工程水文学题库 第7章习题_流域产汇流计算

'问答题1.在进行流域产汇流分析计算时，为什么还要将总净雨过程分为地面、地下净雨过程?简述蓄满产流模型法如何划分地面、地下净雨?2.目前常用分割基流的方法有哪几种，简述其优缺点？答：有斜线分割法及水平分割法等。水平分割法简单认为洪水期间地下径流消退，与其补充是相等：斜线分割则认为洪水期间地下径流补充量大于地下径流消退量，对于大多数流域来说，这种认识较符合实际。3.何为前期影响雨量？简述其计算方法与步骤？答：前期影响雨量Pa是反映本次降雨之前流域土壤干湿程度的一种指标，因此对本次降雨的产流量将产生重要影响。Pa一般按下式计算：且其计算步骤如下：⑴确定流域蓄水容量Wm；⑵由蒸发资料和Wm确定土壤含水量消退系数Kt；⑶由降雨P、Wm和Kt按上式计算。4.简述流域土壤前期影响雨量折减系数的确定方法和步骤？答：⑴根据实测雨量资料确定流域的蓄水容量Wm；⑵根据蒸发资料计算流域多年平均的月平均日蒸散发能力Em；⑶以折减系数公式K=1-Em/Wm计算各月的K；⑷通过产流计算方案进一步优选。5.土壤前期影响雨量Pa的计算方法有哪几种，其原理和步骤？答：⑴用公式逐日计算，式中Pa,t+1、Pa,t分别第t+1天、第t天的前期影响雨量；Pt为第t天的降雨量；Wm为流域蓄水容量，K为折减系数。⑵按公式：Pa，t+1=Pa+Pt–Rt-Et逐日计算，式中Rt为Pt产生的径流量，Et为第t天的流域蒸散发量。6.何谓超渗产流，何谓蓄满产流，它们的主要区别是什么？答：不管当地的土壤含水量是否达田间持水量，只要降雨强度超过下渗强度就产生地表径流，称此为超渗产流。蓄满产流则是指一次降雨过程中，仅当包气带的含水量达田间持水量后才产流，且以后的有效降雨全部变为径流。可见这两种产流模式的主要区别在于，蓄满产流以包气带的含水量达到田间持水量（即蓄满）作为产流的控制条件，而超渗产流则以降雨强度大过于当地的下渗能力作为产流的控制条件，而不管蓄满与否。7.超渗产流和蓄满产流的地面径流形成条件是否相同，为什么？答：超渗产流与蓄满产流形成地面径流的条件基本相同，它们都是由超渗雨形成的地面径流，但蓄满产流模型计算超渗雨的下渗能力总是稳渗率fc，而用超渗产流模型计算地面径流，其中的下渗能力则不一定为fc。8.试述绘制降雨径流相关图（P~Pa~R）的方法步骤？答：⑴选取在流域上分布较均匀的，具有一定代表性的多场暴雨洪水资料和蒸发资料；⑵计算各场雨洪的流域平均雨量P和径流深R；⑶用若干场前期十分干旱的雨洪资料，分析计算流域的最大蓄水量Wm；⑷计算各场暴雨的前期影响雨量Pa,t；⑸以降雨量P为纵坐标,以径流深R为横坐标，把各次降雨的P和R对应点点在坐标纸上，并在该点上注明本次降雨开始时的Pa,t值,绘出Pa的等值线便得到一组按顺序排列的Pa等值线图,经检验合理后，即为P~aP~R相关图。9.简述流域蓄水容量Wm的确定方法？答：根据Wm的定义，当W0=0时，一次降雨可能发生的最大损失即为所求的Wm，一般从长期记录的雨洪资料中选择久旱无雨流域极为干燥时（W=0）又遇大雨，且雨后能使包气带蓄满（0-Wm）的降雨径流资料来推求,计算式为；Wm=P-R-E， 式中P、R、E分别为流域降雨量，P产生的总径流量和雨期蒸发量。此外也可以由雨洪资料通过优选得到。10.当一次降雨使流域蓄满后，按蓄满产流模型，写出一次降雨的水量平衡方程，并标明各项符号的物理意义？答：方程式为：R=P-（Wm-W0）式中R为流域总径流（R=Rg+Rs）：P为流域平均降雨量：W0为降雨开始时流域土壤蓄水量：Wm为流域蓄水容量。11.简述蓄满产流模型法由实测雨洪资料确定稳渗率fc的方法步骤？答：⑴由实测资料求次降雨的总径流深和地面、地下径流深R、Rs、Rg；⑵根据降雨径流相关图求总净雨过程Rl，注意一定使总净雨量与总径流深相等；⑶假定超渗时段m；结降雨过程（Pi-Ei），其中Pi、Ei分别为时段降雨量和蒸发量，然后按下式计算fc⑷检验超渗雨时段与非超渗雨时段是否与假设相符，若相符，fc即为所求。12.用流域平均降雨过程及流量资料分析稳渗率fc时，常会遇到各场洪水计算的fc变化较大，其原因何在？如何处理？答：这往往是由于流域降雨不均匀和各地降雨过程不一致所引起，此时，若能先假设fc分雨量站计算净雨，然后再求流域平均净雨,试算得fc，则可使各场洪水分析的fc比较稳定，然后取其平均值作为流域的fc。13.初损后损法的基本假定是什么？答：⑴可把一场降雨的损失过程概化成初损；后损两个阶段；⑵产流前损失为I0（初损）;产流后,当雨强i>f(平均下渗率),按f下渗,产生地面径流；否则，降雨全为损失，不产生地面径流。14.用初损后损法计算地面净雨时，需首先确定初损I0，试问：影响I0的主要因素有哪些？答：⑴前期流域蓄水量W0（或前期影响雨量Pa），W0大，流域湿润，初损I0小；I0大；⑵降雨初期平均雨强i0、i0大，易超渗，i0小；反之，i0大；⑶季节变化，月份不同，i0不同。15.按初损后损法，写出流域一次降雨产流的水量平衡方程式，并标明各项符号的物理意义？答：方程式为：R=P-I0-f*tcP式中R为流域平均地面净雨量；P为流域平均降雨量；I。为初损f为平均后损率；tc为产流历时；P为后期非超渗雨量。16.用初损后损法计算地面净雨时，需确定平均后损率f，试述影响f的主要因素是什么？答;⑴前期流域土壤蓄水量W0,Wo大,湿润,f小,反之,亦反;⑵超渗期雨量Pts,Pts大,地面积水多,f大,反之,亦反;⑶超渗历时ts，随t增长，f减小。17.常用的地下净雨汇流计算方法有哪几种？答：⑴联解地下水库的水量平衡方程及蓄泄方程，由地下净雨过程推求地下径流过程。⑵当产流计算不能给出地下净雨过程或地下径流甚小时，常用简化的方法计算，即以洪水的起涨流量为起点，把地下径流的涨水段概化一条上斜的直线或在洪水历时内概化为一条水平线。18.何谓等流时线，简述等流时线法汇流计算的方法步骤？答:等流时线是在流域上勾绘的至出口断面汇流时间t相等的若干等值线,每条等值线上各点的水质点,将经过相等时间t同时到达流域出口断面。19.简述时段单位线的定义及基本假定？答:时段单位线的定义,“流域上单位时段内均匀降单位净雨在流域出口断面所形成的地面径流过程线”。基本假定有二：⑴倍比假定；同一流域上，如两次净雨历时相等，且相应流量成比例，其比值等于相应的净雨深之比。⑵叠加假定：如净雨历时不是一个时段而是多个时段，则各时段净雨在流域出口形成的径流过程互不干扰，出口断面的流量过程等于各时段净雨所形成的流量过程相叠加。20.简述由实测雨洪资料分析时段单位线的基本步骤？答：⑴选择记录完整的、可靠的场次雨洪资料，作为分析对象；⑵ 将洪水过程线分割基流求出地面流量过程Qs（t）；并由产流方案求出相应暴雨的净雨过程Rs(t)；⑶根据单位线定义和倍比、叠加假定,由Rs(t)和Qs（t）推求单位线q(t)；⑷对求得的单位线q(t)进行合理检验和修正,得最终分析的单位线。21.为什么对一个流域各次暴雨洪水分析得到的单位线并不完全相同？答:由于单位线的两项假设和定义并不完全符合实际,只是近似的;所以在某一特定的流域上,由不同暴雨强度和暴雨中心位置形成的洪水过程分析得到的单位线形状也就不同。若时段平均降雨强度大,汇流速度快,单位线峰值就较高,峰现时间也较早。又如暴雨中心在下游,分析的单位线峰值就较高,峰现时间也较早。22.对于一个流域，影响时段单位线不同的主要因素是什么？答:⑴雨强;⑵计算时段△t;⑶暴雨中心位置。23.等流时线法和单位线法进行汇流计算，两者有何区别？答:用等流时线的概念进行汇流计算,忽略了流域的坡地汇流和河槽汇流的调蓄作用,把流域概化成一个理想平面。假定净雨在平面上做匀速运动,进而用等流时线把流域划分成若干个等流时块,每个等流时块上的净雨量产生的水量汇达出口断面,形成相应的洪水过程。而单位线法进行汇流计算,则是以流域出口断面的实测洪水过程和相应的流域降水过程资料分析单位线,然后用以推求洪水,因此在该方法中,已自然反映了流域的坡面和河槽的汇流和调蓄作用。所以,只要选取的暴雨洪水资料可靠,在推求单位线时考虑影响单位线形状的主要因素,在汇流计算时,根据情况予以选用,成果的精度往往令人满意。24.与等流时线法相比，用时段单位线法进行汇流计算有何优缺点？答：优点：单位线本身已经考虑了汇流速度及其变化以及河网调蓄等的综合影响,使用方便,汇流计算一般能取得较好的精度。缺点：单位线假定与实际不完全符合,降雨时、空分布不均匀对其影响较大实用中应认真处理。25.简述纳希瞬时单位线的定义及其基本假定？答：流域上瞬时（时段0t-0)单位入流在出口形成的地面径流过程线称瞬时单位线。其基本假定除与时段单位线的倍比假定,叠加假定相同外，还假定将流域对净雨过程的调节作用,简化为串联的许多相同的线性水库对入流的调节作用，若用n代表水库个数，k代表水库的蓄泄系数，则得到纳希瞬时单位线方程为：28.简述纳希瞬时单位线中的参数k,n对瞬时单位线形状的影响？答：当n、k减少时，u(0,t)的洪峰增高，峰现时间提前，反之，亦反。29.简述纳希瞬时单位线与时段单位线的主要异同点是什么？答：时段单位线是指在单位时段内流域上均匀降单位净雨在流域出口断面形成的地面径流过程线，而瞬时单位线则是指瞬间流域上均匀降单位净雨在流域出口形成的径流过程线。两者的基本假定相同，其差别在于前者是单位时段，并由经验曲线表示，后者是瞬时或无穷时段，其单位线用数学式表示，而数学表达式是通过将流域的调节作用概化为若干个串联特性相同的线性水库对入流的调节而推导出来的。30.蓄满产流模型中fc与超渗产流模型的初损后损法中的f？在概念上有什么区别？计算方法上有何异同？答：概念上的区别是fc表现的是流域稳定下渗率，f表现的是后损期间雨强超过下渗率的流域平均下渗率。在计算方法上，两者均采用试算的方式进行。其差异是在推求fc时应考虑流域上蓄满产流的面积；而推求f时不考虑流域上的产流面积，认为全流域面积均产流。'