工程水文学第七章流域产汇流计算

'第七章流域产汇流计算降雨P净雨R洪水Q（t）产流计算汇流计算产汇流计算@COPYRIGHT扬大陈平 第一节降雨径流要素计算一、次洪径流量计算一次洪水流量过程地面径流表层流径流地下径流前期洪水未退完的部分水量非本次降雨补给的深层地下径流本次洪水形成割除@COPYRIGHT扬大陈平 AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)F深层地下径流（基流）前期洪水未退完的部分本次降雨形成的径流过程@COPYRIGHT扬大陈平 AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)深层地下径流（基流）前期洪水未退完的部分本次降雨形成的径流过程FC’D’C′D′D的面积与AEF大约相等，ABCDFA≈ABCC′D′FEA1、次洪径流量的计算黄色的面积（ABCDFA）：@COPYRIGHT扬大陈平 2、水源的划分——斜线分割法地面径流壤中流地下径流直接径流本次洪水的径流过程上面从洪水过程中割除了基流和前期洪水的退水部分，得到本次洪水的径流过程。（1）退水天数分割@COPYRIGHT扬大陈平 Bt(h)Q(m3/s)本次降雨形成的径流过程直接径流地下径流N天深层地下径流（基流）ACD0@COPYRIGHT扬大陈平 （2）退水曲线分割t(h)Q(m3/s)01）流域退水曲线的制作取众多退水曲线的下包线采用透明坐标纸@COPYRIGHT扬大陈平 Bt(h)Q(m3/s)本次降雨形成的径流过程直接径流地下径流深层地下径流（基流）ACD0@COPYRIGHT扬大陈平 二、前期影响雨量（Pa）1、定义：降雨开始时，流域土壤的干湿程度（即土壤的含水量大小），即前期影响雨量Pa。3、作用：是影响降雨形成径流过程的一个主要因素。降雨开始前，土壤中的水份越多，下渗进土壤中的水分就少，产流量就越大。2、表示：前期影响雨量（Pa），单位：mm。土壤包气带土壤孔隙含水Pa@COPYRIGHT扬大陈平 4、前期影响雨量Pa的计算（2）如果第t日内有降雨Pt，但未产流，则：（3）如果第t日内有降雨Pt并产生径流Rt，则：注意：Pa≤Im，若计算出Pa>Im，则取Pa=Im。（1）如果第t日内无降雨，则：K——土壤含水量消退系数@COPYRIGHT扬大陈平 （1）流域最大蓄水量Im——流域蓄水容量湿润地区：Im=80~120mm。5、流域最大蓄水量Im和消退系数K（2）起始Pa值确定连续多日无雨时，Pa=0;连续多日大雨后，Pa=Im@COPYRIGHT扬大陈平 （2）消退系数K故又求得：一般与气象条件有密切关系。假定t日E与Pa成直线关系，如图。EPa0ImPa,tEtEm（3）Pa计算示意@COPYRIGHT扬大陈平 K6=1-5.6/100=0.944Pa=0.944*(100+14.7)=108.3>WM(100)Pa=0.944*100=94.4K7=1-6.8/100=0.932Pa=0.932*89.1=83.0Pa=0.932*83.0=77.4Pa=0.932*(77.4+20.2=90.9@COPYRIGHT扬大陈平 第二节产流计算一、产流模型1、蓄满产流：湿润地区，雨量充沛，地下水位较高，植被较好，包气带较薄，土壤缺水很容易被一次降水所充满，多余降水产生径流的产流模式。土壤包气带PaIm前期影响雨量缺水量数学模型：R=P-（Im-Pa）@COPYRIGHT扬大陈平 在干旱半干旱地区，地下水埋藏很深，流域的包气带很厚，缺水量大。不可能蓄满。2、超渗产流：只有当降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流，这种产流方式称为超渗产流。产流情况：当当当@COPYRIGHT扬大陈平 初渗阶段，降雨全部损失，不产流。i0f，产流Ri时，全部流域面积与部分净雨造峰。（2）当=时，全部流域面上的全部净雨造峰。（3）当<时，部分面积上的全部净雨造峰。四、等流时线法缺点（1）降雨分布不均匀问题未考虑；（2）流速变化问题；（3）河槽调蓄问题。@COPYRIGHT扬大陈平 第四节流域汇流计算方法之二——单位线法一、基本概念1932年美国，谢尔曼提出。1、单位线（UH,unithydrology）：流域上，单位时段内均匀分布的单位净雨所形成的流域出口断面地面径流过程线。单位净雨深：10mm时间h10mm流量m3/s△t2、表示q~t图表@COPYRIGHT扬大陈平 时段（3小时）12345678总计q(m3/s)01225181384080单位线表格表示：检验：二、单位线的基本假定1、倍比假定：如果单位时段内，净雨不是一个单位而是n个单位，则形成的流量过程是单位线的n倍。@COPYRIGHT扬大陈平 时间h10mm流量m3/s△t时间h19.7mm流量m3/s△tQmQmQm×19.7/10Q×19.7/10Qk@COPYRIGHT扬大陈平 2、叠加假定：如果净雨不是一个时段，而是m个时段,则形成的流量过程是m个时段净雨形成的部分流量过程错开时段叠加。时间h10mm流量m3/s△tQm10mm时间h流量m3/s△tQm△t△t@COPYRIGHT扬大陈平 上述假定就是把流域视为线性汇流系统。三、单位线的应用时间h流量m3/sQ1Q2Q3Q1+Q2+Q20000 时段单位线（m3/s）Rs（mm）部分径流（m3/s）总地面径流（m3/s）=5=10=810500281040432081080184126206.432.456312163162169.616.670024.86.801.61.600列表计算非常简单：倍比假定叠加假定 四、单位线存在的问题及处理方法1、洪水大小的影响大洪水，流速大，汇流较快，单位线尖瘦，峰高且峰现时间早。小洪水则相反。注意点：（1）单位线时段长必须与净雨时段长一致。如果不一致，要对单位线进行时段转换。单线时段转换方法见书本，不作介绍。处理方法：制作大小不同洪水的单位线，供选用。@COPYRIGHT扬大陈平 2、暴雨中心位置的影响单位线假定降雨在流域内分布均匀。实际上降雨分布是不均匀的。暴雨中心在上游的洪水，汇流路径长，受流域调蓄作用也大，洪水过程较平缓，单位线也平缓，峰低且峰现时间偏后。若暴雨中心在下游则相反。处理方法：制作不同暴雨中心洪水的单位线，供选用。@COPYRIGHT扬大陈平 第五节洪水过程线计算地面净雨Rs（t）净雨过程R（t）暴雨P（t）地下净雨Rg（t）地面径流Qs（t）地下径流Qg（t）洪水过程Q（t）P~R相关图净雨分割等流时线法或单位线法简化三角形法相加下面介绍@COPYRIGHT扬大陈平 一、地下径流过程计算方法：简化三角形法@COPYRIGHT扬大陈平 （1）求W下（三角形面积）（3）取（2）地下净雨量（4）求得：      从而得到：@COPYRIGHT扬大陈平 二、洪水过程不是简单的加，如何加？时段（4h）1234降雨（mm）8361610净雨（mm）332148例如：某流域，fc=1mm/h。某次降雨的Pa=65mm。该次降雨过程见下表，求该次降雨形成的洪水过程。Rg（t）（mm）3444Rs（t）（mm）028104@COPYRIGHT扬大陈平 时段(4h)单位线（m3/s）Rs（mm）部分径流（m3/s）地面径流过程（m3/s）地下径流过程（m3/s）洪水过程（m3/s）28mm10mm4mm102800002151037.5037.5845.538042241502391625542158.8806144.824168.851233.6213286.632118.66822.4128.442.84082.8738.484.821.24869.280033.26.25662.2901.21.26465.21000707011...6212............. T面T下地面径流地下径流tQQm下@COPYRIGHT扬大陈平 Bt(h)Q(m3/s)直接径流地下径流CD0深层地下径流（基流）@COPYRIGHT扬大陈平 本章完！@COPYRIGHT扬大陈平'