普通水文氣象學(xué)期末復(fù)習(xí)匯總

普通水文氣象學(xué)期末復(fù)習(xí)匯總第一章：緒論什么是水文氣象學(xué)？水文氣象學(xué)是研究陸地和大氣之間水和能量的產(chǎn)生、存在、運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化的科學(xué)。他連接到地球科學(xué)、大氣科學(xué)以及海洋科學(xué)，共同構(gòu)造一個(gè)完整的地球科學(xué)水循環(huán)圈科學(xué)體系，水文氣象學(xué)科是這科學(xué)的結(jié)合部。水文氣象學(xué)的研究?jī)?nèi)容？（其中前兩個(gè)為實(shí)習(xí)內(nèi)容）可能最大洪水（PFP）和可能最大降水（PMP）PMP：一年的特定時(shí)間中，在特定地點(diǎn)給定時(shí)段內(nèi)、在某一設(shè)計(jì)流域上或者給定的暴雨面積下，氣象上所可能降下的最大雨量。不考慮長(zhǎng)期的氣候變化趨勢(shì)。構(gòu)造水文氣象一致區(qū)（目的是尋找一種可靠的頻率估計(jì)方法）陸氣雙向反饋機(jī)制山洪泥石流預(yù)警預(yù)報(bào)單獨(dú)開(kāi)課水文氣象集合預(yù)報(bào)單獨(dú)開(kāi)課第二章水文循環(huán)和能量循環(huán)水文循環(huán)的過(guò)程自然界的水在太陽(yáng)能和大氣運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，不斷從水面、陸面和植物莖面通過(guò)蒸散發(fā)以水汽的形式進(jìn)入大氣圈。在適當(dāng)?shù)臈l件下，大氣圈中的水汽可以凝結(jié)成水滴。通過(guò)降水的形式返回地表。到達(dá)地面的水汽在分子力毛管力等作用下滲入地下，另一部分在重力作用下進(jìn)入江河湖泊進(jìn)入海洋，還有一部分通過(guò)逸散重新回到大氣圈。滲入地下的那部分水再經(jīng)由蒸散發(fā)返回大氣圈或者以地下水的形式排入江河湖泊，最終匯入海洋。這樣永無(wú)休止的循環(huán)過(guò)程就是水文循環(huán)。大循環(huán)和小循環(huán)大循環(huán)：海陸間循環(huán)，發(fā)生在海洋與陸地之間的水文循環(huán)。小循環(huán)：內(nèi)循環(huán)，發(fā)生在海洋和大氣之間或者陸地與大氣之間（海洋內(nèi)循環(huán)和陸地內(nèi)循環(huán)）水文循環(huán)的內(nèi)因和外因內(nèi)因：水的固液氣三態(tài)變化外因：太陽(yáng)輻射（水文循環(huán)的動(dòng)力）地心引力（水體流動(dòng)的動(dòng)力）水文循環(huán)的意義將各種水體組合成連續(xù)統(tǒng)一的水泉，聯(lián)系四大圈層成為統(tǒng)一相互聯(lián)系和制約的整體。具有全球意義的能量傳輸過(guò)程海陸間聯(lián)系的重要紐帶塑造地表形態(tài)水能夠周而復(fù)始的被利用人類社會(huì)對(duì)于水文循環(huán)的影響河流污染、海洋污染、改變植被狀況、貯水量下降和鹽漬化等水文循環(huán)的尺度全球水文循環(huán)流域和區(qū)域水文循環(huán)水土植系統(tǒng)水文循環(huán)水量平衡方程的基本原理和基本方程原理：質(zhì)量守恒定律，地球上任何地段和圈層都是開(kāi)放系統(tǒng)，有水分的輸入還有輸出。收入的水量和支出的水量比等于該地段該時(shí)段水量的差額。通用方程：（P+R表+R地下）-（E+R’表+R地下’+q）=Δs海洋：（P+R表+R地下）-E=Δs陸地外流區(qū)：（P）-（E+R’表+R地下’）=Δs陸地內(nèi)流區(qū)P-E=Δs全球：P-E=0太陽(yáng)輻射的三種削弱吸收反射散射大氣窗口的定義以及應(yīng)用大氣窗口：是指太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣層未被反射、吸收和散射的那些透射率高的輻射波段范圍。應(yīng)用：衛(wèi)星遙感（紫外可見(jiàn)光中紅外是許多衛(wèi)星傳感器的常用波段）全球和中國(guó)總輻射的特點(diǎn)最大值出現(xiàn)在西藏青海新疆，黃河流域次之。最小值出現(xiàn)在四川盆地東南部。除川黔地區(qū)外，全國(guó)大部分地區(qū)從東向西增加。西部地區(qū)分布于海拔高度一致。地面輻射和大氣輻射名詞解釋大氣總輻射Q=直接輻射S+散射輻射D地面輻射：在吸收太陽(yáng)輻射的同時(shí)，地面也按其本身溫度不斷的向外發(fā)射的長(zhǎng)波輻射大氣輻射：大氣在吸收地面長(zhǎng)波輻射的同時(shí)，按本身溫度發(fā)射的長(zhǎng)波輻射。大氣逆輻射：大氣輻射中一部分逸散到宇宙空間，另一部分投向地面，地面部分稱~地面有效輻射：地面所放出的輻射量和地面吸收的大氣逆輻射之差F溫室效應(yīng)大氣強(qiáng)烈的吸收地面的長(zhǎng)波輻射而增溫，并又以大氣逆輻射的形式返回給地面一部分，對(duì)地表有保溫效應(yīng)，這成為大氣的溫室效應(yīng)又稱花房效應(yīng)。凈輻射的定義和特點(diǎn)凈輻射R：地面收入的輻射與支出的輻射差額R=(S+D)(1-r)-Fr為地面反射率特點(diǎn)顯著的晝夜變化，白天R>0顯著的季節(jié)變化隨緯度改變 第三章降水降水的定義大氣中的液態(tài)水滴或冰雪顆粒，在重力作用下，克服空氣阻力從空中降落到地面的現(xiàn)象稱作降水。形成降水的幾個(gè)要素物質(zhì)條件：有凝結(jié)核和水汽來(lái)源動(dòng)力條件：氣流抬升作用，上升氣流無(wú)法支持重力。降水的幾種天氣系統(tǒng)鋒面氣旋切變線鋒面寒潮臺(tái)風(fēng)低窩高空槽降水的不同分類方法按照雨量劃分：種類24h降雨量12h降雨量目視特征小雨小于10mm小于5mm雨滴清晰可辨地全濕無(wú)積水中雨10~255~15雨滴成線雨滴四濺有雨聲地面塊狀積水大雨25~5015~30雨滴模糊成片四濺很高雨聲澈烈暴雨50~10030~70雨如傾盆，雨聲猛烈，積水形成特別快，下水道往往來(lái)不及排泄，常有外溢現(xiàn)象大暴雨100~20070~140特大200+140+按照降雨的性質(zhì)分連續(xù)性間歇性陣性按照降雨動(dòng)力冷卻條件分：名稱含義特征氣旋雨氣旋或者低氣壓過(guò)境帶來(lái)的降雨包括鋒面雨和非鋒面雨中國(guó)各地鋒面雨占年降雨量的60%以上對(duì)流雨地面受熱升溫，下層空氣膨脹和上層空氣形成對(duì)流作用，下層暖濕空氣至高空遇冷凝結(jié)所形成的降雨多發(fā)生在午后，強(qiáng)度大面積小歷時(shí)短，常伴有雷電。臺(tái)風(fēng)雨熱帶海洋上的風(fēng)暴登陸大陸所引起的降雨降雨不均，暴雨強(qiáng)度極大，歷時(shí)有短有長(zhǎng)，很容易造成大的洪水災(zāi)害。地形雨由于地形的抬升作用導(dǎo)致的降雨成為地形雨地形雨常隨著高度的增加而增加，地形雨如不結(jié)合對(duì)流雨或氣旋雨雨勢(shì)一般不會(huì)很強(qiáng)。按照降雨量和降雨過(guò)程分名稱定義特征暴雨24h>50mm,12h>30mm,1h>30mm歷時(shí)短、強(qiáng)度大、籠罩面積不大暴雨型霪雨冷暖氣團(tuán)之間鋒面交綏或暖濕氣團(tuán)上升形成的降雨歷時(shí)較長(zhǎng)，往往長(zhǎng)達(dá)幾晝夜，降雨強(qiáng)度變化劇烈，平均強(qiáng)度大，個(gè)別時(shí)段降水強(qiáng)度可能很大，常造成災(zāi)害性洪水。霪雨同上，通常也是由鋒面所致的降水歷時(shí)長(zhǎng)但強(qiáng)度小，期間可能斷斷續(xù)續(xù)，空氣濕度大，籠罩面積大。降水的基本要素降雨量降雨歷時(shí)降雨強(qiáng)度降雨面積暴雨中心降雨相關(guān)的圖和線時(shí)段降雨量柱狀圖：時(shí)段降雨量與相應(yīng)時(shí)段之間的關(guān)系圖降雨量累計(jì)過(guò)程線：從降雨開(kāi)始至某時(shí)刻的降雨量與該時(shí)刻時(shí)間之間的關(guān)系圖降雨量累計(jì)過(guò)程線割線的斜率即為時(shí)段平均降雨強(qiáng)度！降雨強(qiáng)度歷時(shí)關(guān)系曲線：降雨強(qiáng)度與相應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系線（單減）等雨量線的繪制降雨要素綜合曲線DAD線降雨要素綜合曲線分別對(duì)不同歷時(shí)的等雨量線點(diǎn)繪降雨深度與面積關(guān)系降水的監(jiān)測(cè)器測(cè)法：稱重式翻斗式虹吸式多普勒雷達(dá)測(cè)雨衛(wèi)星預(yù)報(bào)將于資料的一致性檢驗(yàn)方法雙累計(jì)曲線法：被檢驗(yàn)雨量站的累積降雨量和周圍若干雨量站平均值累計(jì)雨量。為了避免偶然性因素的干擾，只有在曲線的坡度變化顯著，且坡度轉(zhuǎn)折有5年以上資料時(shí)，方可使用雙累積曲線進(jìn)行一致性的識(shí)別和修正。資料的插補(bǔ)方式算術(shù)平均法比例法等雨量線法降水的統(tǒng)計(jì)分析位置特征參數(shù)：平均數(shù)中位數(shù)眾數(shù)形狀特征參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)差離勢(shì)系數(shù)偏態(tài)系數(shù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)量：P-III相關(guān)系數(shù)（r樣本相關(guān)系數(shù)）自相關(guān)系數(shù)（不同時(shí)刻間的相關(guān)性）重現(xiàn)期：某一水文事件的取值在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)平均多少年出現(xiàn)一次，又稱多少年一遇。（枯水期設(shè)計(jì)頻率要求大于50%）年暴雨量統(tǒng)計(jì)資料的選取方式年最大系列AMS年多次系列PDS年超大系列AESAES步驟先從n年數(shù)據(jù)中找抽具有n個(gè)事件的正常AMS，選擇其中最小值作為閾值，創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)據(jù)系列，這個(gè)系列有n1個(gè)事件等于或者大于閾值，n1個(gè)事件中的前n個(gè)成為AES 面平均降雨量計(jì)算方法方法適用條件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)算術(shù)平均法區(qū)域面積不大，地形起伏較小，雨量站分布比較均勻。計(jì)算簡(jiǎn)單對(duì)所有雨量站采取同樣的權(quán)重，無(wú)法考慮降雨的空間變化。泰森多邊形(畫(huà)、算)雨量站分布不均勻計(jì)算簡(jiǎn)單權(quán)重系數(shù)是固定的，不能反映空間分布復(fù)雜多變的特點(diǎn)等雨量線法（算）足夠多的雨量站資料和地形資料。理論完善，考慮降雨空間不均的問(wèn)題不同場(chǎng)次的降雨面積權(quán)重是變化的，所以每次將于都需重新繪制等雨量線，工作量大距離平方倒數(shù)法足夠多的雨量站資料和地形資料（改變了站與站之間雨量呈線性變化的假設(shè)）便于計(jì)算機(jī)的處理，可作為分布式模型輸入。計(jì)算過(guò)程復(fù)雜第四章暴雨暴雨定義日降水量50~100ml。但是暴雨標(biāo)準(zhǔn)有時(shí)也采用幾個(gè)小時(shí)或者幾天的降雨量。6h50ml黃色預(yù)警3h50ml橙色預(yù)警3h100ml紅色預(yù)警暴雨的研究意義研究意義：洪水災(zāi)害是經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重對(duì)社會(huì)影響最大的自然災(zāi)害；水利工作的任務(wù)；對(duì)于河流防汛和水利水電工程規(guī)劃有重要作用；在水利水電工程建設(shè)中有意義。雨量研究有以下獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：雨量站密集資料系列長(zhǎng)；降水受人類影響??；降雨資料適宜地區(qū)綜合；可適應(yīng)大流域的洪水預(yù)報(bào)、工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行需求。暴雨的研究?jī)?nèi)容大氣科學(xué)方向：偏向于水汽輸送、輻合、降水形成等天氣分析和暴雨預(yù)報(bào)方法。水文學(xué)方向：研究以實(shí)用性的設(shè)計(jì)暴雨為主，探討暴雨有關(guān)因子的分布規(guī)律和地形氣象對(duì)于暴雨的影響我國(guó)暴雨分布概況多年均值分布：24h50ml，西藏東南部——青藏高原——秦嶺——陰山——大興安嶺暴雨極值分布：小面積雨量超過(guò)美國(guó)和印度，長(zhǎng)歷時(shí)小于印度暴雨季節(jié)變化：6月最大，江南華南；7月華北淮河云南；8月東北黃河；9月東南沿海中國(guó)區(qū)域性暴雨概況45兩廣6江浙（又作6浙閩）；7江8河9回頭。名稱時(shí)間地點(diǎn)特征華南前汛期4月前后兩廣福建湖南江西南部受西風(fēng)帶環(huán)流影響，產(chǎn)生降雨系統(tǒng)主要是鋒面、切變線、、低渦、南支槽。歷時(shí)最短不足1d，長(zhǎng)的可達(dá)5~7d，強(qiáng)度很大。200~400很平常，有時(shí)可達(dá)800ml江淮初夏梅雨期6月中旬~7月下旬長(zhǎng)江中下游和淮河流域連續(xù)的特殊陰雨，降雨范圍廣，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，暴雨過(guò)程頻繁，洪澇災(zāi)害的集中時(shí)段。一般持續(xù)25d左右，最長(zhǎng)可達(dá)60d，6d以下稱作空梅北方盛夏暴雨7月下旬至8月華北和東北江南天氣由副熱帶高壓控制，華北東北開(kāi)始暴雨。強(qiáng)度大，降水范圍小，24h一般可達(dá)300~400ml，山地迎風(fēng)坡可達(dá)2000ml華南后汛期暴雨9月至10月兩廣和福建這一階段的暴雨主要由熱帶氣旋造成，而受影響的主要地區(qū)為我國(guó)東南沿海一帶，熱帶氣旋暴雨是造成我國(guó)沿海地區(qū)洪澇災(zāi)害和風(fēng)暴潮災(zāi)害的重要因素。華西秋季暴雨9~10月山西甘肅云貴川暴雨中心位于四川東北部大巴山一帶，降水范圍大持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，降雨強(qiáng)度一般。西北暴雨按日雨量計(jì)算80%的站沒(méi)有50ml/d但是由于柔易出現(xiàn)相對(duì)歷時(shí)較長(zhǎng)的降水，所以經(jīng)常發(fā)生暴雨災(zāi)害。將于頻數(shù)從東南和西北向中間減少，向山脈集中。區(qū)域性暴雨出現(xiàn)在冷風(fēng)云帶和對(duì)流云團(tuán)的疊加區(qū)?？山涤炅康亩x及評(píng)估方法（絕熱過(guò)程）定義：垂直空氣柱全部水汽凝結(jié)后在氣柱底面形成的液態(tài)水的深度。可降水量并不是真正完全可降的，暴雨往往不僅依靠當(dāng)?shù)氐目山邓浚捎锰娇蘸偷孛媛饵c(diǎn)資料計(jì)算。探空法利用以下公式：Δ定義補(bǔ)充：絕熱過(guò)程，系統(tǒng)與外界無(wú)熱量交換的過(guò)程；干絕熱過(guò)程，沒(méi)有相變的絕熱過(guò)程；假絕熱過(guò)程，水汽凝結(jié)后脫離氣塊而下降，潛熱用于加熱氣塊，過(guò)程不可逆。露點(diǎn)法步驟：（1）利用高度——溫度圖將該地露點(diǎn)溫度轉(zhuǎn)換為海平面露點(diǎn)值。（2）利用可降水量計(jì)算表查出海平面至200hpa的可降水量（3）計(jì)算海平面到地面的可降水量（4）兩者相減影響水汽輸送的因素，我國(guó)水汽輸送的特點(diǎn)影響因素：大氣環(huán)流：大氣環(huán)流決定全球流場(chǎng)和風(fēng)速場(chǎng)，進(jìn)而影響全球的水汽分布變化和水汽輸送的路徑和強(qiáng)度。大氣環(huán)流改變則風(fēng)場(chǎng)改變水汽輸送改變。地理緯度：地理緯度影響輻射的平衡值，影響氣溫和水溫的緯向分布，進(jìn)而影響蒸發(fā)以及空中水汽含量的緯向分布，基本規(guī)律為緯度越高水汽越少。海陸分布：海洋是水汽的主要源地，因而距海遠(yuǎn)近直接影響空中的水汽含量的多少。海拔高度和地形屏障：隨著地表高度增加，近地層濕空氣逐漸變薄，水汽含量相應(yīng)減少。其次是垂直于氣流運(yùn)動(dòng)方向的氣流運(yùn)動(dòng)的山脈常常成為阻隔暖濕氣流的屏障，使迎風(fēng)坡多為多雨區(qū)，背風(fēng)坡多為少雨區(qū)。我國(guó)特點(diǎn)：（1）存在三個(gè)來(lái)源水汽流，極低氣團(tuán)，南海，孟加拉灣。（2）既有大氣平均環(huán)流引起的平均輸送（風(fēng)場(chǎng)），又有移動(dòng)性渦度輸送（濕度梯度，東南沿海到中部腹地有重要作用）（3）地理位置和海陸分布與地貌（青藏高原以北緯向，以南經(jīng)向。秦嶺淮河是輻合帶，由東南向西北遞減）（4）水汽輸送場(chǎng)在垂直分布上有明顯差異（低層大氣經(jīng)向輸送明顯，850hpa復(fù)雜，700hpa淮河分為兩側(cè)，類似切邊，500hpa緯向分布）暴雨的物理上限（1）大氣環(huán)流對(duì)于水汽熱量和能量具有自動(dòng)調(diào)整功能。（2）海水溫度不可能過(guò)高，使得水汽有限（3）從長(zhǎng)期的氣候變化來(lái)看，降水具有周期性震蕩，在有限范圍內(nèi)波動(dòng)暴雨的成因充沛的水汽，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和不穩(wěn)定的大氣層結(jié)（位勢(shì)不穩(wěn)定能量的觸發(fā)和再生）地形對(duì)于暴雨的作用抬升（引發(fā)重力波，中尺度擾動(dòng)）觸發(fā)（釋放不穩(wěn)定能量產(chǎn)生對(duì)流）縮窄五場(chǎng)典型暴雨的簡(jiǎn)介35.7長(zhǎng)江中游五峰大雨（低渦，迎風(fēng)坡地形）63.8海河流域特大暴雨（東亞倒槽西南渦北上穩(wěn)定的天氣形勢(shì)）75.8河南省特大暴雨（臺(tái)風(fēng)登陸三面環(huán)山地形氣象預(yù)報(bào)不準(zhǔn)建壩思想錯(cuò)誤）67.10臺(tái)灣新寮暴雨（臺(tái)風(fēng)北部的東風(fēng)帶喇叭口地形）09.8莫拉克臺(tái)風(fēng)暴雨（臺(tái)風(fēng)的特別路徑充足的水汽和地形）第五章設(shè)計(jì)暴雨的估算為什么要由暴雨推求設(shè)計(jì)洪水（1）流量觀測(cè)資料往往比雨量觀測(cè)資料少，在缺乏實(shí)測(cè)流量的資料室，無(wú)法直接由流量資料推求洪水。（2）洪水主要由暴雨產(chǎn)生，從本質(zhì)上講由暴雨推求洪水與由洪水資料直接推求洪水，與由暴雨資料的間接推求二者應(yīng)該是完全一致的。直接法和間接法相互檢驗(yàn)有益于提高設(shè)計(jì)洪水成果的有效性。（3）大規(guī)模的人類影響破壞了流量資料系列的一致性，而資料的還原和修正的難度很大。而雨量資料系列的一致性一直較好，可以解決流量資料不一致的問(wèn)題。由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水的步驟防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的定義在水利工程主體建筑物的防洪設(shè)計(jì)工作中，采用統(tǒng)一規(guī)定的洪水頻率作為備用方案的依據(jù)，成為防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)頻率、設(shè)計(jì)值定義設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：工程規(guī)模，用概率來(lái)描述未來(lái)各種大小的洪水出現(xiàn)的可能性。設(shè)計(jì)頻率：在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中表達(dá)某一定大小洪水出現(xiàn)的可能性稱為設(shè)計(jì)頻率。設(shè)計(jì)值：與設(shè)計(jì)頻率相對(duì)應(yīng)的值稱作設(shè)計(jì)值。頻率計(jì)算的定義、基本問(wèn)題和主要問(wèn)題頻率計(jì)算是一種利用一個(gè)或者數(shù)個(gè)樣本推求總體概率分布的統(tǒng)計(jì)方法。選配一條與經(jīng)驗(yàn)頻率配合最好的理論曲線并確定參數(shù)為什么要研究設(shè)計(jì)點(diǎn)的暴雨量暴雨頻率分析是設(shè)計(jì)暴雨估算的中心內(nèi)容。在小流域可以以點(diǎn)帶面，在中等流域若僅有流域中心點(diǎn)雨量資料，那么在求出其設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量之后，通過(guò)點(diǎn)的關(guān)系轉(zhuǎn)換可得到設(shè)計(jì)面暴雨量。點(diǎn)暴雨頻率計(jì)算的一般方法、插補(bǔ)延展、特大值改正與處理（1）統(tǒng)計(jì)選樣長(zhǎng)歷時(shí)1、3、7、15、30天短歷時(shí)1、3、6、12、24小時(shí)（2）暴雨資料的查補(bǔ)和延展（r>0.9時(shí)可以借用、平均、等值線圖、暴雨移置）（3）特大值的改正與處理（關(guān)鍵在于重現(xiàn)期）（4）經(jīng)驗(yàn)頻率公式、線性和參數(shù)估計(jì)（5）成果的合理性檢查地方綜合法推求點(diǎn)暴雨頻率曲線（等值線圖法和分區(qū)綜合法）等值線圖法的一般方法：對(duì)當(dāng)?shù)氐谋┯晏匦杂幸欢私?，結(jié)合天氣分析對(duì)暴雨的成因路徑地形等影響進(jìn)行分析，選取若干年的資料，在地形圖上繪制等值線圖，還可以將統(tǒng)計(jì)參數(shù)繪制在上面。勾繪曲線時(shí)注意各站統(tǒng)計(jì)參數(shù)之間的差別：臨站暴雨特性差別和各統(tǒng)計(jì)計(jì)算的抽樣誤差。選取長(zhǎng)系列站，統(tǒng)一起迄年限，選取高代表性時(shí)段。當(dāng)?shù)玫紺v后用比值求出CsXp=x（1+CvOp）面暴雨量頻率計(jì)算（直接法和間接法）當(dāng)設(shè)計(jì)流域雨量站過(guò)少，大多數(shù)雨量站系列過(guò)斷，各站資料不同期時(shí)采取間接法。一般步驟求出流域中心設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量，建立點(diǎn)面關(guān)系將點(diǎn)暴雨量折算成設(shè)計(jì)面暴雨量（1）定點(diǎn)定面關(guān)系當(dāng)流域中心有長(zhǎng)系列資料且有一定均勻其他站發(fā)布，找出Xo~Xf關(guān)系。當(dāng)本流域中心點(diǎn)外無(wú)其他雨量資料時(shí)，在鄰近地區(qū)找具備資料條件的流域，做Xo/Xf~f曲線。（繞中心點(diǎn)做同心圓，統(tǒng)計(jì)同心圓面積f面平均雨量Xf和中心雨量Xo，根據(jù)點(diǎn)距綜合出Xo/Xf~f曲線）（2）動(dòng)點(diǎn)動(dòng)面關(guān)系：以暴雨中心點(diǎn)面關(guān)系代替定點(diǎn)定面關(guān)系，以流域中心設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量及地區(qū)綜合的暴雨中心點(diǎn)面關(guān)系去求設(shè)計(jì)面暴雨量。（由于暴雨中心和暴雨分布不盡相同是變化的，所以稱為動(dòng)點(diǎn)動(dòng)面關(guān)系）方法：做每場(chǎng)雨的等值線圖，對(duì)第i場(chǎng)雨做Xo/Xf~f曲線，n場(chǎng)雨綜合取外包線。第六章蒸散發(fā)的概念水分子從物體表面向大氣逸散的現(xiàn)象稱作蒸散發(fā)，是蒸發(fā)和植被散發(fā)的總稱。蒸散發(fā)過(guò)程是水汽進(jìn)入大氣的基本而唯一的過(guò)程。是水文循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。蒸散發(fā)面的類型主要蒸散發(fā)類型蒸發(fā)面：水面冰雪土壤植物流域蒸散發(fā)類型：蒸發(fā)包括水面土壤和植被截留蒸發(fā)控制條件（蒸散發(fā)率蒸散發(fā)能力）（1）供水條件：蒸發(fā)面上的水分多寡；不同蒸發(fā)面的供水條件不同。水面有足夠水分，裸土表面只有當(dāng)土壤含水量達(dá)到田間持水量時(shí)才有足夠的水分用以蒸發(fā)。（2）能量供給條件：蒸發(fā)面上水分子獲得的多少，是否有足夠的能量使水分子脫離蒸發(fā)面，主要依靠太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈溫度就升高，飽和差就增大，蒸發(fā)速度就增大。太陽(yáng)輻射和緯度、晝夜、季節(jié)有關(guān)。對(duì)于植物散發(fā)，太陽(yáng)輻射和溫度還能影響生理作用。（3）動(dòng)力條件：水汽分子擴(kuò)散的作用，取決于大氣水汽含量梯度；上下層空氣之間的對(duì)流作用由于蒸發(fā)面氣溫高于上層氣溫所致；空氣的湍流擴(kuò)散作用。蒸散發(fā)率：對(duì)蒸發(fā)現(xiàn)象的定量描述，指單位時(shí)間內(nèi)從單位面積土壤表面或植物葉面以及水面上所消耗的水量。蒸散發(fā)能力：在充分供水情況下，單位時(shí)間內(nèi)從單位面積逸散到大氣中的水分子數(shù)與從空氣中返回到蒸發(fā)面的水分字?jǐn)?shù)的差值，之和能量條件和動(dòng)力條件有關(guān)。水面蒸發(fā)的概念在水體的表層，動(dòng)能較大的分子有可能客服周圍的水分子吸引逸出出面，成為水汽分子進(jìn)入水面上方的大氣中。水面蒸發(fā)的影響因素和計(jì)算、測(cè)量方法影響因素：氣象因素（太陽(yáng)輻射、溫度、濕度、氣壓風(fēng)速等）水體自身因素影響（水面大小及形狀、水深、水質(zhì)等）其中太陽(yáng)輻射是蒸發(fā)所需要的能量來(lái)源，影響獲得的能量；溫度影響分子運(yùn)動(dòng)的快慢；制度影響飽和差。水面越大蒸發(fā)越慢，水面越凸蒸發(fā)越快。計(jì)算方法：空氣動(dòng)力學(xué)法彭曼公式經(jīng)驗(yàn)公式測(cè)量方法：器測(cè)法水汽壓與氣溫之間的關(guān)系（水汽壓、飽和水汽壓、飽和差）水汽壓e：空氣中水汽部分作用在單位面積上的壓力。用于度量空氣中的水汽含量，水汽壓值較大時(shí)，表示空氣中水汽含量較多。飽和水汽壓e0：在一定溫度下，水汽達(dá)到飽和時(shí)所差生的壓強(qiáng)成為飽和水汽壓。飽和差e0-e：在一定的溫度條件下，飽和水汽壓與實(shí)際水汽壓之差為飽和差。相對(duì)濕度e/e0：在一定的溫度條件下，飽和水汽壓與實(shí)際水汽壓之百分比為飽和差土壤蒸發(fā)的定義土壤中的水分從土壤表面進(jìn)入大氣的過(guò)程。土壤蒸發(fā)影響土壤含水量的變化，使土壤失水的干化過(guò)程，是水文循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。土壤蒸發(fā)的條件（1）有能量供給，提供土壤水分汽化所需的能量。（2）土壤表面的水汽壓高于大氣水汽壓。（3）土壤表層能持續(xù)得到土壤深層的水分，即滿足蒸發(fā)的水分供給條件。土壤蒸發(fā)過(guò)程和影響因素氣象因素（日照、濕度、溫度、風(fēng)速）土壤特性（土壤孔隙性）供水條件（土壤含水量、地下水位）土壤蒸發(fā)的測(cè)定方法水量平衡法器測(cè)法經(jīng)驗(yàn)公式法土壤水分類型和測(cè)定方法吸濕水模狀水毛管水重力水測(cè)定方法：烘箱法紅外線法酒精燃燒法電石法中子散射法土壤水分的表示方法質(zhì)量含水量體積含水量（可表征對(duì)孔隙的填充程度）土壤蒸發(fā)的三個(gè)階段階段水量特征影響因素穩(wěn)定蒸發(fā)階段（毛管水運(yùn)動(dòng)）大于田間持水量水分源源不斷通過(guò)毛管作用補(bǔ)充；有多少水分進(jìn)入大氣就有多少?gòu)膬?nèi)部輸送補(bǔ)充土壤的蒸發(fā)能力，太陽(yáng)輻射空氣濕度風(fēng)速等氣象條件蒸發(fā)率降低階段（薄膜水）小于田間持水量但是大于毛管斷裂含水量毛管連續(xù)狀態(tài)遭到破壞，通過(guò)毛管輸送到土壤表面的水分不斷減少，蒸發(fā)隨含水量的減少而減少。蒸發(fā)量大小取決于含水量的大小擴(kuò)散控制階段（液態(tài)水運(yùn)動(dòng)停止）小于毛管斷裂含水量毛管水呈不連續(xù)狀態(tài)存在于土壤中，毛管作用向土壤表面輸送水分機(jī)制完全被破壞蒸發(fā)速率小而穩(wěn)定不受影響森林蒸散發(fā)概念和類型從森林植被向大氣輸送的水汽通量，是森林整體熱量平衡和水量彭亨的一項(xiàng)重要因子，包括所有物理蒸發(fā)和生理蒸騰。蒸發(fā)包括土壤、葉片和植物體上截留的蒸發(fā)；蒸騰包括葉片氣孔和皮孔散發(fā)出的水分。森林蒸散發(fā)對(duì)緩洪、水源涵養(yǎng)有重要作用。類型：植物散發(fā)林地地面蒸發(fā)植被冠層截留散發(fā)森林蒸散發(fā)中不同類型蒸發(fā)的影響因素類型影響因素和機(jī)理 氣孔蒸騰光照:促進(jìn)氣孔開(kāi)啟；溫度：溫度升高蒸騰增多土壤含水量；根對(duì)水分的吸收；CO2濃度：低濃度促使氣孔張開(kāi)植物本身的生理特性（植物的蒸騰系數(shù)=蒸騰量/干物質(zhì)量）風(fēng)：微風(fēng)有利于蒸騰，強(qiáng)風(fēng)蒸騰降低；空氣相對(duì)濕度：越大越弱林地地面蒸發(fā)林冠郁閉度林分結(jié)構(gòu)（以上三點(diǎn)是林地蒸發(fā)量小于裸地的原因）水汽壓蒸發(fā)面溫度水分供給日照氣溫濕度風(fēng)速植被冠層截流蒸發(fā)樹(shù)種郁閉度林齡土壤中可利用水分輻射：低于1.5°C植物停止生長(zhǎng)高于40°C氣孔喪失調(diào)節(jié)能力。風(fēng)速流域蒸散發(fā)的概念、影響因素、規(guī)律和計(jì)算方法定義：流域上不同蒸發(fā)面的蒸發(fā)和散發(fā)的總和成為流域蒸散發(fā)，也叫流域總蒸發(fā)。植物散發(fā)和土壤蒸發(fā)合稱為流域總蒸發(fā)。土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)是決定性因素。影響因素：可供政法的水量大氣湍流擴(kuò)散能力植被類型生長(zhǎng)情況可提供的能量微觀機(jī)理：土壤植被大氣的相互作用；宏觀機(jī)理：能量平衡和水量平衡。規(guī)律：（1）十分濕潤(rùn)時(shí)按照蒸發(fā)能力蒸發(fā)（2）較為干燥，但是大雨毛管斷裂含水量時(shí)，隨土壤含水量的減少而減少（3）小于毛管斷裂含水量大于凋萎系數(shù)時(shí)，植物的蒸騰比重增加（4）小于凋萎系數(shù)時(shí)，植物枯死不再散發(fā)，僅剩微量土壤蒸發(fā)計(jì)算方法：水量平衡法波文比能量平衡法空氣動(dòng)力學(xué)法渦度相關(guān)法等全球、我國(guó)蒸散發(fā)分布情況全球：赤道大兩級(jí)小，夏季大于冬季，中午大于凌晨我國(guó)：多年平均總蒸散發(fā)量360mm，占降水量的55.6%；時(shí)空分布主要取決于各地的熱量收支和水分供應(yīng)，與年降水分布相似，自東南向西北遞減；北方地區(qū)50~500，南方500~900mm之間，臺(tái)灣高達(dá)1000mm。第七章陸面——大氣耦合反饋土壤濕度的概念和表示方法土壤濕度時(shí)陸氣相互作用中一個(gè)關(guān)鍵因子，影響著氣候系統(tǒng)中很多過(guò)程與反饋。一般用體積比來(lái)量化土壤濕度。飽和帶和非飽和帶的概念地下水界面把土壤剖面劃分為飽和帶和非飽和帶。當(dāng)水充滿土壤的全部孔隙土壤處于飽和，則稱飽和帶，其中水分稱飽和水，即一般所指的地下水。二相系統(tǒng)當(dāng)土壤孔隙沒(méi)有被填滿，土壤處于非飽和狀態(tài)，稱非飽和帶或者包氣帶，其中水成為非飽和土壤水，即一般的土壤水。三相系統(tǒng)根系區(qū)是植被所能到達(dá)的地帶，是蒸騰作用的水汽來(lái)源，也是生態(tài)活動(dòng)頻發(fā)場(chǎng)所，位于非飽和帶。凈輻射的支出、陸面能量的平衡（潛熱顯熱土壤熱通量波文比）凈輻射Rn=潛熱λE+顯熱H+土壤熱通量G名稱定義特征潛熱溫度不變條件下，物質(zhì)發(fā)生相變而吸收或者放出的熱量。此處指液相水到氣相水吸收的能量。洋面大于陸面；陸面越濕潤(rùn)越大；大洋上隨維度上升而減小；我國(guó)緯向分布低值在塔里木盆地。顯熱因?yàn)槲镔|(zhì)升降溫而吸收或者釋放的能量，溫度變化易被人感知永遠(yuǎn)是地面到大氣；氣候越濕潤(rùn)越?。谎竺嫔献畲笾翟诒卑肭蛭鞅辈看笱?，赤道最??；我國(guó)北高南低分布，塔里木最大，川黔最小。土壤熱通量存儲(chǔ)在土壤中的能量白天表層向深層，夜晚深層向表層。日均熱通量=0；影響土壤溫度高低的變化波文比=顯熱、潛熱可以描述空氣的穩(wěn)定狀況。波文比越大，感熱越大，空氣越不穩(wěn)定。陸面水量平衡、土壤濕度如何控制能量循環(huán)和水循環(huán)（1）如果土壤濕潤(rùn)，則蒸散發(fā)旺盛，潛熱是凈輻射的主要能量支出方式；用于大氣增溫的顯熱少，氣溫較低。并且在一定條件下引起局地降水。冷濕天氣（2）如果土壤干燥，則蒸散發(fā)很少，凈輻射主要以顯熱的方式支出，用于大氣增溫，則氣溫較高。干熱空氣。正負(fù)反饋的概念當(dāng)一初始物理過(guò)程觸發(fā)了另一過(guò)程變化，這種變化反過(guò)來(lái)又對(duì)初始過(guò)程產(chǎn)生影響，稱反饋?zhàn)饔萌绻摲答佋鰪?qiáng)了系統(tǒng)響應(yīng)稱正反饋；如果減弱了系統(tǒng)響應(yīng)稱負(fù)反饋。蒸散發(fā)的基本機(jī)制，與凈輻射和土壤濕度之間的關(guān)系基本機(jī)制：凈輻射驅(qū)動(dòng)能量（驅(qū)動(dòng)）；土壤濕度提供物質(zhì)基礎(chǔ)（限制）。定義，蒸散發(fā)所消耗的潛熱占凈輻射份額EF圖7.6當(dāng)土壤濕度超過(guò)臨界值crit水量充足，蒸散發(fā)取決于輻射，能量限制型土壤濕度低于臨界值crit凈輻射為土壤蒸散發(fā)提供充足能量，水分不足限制增散發(fā)，稱濕度限制型土壤濕度低于凋萎點(diǎn)wilt水完全被鎖住，無(wú)蒸散發(fā)土壤濕度對(duì)大氣降水的反饋機(jī)制兩步過(guò)程：土壤水分通過(guò)蒸散發(fā)變成水汽，水汽凝結(jié)成為大氣降水。吸收潛熱——釋放潛熱兩種反饋方式直接反饋：由蒸散發(fā)而來(lái)的水汽一部分成為大氣降水落回地面；強(qiáng)調(diào)直接轉(zhuǎn)化而來(lái)；土壤濕度高則降水多；所謂水文小循環(huán)。一般發(fā)生在干濕氣候之間的過(guò)渡帶，土壤既不過(guò)干也不過(guò)濕。過(guò)干蒸發(fā)量過(guò)低，過(guò)濕不受土壤濕度影響構(gòu)不成反饋。間接反饋：蒸散發(fā)不作為降水的直接水汽來(lái)源，而是改變邊界條件（如水汽飽和度）使其降水，間接激發(fā)降水事件又稱激發(fā)機(jī)制；主要水汽來(lái)源是海陸間大氣環(huán)流，由于蒸散發(fā)引起降水；濕度與單次降水量無(wú)關(guān)，與一時(shí)段內(nèi)降水頻率和多次降水的總量有關(guān)。美國(guó)東部和墨西哥地區(qū)夏季午后土壤濕度比溫度對(duì)降水的反饋機(jī)制更強(qiáng)。OTHER5章為什么要由暴雨推求設(shè)計(jì)洪水？流量觀測(cè)資料往往比雨量觀測(cè)資料少，在缺乏實(shí)測(cè)流量資料時(shí)，往往直接由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水洪水主要是由暴雨產(chǎn)生的，從本質(zhì)上講由洪水資料直接推求洪水，與由暴雨資料間接推求，兩者應(yīng)該是一致的。直接法和間接法相互檢驗(yàn)，有益于提高設(shè)計(jì)洪水成果的可能性。3.大規(guī)模的人類影響，破壞了流量資料系列的一致性，而資料的還原難度很大，而雨量資料系列的一致性較好，可以避開(kāi)流量資料不一致的問(wèn)題。由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水的步驟（輸入暴雨資料）-暴雨量頻率計(jì)算-典型暴雨過(guò)程放大-產(chǎn)匯流計(jì)算防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：在防洪設(shè)計(jì)工作中，采用統(tǒng)一規(guī)定的洪水設(shè)計(jì)頻率p，作為選用方案的依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：用概率來(lái)描述未來(lái)各種大小洪水出現(xiàn)的可能性設(shè)計(jì)頻率：在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中表達(dá)一定大小洪水出現(xiàn)的可能性設(shè)計(jì)值：與設(shè)計(jì)頻率相對(duì)應(yīng)的值頻率計(jì)算：一種利用一個(gè)或數(shù)個(gè)樣本來(lái)推求總體概率分布的統(tǒng)計(jì)方法基本問(wèn)題：主要問(wèn)題：理論頻率的真值永遠(yuǎn)不知道無(wú)法通過(guò)理論分析的途徑來(lái)選擇一條擬合資料最佳的分布曲線為什么要研究設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量？在小流域，可以點(diǎn)代面；在中等流域，若僅有流域中心點(diǎn)雨量資料，那么在求出其設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量后，通過(guò)點(diǎn)面關(guān)系轉(zhuǎn)換可得到設(shè)計(jì)面暴雨量6章蒸散發(fā)：水分子從物體表面向大氣逸散的現(xiàn)象蒸散發(fā)面的類型：水面蒸發(fā)，冰雪蒸發(fā)，土壤蒸發(fā)，植被蒸發(fā)，流域蒸發(fā)主要蒸散發(fā)類型：除冰雪外控制條件：供水條件：蒸發(fā)面上的水分多寡，不同蒸發(fā)面的供水條件不同能量供給條件：蒸發(fā)面上水分獲得能量多少，是否有足夠的能量使水分子脫離蒸發(fā)面，主要來(lái)自太陽(yáng)輻射動(dòng)力條件：蒸發(fā)面上空水汽輸送的速度蒸散發(fā)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間從單位面積土壤表面或植物葉面以及水面所消耗的水量蒸散發(fā)能力：蒸發(fā)面供水不受限制，也就是供水充分的條件下，單位時(shí)間從單位蒸發(fā)面面積逸散到大氣中的水分子數(shù)與從空氣中返回到蒸發(fā)面的水分子數(shù)之差值水面蒸發(fā)概念：在水體的表層，動(dòng)能較大的分子，有可能克服周圍水分子的吸引而逸出水面，成為水汽分子進(jìn)入水面上方的大氣中，接近水面的水汽分子，有可能相互碰撞而改變運(yùn)動(dòng)方向或受水面水分子的吸引而進(jìn)入水中。兩者的差額，即為水面蒸發(fā)。主要影響因素氣象因素：太陽(yáng)輻射，溫度，濕度，氣壓，風(fēng)速等水體自身因素：水面大小及形狀，水深，水質(zhì)等計(jì)算方法測(cè)量方法水汽壓與溫度的關(guān)系（水汽壓，飽和水汽壓，飽和差）高溫時(shí)飽和水汽壓大，空氣中能夠容納的水汽量多，因而能使原來(lái)已經(jīng)處于飽和狀態(tài)的蒸發(fā)面變?yōu)槲达柡蜖顟B(tài)，重新出現(xiàn)蒸發(fā)；相反，如果降低飽和空氣的溫度，飽和水汽壓減小，原來(lái)空氣中水汽容納不下，多余的水汽就會(huì)凝結(jié)出來(lái)隨著溫度的升高，飽和水汽壓按指數(shù)規(guī)律增大。水汽壓：空氣中水汽部分作用在單位面積上的壓力。它用于度量空氣中水汽含量，水汽壓值大時(shí)，表示空氣中水汽含量多飽和水汽壓：在一定溫度下，水汽達(dá)到飽和時(shí)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)飽和差：在一定溫度條件下，飽和水汽壓與實(shí)際水汽壓之差土壤蒸發(fā)定義：土壤中的水分從土壤表面進(jìn)入大氣的過(guò)程。蒸發(fā)條件：有能量供給，提供土壤水分汽化所需的能量土壤表面的水汽壓高于大氣水汽壓土壤表層能持續(xù)得到土壤深層的水分，即滿足蒸發(fā)的水分供給條件蒸發(fā)過(guò)程第一階段：穩(wěn)定蒸發(fā)階段（毛管水運(yùn)動(dòng)）土壤含水量大于田間持水量，供水充分土壤蒸發(fā)能力：土壤在充分供水條件下的蒸發(fā)量，受太陽(yáng)輻射能量，空氣濕度，風(fēng)速等氣象條件影響第二階段：蒸發(fā)率降低階段（薄膜水運(yùn)動(dòng)）土壤含水量小于田間持水量，毛管連續(xù)狀態(tài)遭到破壞，輸送水分減少，蒸發(fā)減少蒸發(fā)量的大小主要決定于土壤含水量第三階段：擴(kuò)散控制階段（液態(tài)水運(yùn)動(dòng)停止）土壤含水量小于毛管斷裂含水量后，土壤中的毛管水不再呈連續(xù)狀態(tài)，依靠毛管作用向土壤表面輸送水分的機(jī)制遭到完全破壞。此后，土壤水分只能以膜狀水或汽態(tài)水形式向土壤表面移動(dòng)，土壤蒸發(fā)很小而且比較穩(wěn)定。影響因素氣象因素：日照，溫度，濕度，風(fēng)速土壤特性：土壤孔隙性供水條件:土壤含水量，地下水位測(cè)定方法：水量平衡法經(jīng)驗(yàn)公式法器測(cè)法：烘箱法，紅外線法，酒精燃燒法土壤水分類型：吸濕水，薄膜水，毛管水，重力水表示方法:質(zhì)量含水量：土壤中水分的質(zhì)量與干土質(zhì)量的比值體積含水量：指單位土壤總?cè)莘e中水所占的容積百分比測(cè)定方法：經(jīng)典烘干法，張力法，電阻法，中子法，駐波比法，光學(xué)測(cè)量法森林蒸散發(fā)概念：森林蒸散發(fā)是森林植被向大氣輸送的水分通量，包括森林植被群落中的全部物理蒸發(fā)和生理蒸騰類型植被散發(fā)：林木的蒸騰作用是土壤水通過(guò)植物體并主要經(jīng)由葉片中的氣孔以及水蒸氣狀態(tài)散失到大氣中的過(guò)程類型：皮孔蒸騰，氣孔蒸騰氣孔蒸騰的影響因素：內(nèi)因：氣孔，樹(shù)齡，植物生態(tài)型外因：光照，風(fēng)，溫度，土壤含水量，空氣相對(duì)濕度，CO2濃度，根對(duì)水分的吸收林地地面蒸發(fā)：森林內(nèi)的地表溫度高于近地面的大氣溫度，地表是水分將會(huì)轉(zhuǎn)變成水蒸氣散發(fā)于空中的現(xiàn)象類型：包括林地土壤蒸發(fā)量，枯葉落葉層蒸發(fā)量，枯落物層的蒸發(fā)量影響因素：受到水汽壓，蒸發(fā)面溫度，以及蒸發(fā)面供給水量的影響，前兩者又受到日照，氣溫，濕度，風(fēng)速等環(huán)境因子的左右；林地蒸發(fā)量明顯地小于裸地植被冠層截留蒸發(fā)：植被冠層攔截大氣降水并最終蒸發(fā)的過(guò)程森林蒸發(fā)是森林生態(tài)系統(tǒng)向大氣的總水汽