水文学-第5章

2020/5/121降水资料第五章的收集与整理2020/5/122•了解雨量资料的形成与整理•掌握暴雨强度公式及地方性参数的推求•了解等值线图的用法•了解我国降水量的分布情况重点2020/5/123§5—1降水降水——是从云中降落到地面的雨、雪、雹、霰的总称。一、降水的观测1、降水量的表示方法——可用降落在不透水平面上的雨水深度（以毫米计）来表示。2020/5/1243、降雪量的表示方法——用融化后的雪水深度表示2、观测降水量的仪器自记雨量计雨量器器测法自记雨量计简图2020/5/125二、降水特征降水量降水面积暴雨中心降水历时降水强度降水三要素2020/5/126降水量——降落在不透水层平面上的雨水深度。降水历时——一次降水所经历的时间。降水强度——单位时间内的降水量。（1）平均降水强度：tpiDD=（2）瞬时降水强度：dtdptpit=DD=D0lim单位：年、月、日、时、分。2020/5/127§5—2降水分布1、点降水量——由雨量站观测的降水量称点降水量，简称点雨量。2、面雨量——某区域的平均降水量。一、利用点雨量资料计算面雨量资料的方法2020/5/1283、由点雨量换算面雨量的方法1算数平均法2加权平均法（泰森多边形法）3等雨量线法适用于流域内雨量站较多，分布均匀，且各站有长期的暴雨实测资料。4距离平方倒数法5—6式2020/5/129==ninFPnPPPnP1211)(1（1）算数平均法特点：计算方法简单，但精度差。（2）加权平均法（泰森多边形法）===niiniininnFFfPFfPffPfPfPP11122115—4式2020/5/1210（3）等雨量线法FfPPffPPPniiininiiiF==11111225—5式将某场雨的各站实测水量标在地形图上，作等雨量线，两条等雨量线间的面积与两侧雨量均值相乘，即得该面积上的平均雨量。方法2020/5/1211二、多年平均最大24小时降水量如果缺乏自记雨量计记录资料，可据测站的日降水资料推求日最大降水量的多年平均值，从而推求短历时暴雨强度。一般可据各地区《水文手册》查相关图表三、我国年降水量分布自阅2020/5/1212§5—3点雨量资料的整理1、暴雨标准雨水排除系统所要排除的雨水，绝大部分是在短时间内完成的，属于暴雨性质。自阅2020/5/12132、资料整理（1）在自记雨量计记录纸上选出每场暴雨进行分析。——可分别按历时为5，10，15，20，30，45，60，90，120分钟。如表5—3（2）绘制相应的暴雨强度i～历时t关系曲线。图5.102020/5/12143、自记雨量计记录见p147图5.10曲线的意义：水平延伸处，表示无雨。曲线最陡处，表示降雨强度最大。2020/5/12154、注意（2）由自记雨量计记录推求短历时暴雨公式，一般应有20年以上记录年数，最少也应有10年以上的自记雨量记录（若只有10年或略长于10年时，资料应连续）。（1）当集水面积较小时，可不计历时为90，120分的暴雨强度。一次降雨中途间断超过120分时，应作两次降雨。2020/5/1216（3）制作暴雨强度i～降雨历时t～暴雨重现期T的统计表时，T可分别取0.25，0.33，0.5，1，2，3，5，10等年的暴雨强度。暴雨重现期——指在非常长的年代中，暴雨强度i等于或大于某一定值的降雨重复出现一次平均所需年数。若设计采用的重现期大于资料记录年限，应借助于理论频率曲线，通过适线，求出不同历时t的暴雨强度i和次频率的关系。将不同历时的理论频率曲线绘制在同一机率格纸上，从曲线上找出不同重现期的暴雨强度，再绘制暴雨强度i～降雨历时t～暴雨重现期T的统计表。2020/5/1217§5—4暴雨强度公式的推求一、暴雨强度公式的关系曲线确定由暴雨强度i降雨历时t重现期T2020/5/1218暴雨的地方性参数i——任意时段t内最大平均暴雨强度n——暴雨衰减指数b——时间参数A——雨力（mm/min，mm/h）1、当i～t点绘在对数坐标纸上是非直线时，可按下式计算：nbtAi)(=5.8式2020/5/12192、当i～t是直线时，可按下式计算：ntAi=5—9式)lg1(1TcAA=5—10式3、雨力A与重现期T的关系式：以上三式在《室外排水设计规范》中被推荐为雨水量计算标准公式。2020/5/12204、暴雨强度i与流量q的换算关系：据此绘制全国参数等值线图nbtTcAq)()lg1(1671=5—11式2020/5/1221公式变换后得：tnAilglglg-=TBATcAAlg)lg1(11==又：B=A1C二、公式中参数的推求ntAi=2020/5/1222系数的求解方法：1、图解法：（1）将历年自记雨量计记录的资料整理成表格i～t～T；（2）以T为参数，绘制i～t，并点绘在双对数坐标纸上；（3）将历时相同的各组i求出平均值，并点绘在坐标纸上方，绘出一条直线；（4）参照（3）所画出的直线斜率，将各组i～t点绘成斜率相等的直线；（6）找出特殊点，计算系数。（5）在半对数坐标纸上，点绘A～T，目估一条直线；2020/5/12232、最小二乘法(自阅)——当点据比较散乱时，目估的直线误差较大，可用此法。（1）n值的计算：2211)lg(lg)lg(lglglgttmtimtin-*-*=∑∑∑∑2mnnT=∑对应于一个重现期T的n值。对应于多个重现期，可取平均值作公式中的n。2020/5/1224（2）A值的计算：)lglg(1lg1=tnimA对应于一个重现期T的A值。m2——重现期的总项数。m1——降雨历时的总项数；（3）A1及B的计算：见5—20式5—19式2020/5/1225nbtAi)(=三、公式中参数的推求可用试摆法使之成为直线试摆法——即对某一重现期的曲线，保持纵坐标Lgi，在横坐标上调整，使lgt变为lg（t+b），若能使各点连成直线，则b值即为所求。不同的重现期各有适合的b值2020/5/1226方法：（3）求得n，再调整b，A，直到最后求得A1，B，C。（1）用公式5—17（p153）求参数n。（2）t+b=1时，lgi=lgA，即i=A。例：略2020/5/1227四、利用等值线图求暴雨强度小流域暴雨强度公式其中：n、A可从地区性水文手册上查出。1、水文研究所推荐的全国统一公式形式ntAi=2020/5/12282、公式用于小流域暴雨计算时，nbtAi)(=可采用以下方法（1）将其概化为两条不同斜率的直线，以历时1小时为转折点，将其分为长、短历时。（2）由此可将公式简化为nbtAi)(=ntAi=2020/5/1229（3）两条直线对应两个斜率：长历时为n2短历时为n1（4）若地区性的资料有t0=1小时A1%、n1、n2的等值线图，则可查用。2020/5/1230（5）若无此资料，可查我国最大24小时降雨量等值线图。如图5.16（p167）3计算A：1先由图查得，Cv24值2再计算24,24PKPpp=24PnpPA-=1,2424