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水文学概论:降水特征的表示方法

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4.3等雨量线示意图图4.4雨强-历时曲线示意图4.降水特性综合曲线常用的降水特性综合曲线有以下3种。由图4.4可知,同一场降雨过程中的雨强随着历时的增加而减小,不同场降雨因降雨过程不同,因而雨强-历时曲线也不同。

水文学概论:降水特征的表示方法

为了充分反映降水的空间分布与随时间的变化规律,常用降水过程线、降水累积曲线、等雨量线以及降水特性综合曲线表示。

1.降水过程线

图4.2 某水文站的一次降雨过程

以一定时段(小时、日、月或年)为单位所表示的降水量(或降水强度)随时间的变化过程线称为降水过程线。一般以时段平均雨强或时段降水量为纵坐标,以时段数表示的时间为横坐标,绘制柱状图表示,如图4.2所示。当时段很小并趋于零时,柱状图就变为光滑曲线,即为瞬时雨强过程线,如图4.2中的虚线所示。降水过程线是流量测验资料合理性检查、分析流域产流、汇流与洪水的最基本资料。此曲线只包含降水强度、降水时间,而不包含降水面积。此外,如果用较长时间为单位,由于时段内降水量可能时断时续,因此过程线往往不能反映降水的真实过程。

2.降水累积曲线

累积降水量指自降水开始至各时刻降水量的累积值。降水累积曲线是累积降水量随降水历时的变化曲线。该曲线以时间为横坐标,以降水量的累积值为纵坐标,如图4.2中的实线所示。自记雨量计记录纸上的曲线,即是降水量累积曲线。曲线上某一个时段的平均斜率为该时段内的平均降水强度,即

如取时段很短,即Δt→0,则可得出瞬时雨强i,即

如果将相邻雨量站同一次降水的累积曲线绘在一起,可以用于分析降水的空间分布与时间上的变化特征。

3.等雨量线

等雨量线是指某个时段或某一次流域内降水量相等点的连线,如图4.3所示。等雨量线图的做法与地形图上的等高线做法类似。等雨量线综合反映了一定时段内降水量在空间上的分布情况,按各时段顺序降雨量绘制的一系列等雨量线图还能反映暴雨中心的移动路径。等雨量线是研究降雨分布、暴雨中心移动以及计算流域面平均雨量的工具。但在绘制等雨量线时,要求有足够的且控制性较好的雨量站点,这样才能真实地反映降雨的空间分布,如测点稀少或控制性不好,不能反映暴雨中心的极大值或暴雨的极小植,则所绘制的等雨量线其真实性很差,利用价值不大。地形和降水关系密切,在绘制等雨量线时应考虑其影响。另外,从等雨量线图上可以查取各地的降水量,以及降水的面积,但无法判断出降水强度的变化过程与降水历时。

图4.3 等雨量线示意图(单位:mm)

图4.4 雨强-历时曲线示意图(www.xing528.com)

4.降水特性综合曲线

常用的降水特性综合曲线有以下3种。

(1)雨强-历时曲线。对于一场暴雨,选定不同的历时,分别统计各选定历时内的最大平均雨强,如图4.4(a)所示,然后在方格纸上以雨强为纵坐标,历时为横坐标,点绘如图4.4(b)所示的雨强-历时曲线。由图4.4(b)可知,同一场降雨过程中的雨强随着历时的增加而减小,不同场降雨因降雨过程不同,因而雨强-历时曲线也不同。雨强-历时曲线可用以下经验关系表示

式中 t——降雨历时,h;

s——暴雨参数,又称雨力,相当于t=1h的雨强;

n——暴雨衰减指数,一般为0.5~0.7;

it——相应历时t的平均降雨强度,mm/h。

这个经验公式应用非常广泛,小汇水面积的设计暴雨和设计洪水计算、城市排水系统设计等都会采用。

(2)降雨深-面积关系。在一定历时降雨量的等雨量线图上,从暴雨中心开始,分别计算每一条等雨量线所包围的面积及该面积的平均降雨深。以降雨深为纵坐标,面积为横坐标,点绘而成的关系曲线,称为降雨深-面积关系曲线。这是反映同一场降水过程中,降雨深与降雨面积之间对应关系的曲线,一般规律是面积越大,平均降雨深越小,如图4.5所示。

(3)降雨深与面积和历时关系线。如果分别对不同历时的等雨量线图点绘降雨深与面积关系曲线,则可以得到一组以历时为参数的降雨深与面积关系曲线,如图4.6所示。该曲线簇称为降雨深与面积和历时关系曲线,简称时-面-深关系曲线。其一般规律是:面积一定时,历时越长,平均雨深越大;历时一定时,则面积越大,平均雨深越小。

图4.5 雨深-面积曲线示意图

图4.6 雨深-面积-历时曲线示意图

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