工程水文及水利计算-第15讲

工程水文及水利计算,门宝辉可再生能源学院,提纲,第一章绪论第二章水循环及径流形成第三章水文资料的观测、收集与处理第四章水文统计基本知识第五章设计年径流及径流随机模拟（分3讲）第六章由流量资料推求洪水（分3讲）第七章流域产、汇流计算（分4讲）第八章由暴雨资料推求设计洪水（分3讲）第九章水文预报第十章水库兴利调节计算（分2讲）第十一章水电站的水能计算（分2讲）第十二章水库防洪计算（分2讲）,第七章目录,第七章流域产流、汇流计算概述7-1降雨径流要素的分析计算7-2流域产流分析与计算7-3流域汇流计算,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,瞬时单位线：是在瞬时(无限小的时段内)，流域上均匀的单位地面净雨所形成的地面径流过程线，通常以u(0,t)或u(t)表示。,瞬时单位线法汇流计算也是从线性系统出发探讨汇流过程的一种方法。目前我国使用的瞬时时段单位线是JE纳希(JENash)1957年提出的，可用数学方程式表示。,瞬时单位线的数学模型,纳希设想了一个流域汇流模型，将降雨产生洪水的过程概化为净雨经历n个相同的线性串联水库调节后，在出口断面形成的流量过程。所谓线性水库是指水库蓄水量Wi与泄洪量Qi之间呈线性关系，即。,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,瞬时单位线的数学模型,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,瞬时单位线的数学模型,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,瞬时单位线的数学模型,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,参数n、K的确定,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,参数n、K的确定,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,参数n、K的确定,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,利用矩法算出的n，K往往不是最终的成果，一般要利用计算出的n，K转换成时段单位线进行还原洪水计算，若还原洪水与实测洪水过程吻合不好时，应对n，K进行调整，直至两者吻合较好为止。,n，K代表流域的调蓄特性，对于同一流域，这两个数值比较稳定；如不稳定，可取若干次暴雨洪水资料进行分析，最后优选出n，K值作为该流域的参数。,参数n、K的确定,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,由瞬时单位线推求时段单位线,有了参数n和K，瞬时单位线也就确定了，但瞬时单位线是由瞬时净雨产生的，而实际应用时无法提供瞬时净雨，故在汇流计算时需将瞬时单位线转换成时段为t、净雨深为10mm的时段单位线。转换的方法也是利用S曲线，步骤如下：,（1）求瞬时单位线的S曲线，即求瞬时单位线方程的积分,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,由瞬时单位线推求时段单位线,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,将瞬时单位线转换成无因次时段单位线,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,将瞬时单位线转换成无因次时段单位线,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,将无因次时段单位线转换成10mm净雨的时段单位线,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,例7-4某流域F=805km2。有1964年5月1617日的一次降雨、洪水资料，试根据该次洪水的地面净雨和地面径流过程计算瞬时单位线的参数并换算成1h10mm的时段单位线。,计算步骤：,（1）选择流域上分布均匀、强度大的暴雨所形成的孤立洪水过程作为分析对象：,1964年5月1617日的一次降雨、洪水过程。,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,例7-4某流域F=805km2。有1964年5月1617日的一次降雨、洪水资料，试根据该次洪水的地面净雨和地面径流过程计算瞬时单位线的参数并换算成1h10mm的时段单位线。,计算步骤：,（2）计算本次暴雨的地面净雨和相应的地面径流量，两者总和应相等。见表7-12和表7-13。,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,例7-4某流域F=805km2。有1964年5月1617日的一次降雨、洪水资料，试根据该次洪水的地面净雨和地面径流过程计算瞬时单位线的参数并换算成1h10mm的时段单位线。,计算步骤：,（3）计算净雨和流量的一阶、二阶原点矩。计算时段的选择，对计算成果有一定影响，净雨过程和流量过程可以采用不同的时段。本例取时段长为1h。详见表7-12和7-13。,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,瞬时单位线的非线性改正,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,瞬时单位线的非线性改正,7-3流域汇流计算,1、地面径流的汇流计算,瞬时单位线法,在湿润地区的洪水过程中，地下径流的比重一般可达总径流量的2030，甚至更多。但地下径流的汇流速度远较地面径流为慢，因此地下径流过程较为平缓。,地下径流过程的推求可以采用地下线性水库演算法和概化三角形法。,7-3流域汇流计算,2、地下径流的汇流计算,地下线性水库演算法,7-3流域汇流计算,2、地下径流的汇流计算,地下线性水库演算法,7-3流域汇流计算,2、地下径流的汇流计算,【例题75】某站流域面积F5290km2，根据资料分析得fc=1.35mm/h，K下=9.5d=228h（由地下水退水曲线求得），试将1965年4月的一次地下净雨演算成地下径流的过程。,解：取计算时段t=6h，则由已知参数得：,取第一时段起始流量为零，可按上式逐时段计算地下径流过程。见表716。,地下线性水库演算法,7-3流域汇流计算,2、地下径流的汇流计算,地下线性水库演算法,7-3流域汇流计算,2、地下径流的汇流计算,概化三角形法,7-3流域汇流计算,2、地下径流的汇流