同的固体颗粒集合而成 的具有空隙或孔隙的散粒体。
基本要素(土壤)
土壤的质地:指土壤中所含的团体颗粒 的大小,即粒径大小。
基本要素(降雨)
二、按降雨强度及过程特征分类
1. 暴雨——历时短、强度大、笼罩面积不大。
气象方面规定:日降雨量> 50mm ——暴雨; 日降雨量>100mm ——大暴雨; 日降雨量>200mm ——特大暴雨。 主要影响小流域洪水。
2. 暴雨型霪雨——历时较长、强度变化大。
影响区域洪水。
3. 霪雨——历时很长、强度小、笼罩面积大。
基本要素(降雨)
等雨量线法
50
90 70 A4 110
A3
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
基本要素(降雨)
距离平方倒数法
(1) 划分矩形网格; (2) 计算网格处雨量:其周 围临近雨量站按距离平方 的倒数插值; (3) 计算平均雨量:算术平 均法; 优点:显然改进了站与站 之间的雨量呈线性变换的 假设。整个计算过程虽较 其他方法复杂,但十分便 于用计算机处理。
目前对粒组或粒级的分类标准,有两种可以接受的分类方法: 美国农业部 美国农业部、国际土壤学会 土壤质地三角形
Q:哪种土?
砂粒:40% 粉粒:40% 粘粒:20%
A:壤土
基本要素(土壤)
Q:土壤中有什么?
A: “三相”共存体系!
固相:固体颗粒
液相:孔隙中的水
气相:孔隙中的空气
基本要素(土壤)
土壤含水量——
附:区域平均降水量计算
常用计算方法:
① 算术平均法:适用于面积不大,地形起伏不大,站点
较多且布设较均匀的流域。计算简便。
② 泰森多边形法:适用于降雨分布不均,站点较少,面
积不大的流域。在确定各站的权重后也很简便,且精度 较好。缺点是在各场降雨中把雨量站权重视为固定,与 实际情况不完全一致。
③ 等雨量线法:适用于面积大、站点密的流域。理论上
降水范围小、雨强大、历时短。
基本要素(降雨)
冷锋雨的形成示意图
暖气团 暖气团
冷气团
冷气团
缓行冷锋
急行冷锋
基本要素(降雨)
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。多发生在夏季午后,强度大、面积小、历时短。
③ 地形雨——暖湿气团在运动过程中遇山岭障碍时,在沿山 坡上升过程中逐渐变冷凝结成雨。地形雨多在迎风坡上。 ④ 台风雨——由热带海洋上的风暴带到大陆的雨。灾害性天 气,常发生在浙、闽、粤、台湾等沿海省份。
基本要素(降雨)
附:降水资料的一致性检验和插补
由于雨量站位臵、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。对系统偏差, 可采用“双累积分析方法”进行分析和修正。
一、降水资料的一致性鉴别
如分析 站降水资料的前后一致性
站 累 积 年 降 水 量 (mm) 85年
邻近多站平均累积年降水量(mm)
入到土壤中的运动过程。
0
θ
θ
供水区域
t0
t1 t2
z
垂向下渗
0
水平吸收
x
基本要素(下渗) 下渗现象的定量表示 ?
下渗率: 单位时间通过单位面积 的土壤层面渗入到土壤中的水 量(mm/min, mm/h)
下渗能力/容量:供水充分条件
下的下渗率。
下渗率的影响因素:供水强
度、土壤质地和结构、初始 土壤含水量。
膜状水
毛管悬着水
毛管水
毛管上升水 自由水 重力水 支持重力水 渗透重力水
基本要素(土壤)
吸湿水 毛管水 重力水
基本要素(土壤)
土壤水分常数:最大吸湿量、 最大分子持水量、
凋萎含水量、 毛管断裂含水量、 田间持水量、
饱和含水量
最大吸湿量:在饱和空气中,土壤能够吸附的最大水汽量称 为最大吸湿量。 最大分子持水量:由土粒分子力所结合的水分的最大量称为 最大分子持水量。
基本要素(降雨)
2. 等雨量线法
对短历时降水量,由于空
70 50
90
110
150
间分布不均,插补站降水
量与附近站降水量之间的 相关关系较差,从等雨量 线图上内插效果较好。
40
基本要素(降雨)
1.3 影响降水的因素及我国降雨的时空分布 ① 影响降水的因素
地理位置:降水低纬度地区多于高纬度地区,沿海地区多
第五章 产汇流过程模拟
第六章 水文模型评估
Curious about……
If “雨一直下”…… What will happen?
降雨径流过程
降雨到达下垫面后,在截留、填洼、土壤持水、下渗和蒸散发 等因素作用下的余额~产流过程 产生的径流从流域各处向流域出口断面汇集的过程~汇流过程
本章主要内容
基本要素(降水、土壤、下渗)
基本要素(降雨)
降水: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。
1.1 降雨的类型
一、按降雨的成因分类
① 气旋雨——随着气旋或低压过境而产生的雨。 非锋面雨(气压向低压区辐合引起气流上升产生降雨)
气旋雨
锋面雨
暖锋雨 冷锋雨
基本要素(降雨)
附:锋面雨的形成
定性:粗糙?细腻?
定量:土壤中各种不同粒径 的固体颗粒的组成比例。
基本要素(土壤)
Q:有哪些种不同粒径?
A:一般将土壤中固体颗粒的粒径分成砂粒、粉粒和粘粒
粒径标准有国际制、美国制、中国制等。
其中,国际制分级标准:
粘粒<0.002mm
粉砂0.02~0.002mm
砂粒2~0.02mm
基本要素(土壤)
凋萎含水量:植物根系无法从土壤中吸收水分,开始凋萎, 开始枯死时的土壤含水量称为凋萎含水量。
毛管断裂含水量:毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水 量。 田间持水量(field capacity):土壤中所能保持的最大毛管悬着 水量。 饱和含水量(soil moisture content saturation):土壤中所有孔 隙被水充满时的土壤含水量。
累积降雨 时段降雨
13:00
14:00 15:00
0
11.5 60.0
0
11.5 48.5
1
2
3
4
5
6
16:00
17:00 18:00
77.0
78.5 80.7
17.0
1.5 2.2
时 段
时 间 13:00 14:00 15:00
累积降雨 0 11.5 60.0
时段降雨 0 11.5 48.5
历 时 1 2 3
开始早 南方 结束迟 雨季 雨季长
我国东部地区主要雨带图
基本要素(降雨)
中国多年平均降水量图
南方降水量多,北方降水量少,自东南向西北递减;山区降水量比平原区多。 4~6月长江以南地区大暴雨,华南前汛期暴雨和江南梅雨期暴雨。7~8月随太平洋副热 带高压北抬西伸,江南梅雨期结束,川西、华北一带出现大暴雨,且东南沿海多台风 暴雨。9~11月,东北季风发生,雨区渐从南方撤出。
进行改正。
基本要素(降雨)
三、降水资料的插补
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 算时使用,需要对缺测资料进行插补。如A站1950年至今的 雨量系列中,缺1957、1958、1961年降雨资料,需要插补。
1. 算术平均法: PA = (P1+P2+…+Pn) /n 适用条件:插补站多年平均降水量与附近站多年平均 降水量相差<10%。
基本要素(降雨)
二、非一致降水资料的改正
B
说明自1985年起,

C
KC
逐年测到的降水量比原 来观测条件下观测到的 降水量减小了KC / KB倍, 为保持降水量资料的一
站 累 积 年 降 水 量
(mm)
85年 A
KB
至95年的 累积雨量
致性,可将85年后观测
的雨量按KB / KC的系数
邻近多站平均累积年降水量(mm)
累积降雨 48.5 65.5 77.0
雨 强 48.5 32.8 25.7
16:00
17:00 18:00
77.0
78.5 80.7
17.0
1.5 2.2
4
5 6
79.2
80.7 80.7
19.6
16.1 13.4
80
降雨强度与历时曲线
降水量(mm)
60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 时 间 6 7 8
相关文档
最新文档