工程水文学之流域产汇流计算培训课件

1、工程水文学之流域产汇流计工程水文学之流域产汇流计算培训课件算培训课件第一节第一节 降雨径流要素分析计算降雨径流要素分析计算第二节第二节 流域产流分析流域产流分析第三节第三节 产流计算产流计算第四节第四节 流域汇流计算流域汇流计算第四章第四章 流域产汇流计算流域产汇流计算 第二章对径流的形成过程作了定性的描述，本第二章对径流的形成过程作了定性的描述，本章从定量的角度阐述降雨形成径流的原理和计算方章从定量的角度阐述降雨形成径流的原理和计算方法，它是以后学习由暴雨资料推求设计洪水、降雨法，它是以后学习由暴雨资料推求设计洪水、降雨径流预报等内容的基础。径流预报等内容的基础。降雨降雨P(t)蒸发蒸发E(

2、t)产流计算产流计算净雨净雨R(t)汇流计算汇流计算流域出口断面流域出口断面径流过程径流过程Q(t)数量上相等数量上相等降雨降雨P(t)P(t)蒸发蒸发E(t)E(t)产流计算产流计算净雨净雨R(t)流域出口断面流域出口断面径流过程径流过程Q(t)第四章第四章 流域产汇流计算流域产汇流计算一一. . 流域产汇流计算基本内容流域产汇流计算基本内容 由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体上由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体上分为两个步骤：分为两个步骤： 产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损失之后，转化为净雨的计算称为产流计算。失之后，转化为净

3、雨的计算称为产流计算。 汇流计算：净雨沿着坡度汇入地面和地下河网汇流计算：净雨沿着坡度汇入地面和地下河网，并，并经河网汇流形成流域出口的径流过程的计算称之为经河网汇流形成流域出口的径流过程的计算称之为汇流计算。汇流计算。第四章第四章 流域产汇流计算流域产汇流计算二二. . 流域产汇流计算基本流程和思路流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.14.1所示的流程图。所示的流程图。 图图4.1基本思路基本思路: :先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后，先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后，用于设计条件时

4、，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。暴雨预报洪水。 第四章第四章 流域产汇流计算流域产汇流计算第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算一、降雨特征分析一、降雨特征分析（一）单站降雨特性分析（点降雨特性）（一）单站降雨特性分析（点降雨特性） 点降水量（点降水量（point rainfallpoint rainfall）： 由于雨量观测站观测到的降雨量仅代表其由于雨量观测站观测到的降雨量仅代表其周围小范围内的降水量，故称为点降水量。周围小范围内的降水量，故称为点降水量。 降雨强度过程线（降

5、雨强度过程线（Rainfall processRainfall process） 表示降雨强度随时间的变化过程，表示方法如下：表示降雨强度随时间的变化过程，表示方法如下： 降雨强度过程线（降雨量过程线）降雨强度过程线（降雨量过程线）降雨量累积曲线降雨量累积曲线 该曲线上任意一点的坡度即该曲线上任意一点的坡度即是该时刻的瞬间雨强，而某一时是该时刻的瞬间雨强，而某一时段的平均坡度就是该时段内的平段的平均坡度就是该时段内的平均雨强。均雨强。第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算说明：说明： 根据一根据一场降雨过程的记场降雨过程的记录统计其不同历录统计其不同历时内最大平均降时内最大

6、平均降雨强度，以其为雨强度，以其为 纵坐标，以历时纵坐标，以历时为横坐标，由大为横坐标，由大至小绘成的变化至小绘成的变化曲线。它的变化曲线。它的变化规律是雨强与历规律是雨强与历时长短成反比。时长短成反比。时间（h）降雨强度过程线（二）流域降雨特性分析（二）流域降雨特性分析 1 1、面平均降水量、面平均降水量 (Areal mean Rainfall)(Areal mean Rainfall) 实际生产上水文工作多以流域作为研究对象，实际生产上水文工作多以流域作为研究对象，面降雨量多指流域平均雨量面降雨量多指流域平均雨量 ，通常称为面平均，通常称为面平均雨量。一般由已知的各点雨量来推求面雨量。雨

7、量。一般由已知的各点雨量来推求面雨量。 由点雨量估算面雨量的常用方法：由点雨量估算面雨量的常用方法： 第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算流域平均雨量计算：流域平均雨量计算：1 1）算术平均法）算术平均法 条件：流域内雨量站分布较均匀、地形条件：流域内雨量站分布较均匀、地形起伏变化不大。起伏变化不大。niinPnnPPPP1211.第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算2 2）. . 垂直平分法（泰森多边形法）垂直平分法（泰森多边形法）条件：流域雨量站分布不太均匀，为了更好地反条件：流域雨量站分布不太均匀，为了更好地反映各站在计算流域平均雨量中的作用。

8、映各站在计算流域平均雨量中的作用。假设：流域各处的雨量可由与其距离最近的雨量假设：流域各处的雨量可由与其距离最近的雨量站代表。站代表。niiinnFfPFfPfPfPP12211.3 3）. . 等雨量线法等雨量线法条件：当流域地形变化较大，而雨量站分布较密，条件：当流域地形变化较大，而雨量站分布较密，能结合地形变化绘制等雨量线时。能结合地形变化绘制等雨量线时。niiifPFP11 该方法能考虑流域地形的变化绘制等雨量线，比较该方法能考虑流域地形的变化绘制等雨量线，比较好地反映了降雨在流域上的变化，精度较高。好地反映了降雨在流域上的变化，精度较高。 但是绘制等雨量线需要较多站点的资料，且每次都

9、但是绘制等雨量线需要较多站点的资料，且每次都要重绘，工作量大。要重绘，工作量大。2 2、降雨深、降雨深面积关系面积关系 降雨深降雨深面积关系曲线，是反映同一场降雨过程中，面积关系曲线，是反映同一场降雨过程中，降雨深与面积之间对应关系的曲线，一般规律是面积越大，降雨深与面积之间对应关系的曲线，一般规律是面积越大，降雨深越小。降雨深越小。3 3、降雨深与面积和历时关系曲线、降雨深与面积和历时关系曲线 一般规律是：面积一定时，历时一般规律是：面积一定时，历时越长平均雨深越大；历时一定时，则越长平均雨深越大；历时一定时，则面积越大，平均雨深越小。面积越大，平均雨深越小。面积面积雨深雨深面积面积历时示意

10、图历时示意图第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算二、径流量计算二、径流量计算一次洪水流量过程一次洪水流量过程地表径流地表径流壤中流壤中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本次洪水形成本次洪水形成割除割除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（一）次洪水过程分割（一）次洪水过程分割 次洪水过程分割的目的是把几次暴雨所形成的，次洪水过程分割的目的是把几次暴雨所形成的，

11、混在一起的径流过程线独立分割出来。混在一起的径流过程线独立分割出来。 此类分割常用退水曲线进行。此类分割常用退水曲线进行。 洪水的退水流量来自流域蓄水的消退。洪水的退水流量来自流域蓄水的消退。第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算1 1、水平线分割法、水平线分割法: :对地下径流小，洪水历时短的流域对地下径流小，洪水历时短的流域 acac地面地下径流分割线地面地下径流分割线（二）地面地下径流的分割（二）地面地下径流的分割2 2、斜线分割法、斜线分割法地下径流地下径流比重大，洪水持续时比重大，洪水持续时间长的流域。间长的流域。第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的

12、分析计算/0330;=0/ ;gt KttgQQ eQtmQtmsK时刻流量，时刻的流量，地下退水参数或地下水蓄水常数，具有时间因次。（三）径流量计算（三）径流量计算黄色的面积（黄色的面积（ABCDFAABCDFA）：）：FtQR6 . 3第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算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CDCDDCDD的面积与的面积与AEFAEF大约相等，大约相等，ABCDFAABCCDFEAABCDFAABCCDFEA第一节第一节 降雨

13、径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算【例例1】已知某水文站流域面积已知某水文站流域面积F=2000km2，某次洪水过程，某次洪水过程线如下表，试推求该次洪水的总净流量线如下表，试推求该次洪水的总净流量W和总径流深和总径流深R。某水文站一次洪水过程某水文站一次洪水过程时间（月时间（月 日日 时）时）5.2.25.2.85.2.145.2.205.3.25.3.85.3.145.3.205.4.25.4.8流量流量Q(m3/s)120110100210230160014501020800530时间（月时间（月 日日 时）时）5.4.145.4.205.5.25.5.85.5.145.5.205

14、.6.25.6.85.6.145.6.20流量流量Q(m3/s)41036033030027025016010080130第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算解：该次洪水过程计算时间：解：该次洪水过程计算时间：5月月2日日14时时5月月6日日8时。时。（1）径流总量：）径流总量：（2）总径流深：）总径流深：1016311 () (100 100)7920 6 3600228620 6 3600173.232 10nniiwQQQtm 6173.232 1086.610001000 2000WRmmF三、前期影响雨量的计算三、前期影响雨量的计算 降雨开始时，流域土壤的干湿程

15、度（即土壤的降雨开始时，流域土壤的干湿程度（即土壤的含水量大小）是影响降雨形成径流过程的一个主含水量大小）是影响降雨形成径流过程的一个主要因素。要因素。 如何来表示流域的土壤含水量？如何来表示流域的土壤含水量？ 前期影响雨量前期影响雨量P Pa a、前期流域蓄水量、前期流域蓄水量W W0 0 流域蓄水量是指流域中土壤能够保持且在重流域蓄水量是指流域中土壤能够保持且在重力作用下不产生向下运动的水量。降雨一定时，力作用下不产生向下运动的水量。降雨一定时，雨前流域需水量大，则净雨多，径流大；反之，雨前流域需水量大，则净雨多，径流大；反之，则净雨少，径流也小。则净雨少，径流也小。 W Wm m=P-R

16、-E=P-R-E 第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算 对于湿润地区来说，包气带较薄，对于湿润地区来说，包气带较薄，P Pa a有一上有一上限值限值I Im m,I,Im m 称为流域最大蓄水容量。称为流域最大蓄水容量。（一）（一）I Im m的确定的确定 选择久旱不雨，突然发生大暴雨资料，计算选择久旱不雨，突然发生大暴雨资料，计算流域平均雨量流域平均雨量 P P及其所产生的径流深及其所产生的径流深R R 。 I Im m=P-R=P-R-E-E 经多分析几次，选最大的经多分析几次，选最大的I Im m为本流域的为本流域的I Im m值。值。 ( (我国湿润地区的我国湿润

17、地区的I Im m值在值在80-120mm80-120mm之间）之间）第一节第一节 降雨径流要素的分析计算降雨径流要素的分析计算（二）前期影响雨量（二）前期影响雨量P Pa a的计算公式的计算公式tataKPP,1,如果第如果第t t日内有降雨日内有降雨P Pt t，但未产流，则，但未产流，则)(,1,ttataPPKP如果第如果第t t日内有降雨日内有降雨P Pt t并产生径流并产生径流R Rt t，则，则)(,1,tttataRPPKP注意：注意：PaIm，若计算出，若计算出PaIm，则取，则取Pa=Im。tataKPP,1,)(,1,ttataPPKP如果第如果第t日内无降雨日内无降雨P

18、tK：土壤含水量的：土壤含水量的日消退系数日消退系数Pa,t:t日开始时刻日开始时刻的土壤含水量的土壤含水量 消退系数消退系数K K 消退系数综合反映流域蓄水量因流域蒸散消退系数综合反映流域蓄水量因流域蒸散发而减少的特性。发而减少的特性。值。月平均值计算或雨天无实测值，一般按晴天)最大日蒸发能力(1KEIEKmmm【例例1 1】：试求某流域：试求某流域5 5月月2828日和日和6 6月月3 3日两次降雨的日两次降雨的P Pa a值。值。 由资料可知，由资料可知，5 5月月2828日日2020日日3 3天雨量很大，土壤完全天雨量很大，土壤完全湿润，产生径流，可取湿润，产生径流，可取2020日的日

19、的P Pa a为为I Im m=100mm=100mm，其后逐日的，其后逐日的P Pa a只计算如下：只计算如下：经实验资料分析经实验资料分析80cm口径套盆式蒸发皿的水面蒸发量的观测口径套盆式蒸发皿的水面蒸发量的观测值可作为值可作为Em的近似值。的近似值。 日期日期降雨量降雨量（mm）平均日蒸发能力平均日蒸发能力消退系数消退系数土壤含水量（土壤含水量（mm）年月 日196551878.22.50.9751935.62.50.9752015.12.50.975100.0211.22.50.975100.0225.00.95098.7235.00.95093.8245.00.95089.1255

20、.00.95084.6265.00.95080.4275.00.95076.42821.42.50.97572.62935.32.50.97591.6300.82.50.975100.0315.00.95098.3616.20.93893.426.20.93887.638.53.10.96981.5第二节第二节 流域产流分析流域产流分析一、包气带对降雨的调节与分配作用一、包气带对降雨的调节与分配作用 包气带可把一场暴雨量分成下渗水量、地表包气带可把一场暴雨量分成下渗水量、地表径流量、雨量蒸发量径流量、雨量蒸发量3 3部分。部分。由水量平衡原理：由水量平衡原理： P=I+RP=I+Rs s+E+

21、E1 1 式中：式中： P P一次降雨总量，一次降雨总量，mmmm； I I深入包气带土壤中的水量，深入包气带土壤中的水量，mmmm； R Rs s地表径流量，地表径流量，mmmm； E E1 1雨期蒸发量，雨期蒸发量，mmmm； 包气带土壤层对下渗水量可起进一步的调解与再分配包气带土壤层对下渗水量可起进一步的调解与再分配作用。作用。 包气带含水量达到田间持水量时的蓄水容量称该包气包气带含水量达到田间持水量时的蓄水容量称该包气带的最大蓄水容量，记为带的最大蓄水容量，记为WWm m, ,包气带含水量达到田间持水包气带含水量达到田间持水量时量时, ,习惯上称为习惯上称为“蓄满蓄满”。当包气带未蓄满

22、时，下渗水。当包气带未蓄满时，下渗水量将滞留在土壤中；当蓄满后，再渗入的水量在重力作用量将滞留在土壤中；当蓄满后，再渗入的水量在重力作用下产生壤中流下产生壤中流R RG1G1和浅层地下径流和浅层地下径流R RG2G2。 综上所述，在包气带的调节、分配作用下，降雨有两综上所述，在包气带的调节、分配作用下，降雨有两种产流方式：包气带未蓄满产流方式和包气带蓄满产流方种产流方式：包气带未蓄满产流方式和包气带蓄满产流方式，包气带未蓄满产流方式称为超渗产流方式。式，包气带未蓄满产流方式称为超渗产流方式。 第二节第二节 流域产流分析流域产流分析.)(21.)(21s0m01mmWRRRWWEEPmmWRWW

23、EPmGGEsE该处最大蓄水容量，蓄满产流：量，降雨结束时该处蓄水容超渗产流： 一般认为，湿润地区的流域以蓄满产流方式一般认为，湿润地区的流域以蓄满产流方式为主，干旱地区的流域以超渗产流方式为主。为主，干旱地区的流域以超渗产流方式为主。第二节第二节 流域产流分析流域产流分析壤中流壤中流RG1、浅层地下径流、浅层地下径流RG2、雨期蒸发量、雨期蒸发量E1，土壤蒸、，土壤蒸、散发量散发量E2二、产流面积变化二、产流面积变化1 1、蓄满产流方式下的产流面积变化、蓄满产流方式下的产流面积变化特点：降雨增加，产流量面积增加；产流面积与降特点：降雨增加，产流量面积增加；产流面积与降雨强度无关。雨强度无关。

24、(a)流域蓄水容量曲线图流域蓄水容量曲线图(c)(a)(c)产流面积变化产流面积变化(b)降雨量过程线降雨量过程线2 2、超渗产流方式下产流面积变化、超渗产流方式下产流面积变化 特点：产流面积的大小与时段初流域蓄水量及时段平均特点：产流面积的大小与时段初流域蓄水量及时段平均雨强有关。同雨强情况，时段初流域蓄水量大，产流面积雨强有关。同雨强情况，时段初流域蓄水量大，产流面积也大，反之亦然；时段初流域蓄水量相同时，如果时段平也大，反之亦然；时段初流域蓄水量相同时，如果时段平均雨强大，则产流面积就大，反之亦然。均雨强大，则产流面积就大，反之亦然。pfpfpfpf1.01.0流域下渗容量面积分布曲线流

25、域下渗容量面积分布曲线超渗产流情况下产流面积变化超渗产流情况下产流面积变化（a）（c）（b）三、降雨径流关系三、降雨径流关系 产流分析的目的是为推求净雨量和净雨过程，因此，产流分析的目的是为推求净雨量和净雨过程，因此，需要分析降雨径流关系。需要分析降雨径流关系。1 1、蓄满产流方式的降雨径流关系、蓄满产流方式的降雨径流关系 降雨径流关系图的形态取决于流域蓄水容降雨径流关系图的形态取决于流域蓄水容量曲线，其规律为量曲线，其规律为W W0 0=0=0时，直线部分在纵轴上的时，直线部分在纵轴上的截距为截距为W WM M；W W0 0=W=WM M时，蓄水容量曲线为时，蓄水容量曲线为4545度线；曲度

26、线；曲线上部为一组平行线。线上部为一组平行线。2 2、超渗产流方式的降雨、超渗产流方式的降雨径流关系径流关系 原则上可根据流域下渗容量面积分布曲线，原则上可根据流域下渗容量面积分布曲线，按同样的原理求出。按同样的原理求出。第二节第二节 流域产流分析流域产流分析 一、蓄满产流与降雨径流相关法一、蓄满产流与降雨径流相关法 1 1、原理、原理 蓄满产流以满足包气带缺水量为产流控制条蓄满产流以满足包气带缺水量为产流控制条件。就流域中某点而言，蓄满前的降雨不产流，件。就流域中某点而言，蓄满前的降雨不产流，净雨量为零；蓄满后才产流，产流量（总净雨量）净雨量为零；蓄满后才产流，产流量（总净雨量）可以很简单地

27、用下面的水量平衡方程计算：可以很简单地用下面的水量平衡方程计算：)()(0WWEPRm 由于流域上不同的点，蓄满有早有晚，产由于流域上不同的点，蓄满有早有晚，产流有先有后，所以还要考虑降雨开始时流域的流有先有后，所以还要考虑降雨开始时流域的蓄水分布情况（即流域蓄水容量分布曲线），蓄水分布情况（即流域蓄水容量分布曲线），求得各点缺水量在流域上的分布，与上式合解，求得各点缺水量在流域上的分布，与上式合解，得流域的净雨深得流域的净雨深R R。第三节第三节 产流计算产流计算2 2、应用降雨总径流相关图法求产流量、应用降雨总径流相关图法求产流量 由蓄水容量曲线，可得流域的降水总径流相关图由蓄水容量曲线，

28、可得流域的降水总径流相关图 【例例1 1】：已知某流域一次降雨的逐时段雨量，：已知某流域一次降雨的逐时段雨量，且计算得雨前土壤含水量且计算得雨前土壤含水量W W0 0=58mm=58mm，根据，根据P PW W0 0R R相相关图查算该次所形成的逐时段径流深。关图查算该次所形成的逐时段径流深。j(t=3h) Pj Rj (1） （2） （3） （4） （5） 1 50501818 2 30803820 3 251056325 4 251308825由由PWPW0 0RR相关图查算时段径流深相关图查算时段径流深 单位：单位：mmmmPR58mm3 3、地面、地下径流（净雨）的划分、地面、地下径流

29、（净雨）的划分 总径流量总径流量R R的划分指区分地面径流的划分指区分地面径流R Rs s和地下径流和地下径流R Rg g。在蓄。在蓄满产流的模式中，只有当产流面积上的土层的含水量达田满产流的模式中，只有当产流面积上的土层的含水量达田间持水量间持水量WmWm时，才会产生径流量时，才会产生径流量R R。由于此时土层的含水量。由于此时土层的含水量很高，故可认为入渗率达到稳定入渗率很高，故可认为入渗率达到稳定入渗率f fc c ，因此，进入土，因此，进入土层的降雨以稳定入渗率层的降雨以稳定入渗率f fc c 的速度形成地下径流。的速度形成地下径流。 可见，地下径流量取决于产流面积大小可见，地下径流量

30、取决于产流面积大小(=(=f f / /F F ) )、降雨强度降雨强度i i 与稳定入渗率与稳定入渗率f fc c 的相对关系。的相对关系。当雨强当雨强ifcifc时，时，（i-fci-fc）形成地面径流，）形成地面径流，f fc c形成地下径流。形成地下径流。 第三节第三节 产流计算产流计算第三节第三节 产流计算产流计算 设设t t时段内流域的降雨量为时段内流域的降雨量为P P，蒸散发量为，蒸散发量为E E，产流面积为产流面积为F FR R，只有在产流面积上才发生稳定下，只有在产流面积上才发生稳定下渗。渗。地下径流量地下径流量总径流量总径流量tfFFRcRgEPFFRRPhEPRFFR产流

31、面积与径产流面积与径流系数相等流系数相等 第三节第三节 产流计算产流计算 知道流域的稳定下渗率知道流域的稳定下渗率f fc c，就可以把时段产流量划分为，就可以把时段产流量划分为地面径流和地下径流两部分。地面径流和地下径流两部分。 稳定下渗率稳定下渗率f fc c的推求方法：的推求方法：可以利用实测的降雨径流资可以利用实测的降雨径流资料反推求得。方法是：从洪水过程线中分割出一次降雨过程料反推求得。方法是：从洪水过程线中分割出一次降雨过程P Pt t所形成的地下径流总量所形成的地下径流总量RgRg，并计算出相应的产流过程，并计算出相应的产流过程R Rt t，配合蒸散发过程，采用试算法求解。，配合

32、蒸散发过程，采用试算法求解。 根据稳定下渗率根据稳定下渗率fc和产流面积比和产流面积比，可将各时段净雨划，可将各时段净雨划分为地面净雨分为地面净雨hs和地下净雨和地下净雨hg两部分。两部分。tfhhtfhtfcccghgshhhtfhtfhcgcchtfh某流域一次降雨过程，及地下径流总量某流域一次降雨过程，及地下径流总量48.1mm48.1mm，并推求出时段净雨量，见下表，试推求稳定下渗率并推求出时段净雨量，见下表，试推求稳定下渗率fc。 t(t(时时) )P(mm)P(mm) h(mm)h(mm)f fc c=2.0mm/h=2.0mm/hf fc c=1.6mm/h=1.6mm/hffc

33、 ct(mm)t(mm)h hg g(mm)(mm)ffc ct(mm)t(mm)h hg g(mm)(mm)（1）（2） （3） （4）（5）（6）（7）（8）2819.68.60.445.35.34.24.281411.49.30.829.89.37.97.9142045.545.5112129.69.62022323112129.69.62813.513.5112129.69.68146.56.51126.59.66.5119.5106.457.147.4第三节第三节 产流计算产流计算二、超渗产流与初损后损法二、超渗产流与初损后损法 1 1、基本原理、基本原理 将下渗损失过程简化为初损和

34、后损两个阶段将下渗损失过程简化为初损和后损两个阶段初损初损：产流前降雨量全部损失产流前降雨量全部损失I I0 0（ifif），包括植物），包括植物截流、填截流、填 洼等，历时洼等，历时t t0 0后损：产流后的损失，后损：产流后的损失， 为平均下渗能力。为平均下渗能力。 产流历时产流历时 t tR R内内i if f，取，取f f = = ，地面净雨强度，地面净雨强度为为i i ，产生地面净雨深，产生地面净雨深R Rs s i if f ，R Rs s=0=0，按，按i i下渗。下渗。 fff第三节第三节 产流计算产流计算由水量平衡原理得：由水量平衡原理得： I I0 0初损；初损；t t0

35、0初损历时；初损历时； t ts s产流历时；产流历时； 后损中的非超渗雨后损中的非超渗雨，mmmm。P0Pt fIPRss初损量的确定初损量的确定平均后损率的确定平均后损率的确定产流量计算产流量计算2 2、初损量的确定、初损量的确定A:小流域起涨点以前雨量的累计值小流域起涨点以前雨量的累计值大流域各站累计雨量的平均值或最大值大流域各站累计雨量的平均值或最大值起涨点起涨点t(h)t0aQtPtI0Q、P P小流域小流域大流域大流域I I0 0(mm)(mm)M(M(月）月）7 76 65 54 4W W0 0(mm)(mm)图图4-18 W0-M-I0关系曲线关系曲线图图4-17 W0-i0-

36、I0关系曲线关系曲线2020303010100101020203030W W0 0(mm)(mm)0.51.02.03.04.05.06.0初损期平均雨强初损期平均雨强 i0（mm/h)2 2、初损量的确定、初损量的确定 B: 利用实测雨洪资料，分析利用实测雨洪资料，分析各场洪水的各场洪水的I0 及相应的流域起始及相应的流域起始蓄水量蓄水量W0（Pa），初损期的平），初损期的平均雨强均雨强 ，并建立相关图，并建立相关图 。I I0 0(mm)(mm)第三节第三节 产流计算产流计算00sPt fIPRR一次降雨形成的径流深一次降雨形成的径流深R R为：为：ttTPIRPtPIRPfsR00000

37、s3 3、平均后损率的确定、平均后损率的确定 ( (利用实测资料试算利用实测资料试算) )0Ptf0Qit0t1t2QtP1P2P3P4ttR Rt0 0TR假设假设tRf平均后损率计算示意图平均后损率计算示意图第三节第三节 产流计算产流计算4 4、地面净雨的计算、地面净雨的计算 有了初损、后损有关数据后，就可由已知的降雨过有了初损、后损有关数据后，就可由已知的降雨过程推求净雨过程。程推求净雨过程。3 3、平均后损率的确定、平均后损率的确定( (利用相关图求解利用相关图求解) ) 后损是初损的延续，初损后损是初损的延续，初损量越大，土壤含水量越大，则量越大，土壤含水量越大，则后损能力越低。后损

38、能力越低。 所以平均后损率所以平均后损率 与流域与流域起始土壤含水量起始土壤含水量W W0 0及初损期平及初损期平均雨强均雨强 有关系有关系 。f(mm/h)015101520t tR R(h)(h)23450.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.04.54.54.04.05.05.03.53.5初损期平均雨强初损期平均雨强i i0 0湟水西宁湟水西宁 民和区间后损关系曲线民和区间后损关系曲线0if第四第四节节 流域汇流流域汇流计算计算 降落在流域上的雨水，从流域各处向流域出口断面降落在流域上的雨水，从流域各处向流域出口断面汇集的过程，称为流域汇流。汇集的过程，称

39、为流域汇流。 同一时刻在流域各处形成的净雨距流域出口断面远同一时刻在流域各处形成的净雨距流域出口断面远近、流速不相同，所以不可能全部在同一时刻到达流域近、流速不相同，所以不可能全部在同一时刻到达流域出口断面。出口断面。 但是，不同时刻在流域内不同地点产生的净雨，却但是，不同时刻在流域内不同地点产生的净雨，却可以在同一时刻流达流域的出口断面可以在同一时刻流达流域的出口断面 。流域出口断面流量的组成：流域出口断面流量的组成：一、等流时段及其应用一、等流时段及其应用（一）基本概念（一）基本概念 第三节第三节 流域汇流流域汇流计算计算223344f1f2f3f4f5图图4-19 4-19 流域等流时线

40、流域等流时线汇流时间汇流时间:流域各点的净雨到达流域各点的净雨到达出口断面所经历的时间。出口断面所经历的时间。流域汇流时间：流域上最远点的流域汇流时间：流域上最远点的净雨到达出口断面的汇流时间。净雨到达出口断面的汇流时间。等流时线：流域上汇流时间相同等流时线：流域上汇流时间相同点的连线。点的连线。等流时面积：两条相邻等流时线等流时面积：两条相邻等流时线之间的面积。之间的面积。F F1 1上上时间内的地面净雨时间内的地面净雨R Rs1s1会在会在间汇合成流量间汇合成流量1111FiFtRQiS该流量于该流量于 时流到流域出口时流到流域出口单位时段单位时段 t t（）时间内的地面净雨）时间内的地面

41、净雨R Rs1s1在流域出口的径流过程在流域出口的径流过程：t（ t ）01234Qi0i1F1i1F2i1F302 2个时段地面净雨个时段地面净雨R RS1S1 、R RS2S2在流在流域出口的地面径流过程域出口的地面径流过程t012345Q1i0i1F1i1F2i1F30Q2i0i2F1i2F2i2F30Qii1F1i1F2+i2F1i1F3+i2F2i2F3在流域出口的地面径流过程在流域出口的地面径流过程= R= RS1S1 、R RS2S2各自的流量过程相叠加各自的流量过程相叠加1、一个时段净雨、一个时段净雨 2 2、两个时段净雨、两个时段净雨 3 3、三个时段净雨、三个时段净雨 4

42、4、具体计算方法见下表：、具体计算方法见下表： 时间时间 净雨净雨 出流出流 出流出流 出流出流 。 出口处地面径流过程出口处地面径流过程Q 1。2。3。时间时间地面净雨地面净雨（mmmm）等流面积等流面积（kmkm2 2）部分径流（部分径流（m m3 3/s/s）总径流总径流（m m3 3/s/s）= =5 5= =8 8= =10108 85 55 50 00 011118 810102.32.30 02.32.3141410105 54.64.63.73.70 08.38.317172.32.37.47.44.64.614.314.320200 03.73.79.29.212.912.9

43、0 04.64.64.64.60 00 01h2h3h【例例】等流时线法汇流计算算例：等流时线法汇流计算算例： q=0.278if几个重要概念：几个重要概念：（1 1）一个时段的净雨在流域出口断面所形成的地面径流过）一个时段的净雨在流域出口断面所形成的地面径流过程，就等于该净雨强度程，就等于该净雨强度i is s与各块等流时面积与各块等流时面积FjFj依次相乘，依次相乘，即即Q Qj j=i=is sf fj j（2 2）多时段净雨在流域出口断面所形成的地面径流过程是）多时段净雨在流域出口断面所形成的地面径流过程是它们各自在出口形成的地面过程的叠加。它们各自在出口形成的地面过程的叠加。（3 3

44、）当净雨历时）当净雨历时T Ts s小于流域汇流时间小于流域汇流时间m m时，洪峰流量是由时，洪峰流量是由各部分流域面积上净雨汇集而成，称为部分汇流造峰；当各部分流域面积上净雨汇集而成，称为部分汇流造峰；当T Ts sm m时，若净雨保持不变，则洪峰流量是由全流域面积时，若净雨保持不变，则洪峰流量是由全流域面积上净雨汇集而成，称为全面汇流造峰。上净雨汇集而成，称为全面汇流造峰。（4 4）地面径流总历时）地面径流总历时T T应等于净雨历时应等于净雨历时T Ts s与与流域汇流时间流域汇流时间m m之和，即之和，即T=TT=Ts s+m m二、时段单位线法二、时段单位线法（一）基本概念（一）基本概

45、念 在给定的流域下，单位时段内均匀分布的在给定的流域下，单位时段内均匀分布的单位地面（直接）净雨量，在流域出口断面形单位地面（直接）净雨量，在流域出口断面形成的地面（直接）径流过程线，称为单位线。成的地面（直接）径流过程线，称为单位线。 单位净雨量（径流深）一般取为单位净雨量（径流深）一般取为10mm10mm。单。单位时段位时段t t可取可取1 1、3 3、6 6、1212、24h24h等等，依流等等，依流域大小而定。域大小而定。 时间时间h10mm流量流量m3/st单位线的三要素：单位线洪峰流量、单位线的三要素：单位线洪峰流量、单位涨洪历时、单位线总历时。单位涨洪历时、单位线总历时。单位线的

46、两个假定单位线的两个假定倍比假定：如单位时段地面净雨量是如单位时段地面净雨量是n n个单位，则个单位，则所形成过程线的流量为单位线流量的所形成过程线的流量为单位线流量的n n倍，其历时倍，其历时仍与单位线的历时相同。仍与单位线的历时相同。叠加假定：如地面净雨历时是叠加假定：如地面净雨历时是m m个时段，则各时段个时段，则各时段地面净雨所形成的径流过程线之间互不干扰，出口地面净雨所形成的径流过程线之间互不干扰，出口断面的流量等于各时段净雨量所形成的流量之和。断面的流量等于各时段净雨量所形成的流量之和。时间时间h h10mm流量流量m m3 3/s/st时间时间h h19.7mm流量流量m m3

47、3/s/stQmQmQm19.7/10Q19.7/10Qk倍比关系倍比关系时间时间h10mm流量流量m3/stQm10mm时间时间h流量流量m3/stQmtt叠加关系叠加关系（二）用时段单位线推求地面径流过程线（二）用时段单位线推求地面径流过程线 根据时段单位线的定义与基本假定，只根据时段单位线的定义与基本假定，只要流域上净雨分布均匀，无论其强度与历时要流域上净雨分布均匀，无论其强度与历时如何变化，都可以利用时段单位线推求其形如何变化，都可以利用时段单位线推求其形成的地面径流过程线。成的地面径流过程线。第四第四节节 流域汇流流域汇流计算计算单位线的应用单位线的应用时间时间h h流量流量m m3

48、 3/s/sQ Q1 1Q Q2 2Q Q3 3Q Q1 1+ Q+ Q2 2 + Q + Q2 20 00 00 00 0 时段时段单位线单位线（m m3 3/s/s）R Rs s（mmmm）部分径流（部分径流（m m3 3/s/s）总地面总地面径流径流（m m3 3/s/s） =5=5 =10=10 =8=81 10 05 50 0 0 02 28 810104 40 0 4 43 320208 810108 80 018184 41212 6 620206.46.432.432.45 56 6 3 31212161631316 62 2 1 16 69.69.616.616.67 70

49、0 0 02 24.84.86.86.8 0 01.61.61.61.6 0 00 0列表计算：列表计算：倍比假定倍比假定叠加假定叠加假定通用计算公式：通用计算公式：1110i-jmjjiqhQ Q Qi ii i时段末流量值；时段末流量值； i=1i=1，2 2，3 3，l l 流量过程线时段数流量过程线时段数q qi-j+1i-j+1i-j+1i-j+1时段末的单位线纵坐标；时段末的单位线纵坐标； i-j+1=1i-j+1=1，2 2，3 3，n n 单位线时段数单位线时段数 h hj jj j时段末的净雨深；时段末的净雨深； j=1j=1，2 2，3 3，m m净雨时段数净雨时段数（三（

50、三）时段时段t(h)地面径地面径流流 Q面面 m3/s地面净地面净 雨雨 h面面 mm部分径流（部分径流（m3/s）单位单位线线 q计计(m3/s)修正后修正后单位线单位线 q计计(m3/s)计算量计算量h1=24.5 形成h2=20.3形成（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）00000011861860767618626675131542102103383193515104256176171936424501200125049049024505190091099037235518656128052575521424213087850415435170158867856021634

51、48810757194002211799073392102779418338522761120212478513819912142391031622131138048322012841440040002415000 合计10969合44.8mm2452合10.0mm2452合10.0mm1095724.520.3q计计本流域面本流域面积为积为5290mm5290mm，q q计计退水段退水段有跳动，有跳动，Q Q面面由由q q修修推流得来。推流得来。q q计计q计计( (四）不同时段单位线的时段转换四）不同时段单位线的时段转换 单位线应用时，往往因实际降雨历时和已知单位线应用时，往往因实际降雨历时和已知单位线的时段长不相符合，不能任意移用；单位线的时段长不相符合，不能任意移用； 在对不同流域的单位线进行地区综合时，各在对不同流域的单位线进行地区综合时，各流域的单位线也应取相同的时段长才能综合。流域的单位线也应取相同的时段长才能综合。 例如，降雨记录只有四段制的，即每例如，降雨记录只有四段制的，即每6 6小时小时观测一次，由此可分析得观测一次，由此可分析得6h6h单位线，但实际上则单位线，但实际上则需需3h3h的单位线，就要将的单位线，就要将6 6小时单位线转换为小时单位线转换为3 3小时小时单位线。最常用的方法是单位线。