工水文学 第七章流域产汇流计算

1、第七章第七章 流域产汇流计算流域产汇流计算 降雨降雨p净雨净雨r洪水洪水q（t）产流计算汇流计算产汇流计算产汇流计算copy right 扬大陈平扬大陈平第一节第一节 降雨径流要素计算降雨径流要素计算一、次洪径流量计算一、次洪径流量计算一次洪水流量过程一次洪水流量过程地面径流地面径流表层流径流表层流径流地下径流地下径流前期洪水未退完的部分水量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非本次降雨补给的深层地下径流本次洪水形成本次洪水形成copy right 扬大陈平扬大陈平aegbchidt(h)q(m3/s)f深层地下径流（基流）深层地下径流（基流）前期前期洪水洪水未退未退完的完的部

2、分部分本次降雨形成的径流过程本次降雨形成的径流过程copy right 扬大陈平扬大陈平aegbchidt(h)q(m3/s)深层地下径流（基流）深层地下径流（基流）前期前期洪水洪水未退未退完的完的部分部分本次降雨形成的径流过程本次降雨形成的径流过程fcdcddcdd的面积与的面积与aefaef大约相等，大约相等，abcdfaabccdfeaabcdfaabccdfeacopy right 扬大陈平扬大陈平地面径流地面径流壤中流壤中流地下径流地下径流直接径流直接径流本次洪水的径流过程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，得到退

3、水部分，得到本次洪水的径流过程本次洪水的径流过程。（1）退水天数分割）退水天数分割copy right 扬大陈平扬大陈平bt(h)q(m3/s)本次降雨形成的径流过程本次降雨形成的径流过程直接径流直接径流地下径流地下径流n天2 . 084. 0fn 深层地下径流（基流）深层地下径流（基流）acd0ftqfwr6 . 3/copy right 扬大陈平扬大陈平（2）退水曲线分割退水曲线分割t(h)q(m3/s)01 1）流域退水曲线的制作）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采用透明坐标纸copy right 扬大陈平扬大陈平bt(h)q(m3/s)本次降雨形成的径流过程本次降

4、雨形成的径流过程直接径流直接径流地下径流地下径流深层地下径流（基流）深层地下径流（基流）acd0ftqfwr6 . 3/copy right 扬大陈平扬大陈平二、前期影响雨量（二、前期影响雨量（pa）1 1、定义：、定义：降雨开始时，降雨开始时， 流域土壤的干湿程度（即流域土壤的干湿程度（即 土壤的含水量大小），即土壤的含水量大小），即前期影响雨量前期影响雨量pa。 3 3、作用：、作用：是影响降雨形成径流过程的一个主要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，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。下渗进土壤中的水分就少，产流量

5、就越大。 2 2、表示：、表示：前期影响雨量（前期影响雨量（pa），单位：），单位：mm。土壤土壤包气带包气带土壤孔土壤孔隙含水隙含水pacopy right 扬大陈平扬大陈平4 4、前期影响雨量、前期影响雨量papa的计算的计算tatakpp,1,（2）如果第）如果第t日内有降雨日内有降雨pt，但未产流，则：，但未产流，则：)(,1,ttatappkp（3）如果第）如果第t日内有降雨日内有降雨pt并产生径流并产生径流rt，则：，则：)(,1,tttatarppkp注意：注意：paim，若计算出，若计算出paim，则取，则取pa=im。（1）如果第）如果第t日内无降雨，则：日内无降雨，则： k

6、土壤含水量消退系数土壤含水量消退系数 copy right 扬大陈平扬大陈平（1）流域最大蓄水量）流域最大蓄水量im流域蓄水容量流域蓄水容量erpim湿润地区：湿润地区：im=80120mm 。5、流域、流域最大蓄水量最大蓄水量im和消退系数和消退系数k（2）起始）起始pa值确定值确定连续多日无雨时，连续多日无雨时，pa=0;连续多日大雨后，连续多日大雨后，pa=imcopy right 扬大陈平扬大陈平mtmataeeipep时，；时，00mtamtipee,tatatatpkppe,1,)1 ( mmiek1（2）消退系数）消退系数k故故 又又 求得：求得：一般与气象条件有密切关系。一般与

7、气象条件有密切关系。假定假定t日日e与与pa成直线关系，如图。成直线关系，如图。epa0impa,tetem（3）pa计算示意计算示意copy right 扬大陈平扬大陈平)(,1,ttatappkpmm100im k6=1-5.6/100=0.944im1emkpa=0.944*(100+14.7) =108.3wm(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 =90.9copy right 扬大陈平扬大陈平第二节第二节 产流计算产流计算一、产

8、流模型一、产流模型1、蓄满产流：、蓄满产流：湿润地区，雨量充沛，地下水位较高，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。所充满，多余降水产生径流的产流模式。土壤土壤包气带包气带paim前期影响雨量缺水量数学模型：数学模型：r=p-（im-pa）copy right 扬大陈平扬大陈平 2、超渗产流：、超渗产流：rfi时，产流0rfi时，0rfi时，产流情况：当产流情况：当 当当 当当copy right 扬大陈平扬大陈平初渗阶段，降初渗阶段，降雨全部损失，雨全部损失，不产流。不

9、产流。i0f，产流，产流r if，下渗损失，下渗损失 稳定下渗阶段，稳定下渗阶段，i时，全部流域面积与部分净雨造峰。时，全部流域面积与部分净雨造峰。 ctm（2）当）当=时，全部流域面上的全部净雨造峰。时，全部流域面上的全部净雨造峰。 ctm（3）当）当时，部分面积上的全部净雨造峰。时，部分面积上的全部净雨造峰。 四、等流时线法缺点四、等流时线法缺点 （1）降雨分布不均匀问题未考虑；）降雨分布不均匀问题未考虑； （2）流速变化问题；）流速变化问题； （3）河槽调蓄问题。）河槽调蓄问题。 copy right 扬大陈平扬大陈平第四节第四节 流域汇流计算方法之二流域汇流计算方法之二单位线法单位线法

10、一、一、基本概念基本概念1932年美国，谢尔曼提出。年美国，谢尔曼提出。 1、单位线（、单位线（uh, unit hydrology）：）：流域上，流域上，单位时段单位时段 内内均匀分布均匀分布的的单位净雨单位净雨所形成的流域出口断面所形成的流域出口断面 地面径流地面径流过程线。过程线。单位净雨深：单位净雨深：10mm时间时间h10mm流量流量m3/st2、表示、表示qt图表copy right 扬大陈平扬大陈平时段（时段（3小时）小时）12345678总计总计q(m3/s)01225181384080单位线表格表示：单位线表格表示： 检验：检验：二、二、单位线的基本假定单位线的基本假定1、倍

11、比假定：、倍比假定：如果单位时段内，净雨不是一个单位而是如果单位时段内，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个单位，则形成的流量过程是单位线的n倍。倍。copy right 扬大陈平扬大陈平时间时间h10mm流量流量m3/st时间时间h19.7mm流量流量m3/stqmqmqm19.7/10q19.7/10qkcopy right 扬大陈平扬大陈平2、叠加假定：、叠加假定：如果净雨不是一个时段，而是如果净雨不是一个时段，而是m个时段个时段, 则形成的流量过程是则形成的流量过程是m个时段净雨形成的部分流个时段净雨形成的部分流 量过程量过程错开时段叠加错开时段叠加。 时间时间h

12、10mm流量流量m3/stqm10mm时间时间h流量流量m3/stqmttcopy right 扬大陈平扬大陈平上述假定就是把流域视为上述假定就是把流域视为线性汇流系统线性汇流系统。三、三、单位线的应用单位线的应用时间时间h流量流量m3/sq1q2q3q1+ q2 + q20000单位线单位线（m3/s）rs（mm）部分径流（部分径流（m3/s）总地面总地面径流径流（m3/s） =5 =10 =81050 0281040 43208108018412 6206.432.456 312163162 169.616.670 024.86.8 01.61.6 00列表计算非常简单：列表计算非常简单：

13、倍比假定倍比假定叠加假定叠加假定四、单位线存在的问题及处理方法四、单位线存在的问题及处理方法 1、 洪水大小的影响洪水大小的影响注意点：注意点：（1）单位线时段长必须与净雨时段长一致。）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。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。单线时段转换方法见书本，不作介绍。 处理方法：处理方法： 制作大小不同洪水的单位线，供选用。制作大小不同洪水的单位线，供选用。 copy right 扬大陈平扬大陈平2、暴雨中心位置的影响、暴雨中心位置的影响处理方法：处理方法：制作不同暴雨中心洪水的单位线，供选用。制作不

14、同暴雨中心洪水的单位线，供选用。copy right 扬大陈平扬大陈平第五节第五节 洪水过程线计算洪水过程线计算地面净雨地面净雨 rs（t）净雨过程净雨过程r（t）暴雨暴雨p（t）地下净雨地下净雨 rg（t） 地面径流地面径流 qs（t）地下径流地下径流 qg（t）洪水过程洪水过程q（t）pr相关图相关图净雨分割净雨分割等流时线法等流时线法或单位线法或单位线法简化三角形法简化三角形法相加相加下面介绍下面介绍copy right 扬大陈平扬大陈平一、地下径流过程计算一、地下径流过程计算方法：方法：简化三角形法简化三角形法 copy right 扬大陈平扬大陈平（1）求）求w下下 （三角形面积）（三角形面积）（3）取）取 （2）地下净雨量）地下净雨量 （4）求得：）求得： 从而得到：从而得到： sgmtfrtwqg)32(2,下frwg下tqwgm,21下stt）（32）（tqgm,copy right 扬大陈平扬大陈平二、洪水过程二、洪水过程）（）（）（tqtqtqgs不是简单的加，不是简单的加， 如何加？如何加？ 时段（时段（4h） 1 2 3 4 降雨（降雨（mm） 8 36 16 10 净雨净雨（mm） 3 32 14 8 例如：例如：某流域，某流域，fc=1mm/h。某次降雨的。某次降雨的pa=65mm。 该次降雨