4工程水文-第四章-产汇流计算

第四章产汇流计算,降雨计算径流计算土壤含水量产流计算汇流计算,降雨计算,1、点降雨强度过程线降雨量累积曲线降雨强度历时曲线2、面面平均降雨量时面深关系曲线点面关系曲线,降雨强度过程线it,1,2,3,降雨强度历时曲线,历时t,i,0,不同场降雨,上包络线,面平均雨量,算术平均泰森多边形法等雨量线法P=(Pifi)/F,面平均雨量,时面深关系曲线历时面积降雨量,面积,雨量,3小时,6小时,12小时,3小时最大雨量等值线,中心,点面关系,面积等雨量线包围面积,P/Pc1.0,P/Pcn小时面雨量与暴雨中心雨量比值,取平均值,径流计算,暴雨=净雨=洪水实测出口断面流量过程线分割非本次降雨的流量划分地下径流,流量过程分割,t(h),Q(m3/s),基流,前,后,本次,径流分割,基流：汛前最枯流量或历年最枯流量平均退水曲线：,t,Q,平均退水曲线,下包线,Q(t)=Q(0)e-t/KgKg蓄水常数,径流深计算：R=(qiti)/F,划分地下径流,Q,t,地面,地下,土壤含水量：前期影响雨量Pa,t日无雨：Pa,t+1=KPa,t，消退系数KWM时，令Pa=WMWM流域最大蓄水量Pa初始值：日期向前推至很久无雨Pa=0或大雨过后Pa=WM,WM和K,WM各地区不同，WM确定：选久旱无雨时，降雨，全流域产流WM=P-R-EK确定：Et=Pa,t-Pa,t+1=Pa,t(1-K)=Wt(1-K)因为土壤蒸发规律中，近似E与W成正比E/EM=W/WM,带入上式K=1-EM/WMEM用实测水面蒸发能力，随季节晴雨不同,流域产流分析,蓄满产流与超渗产流,包气带,f,P,地面径流RS,E,表层流,地下径流,田间持水量,满,不满,蓄满产流,包气带,f,P,地面径流RS,E,表层流,地下径流,田间持水量,满,不满,超渗产流,包气带,f,P,地面径流RS,E,表层流,田间持水量,不满,降雨径流相关法:PPaR,R,P,0,0,Pa,20,60,100,P1=49mmP2=81mmPa=60mm先P1求R1再(P1+P2)(R1+R2)R2=(R1+R2)-R1,P1,R1,P1+P2,R1+R2,划分地下径流,总净雨量分割为地面净雨和地下净雨影响因素：土壤是否饱和产流面积稳定下渗率fc蒸发量雨强,初损后损法,确定初损I0确定后损率f推算,流量,降雨量,t,f,I0,I0,I0,W0,W0,参数i0,参数:月份,0,0,5,4,3,5,6,7,后损率f,0,tR,fmm/h,参数：初损雨强i0,5,4,3,算例(Pa,0=18.1mm),汇流计算,地面径流-单位线法：单位净雨产生的流量过程地下径流-线型水库汇流计算有关因素,等流时面积流达出口时间,dQ(t)=it-dF()Q(t)=0tdQ(t),单位线假定:倍比、叠加,10mm,t(h),h,qm3/s,单位线,实际过程,10mm20mm,0,1,2,3,4,q(t)第j时段净雨：qj(t)=q(t-j+1),hj=hj/10Q(t)=hjqj(t)j为降雨时段,1,2,3,1,2,3,根据实际净雨流量过程线推单位线,单位线的时段转换,10mm,6h,3h,t,t,t0,t,S(t),S(t-t),0,0,t,S(t),Qt(t)=S(t)-S(t-t)-,t0,t,算例,其他方法：dt0=1hdt=2hdt0=2hdt=1h,单位线存在的问题和解决,水流非线性，大洪水流速快，尖瘦净雨分布不均匀，暴雨中心位置，下则快地下径流的比重，大则慢解决：1、洪水分级分别定单位线2、按暴雨中心不同分别定单位线,地下径流汇流计算,线型水库法（略）Wg=kgQg等腰三角形法W=0.5QmTQm最大地下径流流量，可取地面径流终止点,简化法,Q,t,地面,地下,算例推求设计洪水,某中型水库，集水面积341km2最大1日设计点暴雨量296mm,点面折减系数0.92Pa=78mm,Im=WM=100mm,fc=1.5mm/h设计暴雨时程分配（t=6h）：,计算净雨,设计洪水过程推算表,瞬时单位线的概念,瞬时单位线是指在无穷小历时的瞬间，输入总水量为1且在流域上分布均匀的单位净雨所形成的流域出流过程线。,河道汇流,洪水流量演算,河段入流过程推算出流过程水量平衡Q上t-Q下t=S槽蓄方程S=f(Q),水量平衡示意图,0,t,Q,t,上,下,S,不稳定流量、稳定流、槽蓄量,Z下,S,涨洪,落洪,稳定流,SZ下绳套型SQ非线性多值函数多采用单值：非线性：S=KQm线性：S=KQ,柱蓄与楔蓄,S=SQ下+x(SQ上-SQ下)=,xSQ上+(1-x)SQ下),槽蓄量,Z下,Z上,柱蓄SQ下,楔蓄,SQ上,x(SQ下-SQ上),S=SQ下-x(SQ下-SQ上)=,xSQ上+(1-x)SQ下,公式,S=SQ下-x(SQ下-SQ上)=xSQ上+(1-x)SQ下S=SQ下+x(SQ上-SQ下)=xSQ上+(1-x)SQ下代入S=KQKQ=xKQ上+(1-x)KQ下实储流量：Q=xQ上+(1-x)Q下代入：水量平衡Q上t-Q下t=S=xKQ上+(1-x)KQ下=KxQ上+(1-x)Q下,公式,0.5(Q上1+Q上2)t-0.5(Q下1+Q下2)t=SQ下2=C0Q上2+C1Q上1+C2Q下1C0=(0.5t-Kx)/(K-KX+0.5t)C1=(0.5t+Kx)/(K-KX+0.5t)C2=(K-KX-0.5t)/(K-KX+0.5t)C0+C1+C2=1.0,计算x、K,SQ单值关系假定在稳定流基础上不稳定流中，只能通过X调整，让SQ满足单值线性关系假定不同X值，作SQ曲线若为单一直线关系，继续，否则重新定