流域产流与汇流计算

流域产流与汇流计算第1页，共40页。优选流域产流与汇流计算第2页，共40页。第一节概述

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。本章基本内容：资料整理产流计算地面径流汇流计算地下径流汇流计算第3页，共40页。第一节概述降雨P(t)产流计算净雨R(t)汇流计算流域出口断面径流过程Q(t)降雨过程推求径流过程流程图第4页，共40页。1、流域平均雨量计算

由测站观测的降雨量，称为点雨量整个流域上的降雨量称为流域平均雨量（或称面雨量）

雨量站观测的降雨量只代表那一点的降雨，而形成河川径流的则是整个流域上的降雨量，因此，可用流域平均雨量（或称面雨量）来反映。下面介绍3种常用的计算方法。第二节流域降雨径流要素计算一、流域降雨量第5页，共40页。1)算术平均法流域内雨量站分布较均匀、较密且地形起伏变化不大。P——流域内某时段的平均降雨量；Pi——第i个雨量站的降雨量；n——流域内雨量站的个数。第二节流域降雨径流要素计算第6页，共40页。算术平均法StationObservedRainfallmmP220P330P440P550140Ave.Rainfall=140/4=35mm

第二节流域降雨径流要素计算第7页，共40页。2)泰森多边形法（垂直平分法）

地形起伏变化不大的流域方法：①尽量用直线连接相邻雨量站构成n-2个锐角三角形；②作每个三角形各边的垂直平分线，这些垂直平分线将流域分成n个以流域边界为界的多边形；③假设每个多边形内雨量站的雨量代表该多边形面积上的降雨量，按面积加权法推求流域平均降雨量。pi,fi第二节流域降雨径流要素计算第8页，共40页。泰森多边形法StationObservedRainfallAreaWeightedRainfallmmkm2mm.km2P1100.222.2P2204.0280.4P3301.3540.5P4401.6064.0P5501.9597.59.14284.6Ave.Rainfall=284.6/9.14=31.1mm

第二节流域降雨径流要素计算第9页，共40页。3）等雨深线法流域内雨量站分布较密时，可根据各站同时段雨量绘制等雨量线，然后推算流域平均降雨量。fi——相邻两条等雨量线的面积；Pi——相应面积上的平均雨深，一般采用相邻两条等雨线的平均值；n——分块面积数。第二节流域降雨径流要素计算第10页，共40页。求流域平均降水量精度较高，适合于地形变化显著的流域；

绘制等雨量线需较多站点雨量资料；不同时段的等值线图需重绘，工作量大。等雨量线法的优点：能反映出降雨量在空间的实际分布情况。等雨量线的不足点：第二节流域降雨径流要素计算第11页，共40页。等雨深线法Ave.Rainfall=255.2/9.14=27.9mm

第二节流域降雨径流要素计算第12页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算2.雨量过程线降雨强度过程线第13页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算降雨量累积曲线两者的转换：第14页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算降雨强度～历时曲线第15页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算二、径流量流域出口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第16页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算1.流量过程线的分割：退水曲线：流域蓄水量的消退过程。不同次降雨形成的流量过程线的分割常采用退水曲线。

降雨场次的划分一定要与洪水场次的划分相对应。暴雨I对应洪水I暴雨II对应洪水II第17页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算将多次退水线绘在透明纸上；将各退水段在水平方向上移动，使其尾部重合；作出下包线，即得流域退水曲线。使用：图4-6第18页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算Kg：地下水退水参数；Kg越大地下水退水越慢，反之则快。退水曲线可用下式表示：第19页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算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实测洪水过程线基流的分割：取历年最枯流量的平均值或本年汛前最枯流量用水平线分割（ED线）。第20页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算2.径流量的计算黄色的面积（ABCDFA）：式中R——径流深，mm；

Δt——时段长度，h；

Qi——第i时段末的流量值，m3/s；

F——流域面积，km2。第21页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算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实测洪水过程线C′D′D的面积与AEF大约相等，ABCDFA≈ABCC′D′FEAD’C’第22页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算3.水源的划分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,还需划分地面径流和地下径流。地面径流表层流径流地下径流直接径流本次洪水的径流过程第23页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)F深层地下径流（基流）本次降雨形成的径流过程实测洪水过程线D’C’B’直接径流地下径流起涨点斜线分割法:N地面径流终止点第24页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算三、土壤含水量

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要因素。如何来表示流域的土壤含水量？流域的蓄水量W、前期影响雨量Pa田间持水量与凋萎含水量的差值称流域蓄水容量（Wm）。

土壤含水量与前期降雨有密切关系，可以用参数前期影响雨量（Pa）来反映。第25页，共40页。浅层地下水层

潜水层包气带包气带不透水层不透水层深层地下水层承压水层不透水层土壤含水量变动地带4.2降雨径流影响要素计算第二节流域降雨径流要素计算第26页，共40页。土壤含水量一般是根据流域前期降雨、蒸发及径流过程，依据水量平衡采用递推公式推求——第t时段初始时刻土壤含水量——第t时段径流量——第t时段降雨量——第t时段蒸发量1、土壤含水量的计算4.2降雨径流影响要素计算第27页，共40页。（1）选择前期流域出现大暴雨的次日作为起始日，相应的土壤含水量为Wm（2）选择流域长时间干旱期作为起始日，相应的土壤含水量为0或者较小值（3）提前较长时间，eg：15-30天，假定一个土壤含水量（如0.5Wm）作为初值，经过演算，误差会减小到允许的程度起始含水量选择4.2降雨径流影响要素计算第28页，共40页。4.2降雨径流影响要素计算2、流域蒸发量的计算流域蒸发能力：在当日气象条件下流域蒸发量的上限Em称为流域蒸发能力，常采用下式推求

Em=βE水

式中，E水－水面蒸发观测值，mm;

β

－折算系数。第29页，共40页。4.2降雨径流影响要素计算①一层蒸发模式假定：流域蒸发量与土壤含水量成正比【讨论】形式简单，但未考虑土壤水分垂直分布的情况。当包气带土壤含水量较小，而表层土壤含水量较大时，按该模式计算出来的蒸发量偏小，eg：久旱降了一场小雨，雨量仅仅补充了表层土壤，就是这种情况.第30页，共40页。②二层蒸发模式流域蒸发量WUWL将土壤分成两层，上下层的蓄水容量分别为WUm、WLm，对应的土壤含水量分别为WU、WL，假定降雨量先补充上层土壤含水量再补充下层，蒸发先消耗上层土壤含水量再消耗下层。上层下层下层4.2降雨径流影响要素计算第31页，共40页。4.2降雨径流影响要素计算③三层蒸发模式WUWLWD

以两层蒸发模式为基础，确定下层最小蒸发系数C第32页，共40页。4.2降雨径流影响要素计算问题：

由于在很多情况下，按照上式推求土壤含水量时，会遭遇到径流资料缺乏的问题。在实际中，常采用前期影响雨量Pa来代替土壤含水量3.前期影响雨量Pa的计算第33页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算若第t日无雨，则该日流域前期影响雨量的减少全部转化为流域蒸散发，故：注意：Pa≤WM，若计算出Pa>WM，则取Pa=WM。如果第t日内有降雨Pt，但未产流，则：如果第t日内有降雨Pt并产生径流Rt，则:消退系数第34页，共40页。第二节流域降雨径流要素计算

注意：Pa可用上式进行计算，但要事先确定起算值。一般前期较长一段时间无雨，土壤已经很干燥，可令Pa=0；而在一场大雨或连续大暴雨后的Pa近似等于Wm，由此向后逐日推算，便可求得逐日的Pa

。【例题】某流域经分析WM=100mm，6、7月份平均EM分别为5.6mm/d和6.8mm/d.试计算下表中6月25日