《产汇流计算》PPT课件

1、第一节降雨流出要素的补正算、流域的生产集水域的补正算、一次降雨中地面流出、表层流和地下流出称为流出量(净雨量)，流出量的补正算称为生产流补正算。 降雨造成的流出集中到河网后，从上游向下游流动，最后从出口断面流动，其修正算称为集水域修正算。 产流方案根据流域实测降雨、蒸发和径流资料，分析确定降雨量、蒸发量、土壤含水量和径流的关系。 汇流方案根据流域降雨和流量数据，求出净雨与流量经过线的关系。 根据产流案，从降雨量和雨前土壤含水量推出相应的流出量，根据合流案，推出流线求出。 本节专门探讨降雨量、流出量、流域土壤含水量的修正方法。 降雨量在时间上不均匀，在实际工作中用时间带雨量来说明降雨过程。 以时

2、间带雨量为纵轴，以时间带的时间序列为横轴，制作时间带雨量直方图，也被称为雨量经过线。 用雨量筒人工观测的结果，可以直接点画这样的经过线。 一、流域降雨分析，单位时间带的雨量称为降雨强度。 降雨量经过线可以转换成雨量强的经过线，其纵坐标值为i=P /t。 以降雨开始后的雨量累积值为纵坐标，以该时间为横轴点而绘制的曲线称为累积雨量曲线。 累积雨量曲线通过错开t进行减法可以得到雨量经过线。 一、流域降雨分析，90、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16算术平均法：流域内降雨站分布比较均匀，地形起伏变化不大时，用算术平均法求流域上的平均降水量：二、流域降雨n站数。

3、 泰森多边形法：假设流域内雨量站分布不均匀，则流域各处降水量以最接近的雨量站为代表。 设P1、P2、Pn为各站雨量，f1、f2、fn为各站所在的部分面积，f为流域面积，则流域平均降水量p可以用下式进行修正：式中的fi/F表示第I雨量站所代表的面积在流域面积整体中所占的份额，通常称为权重。 求出的流域的平均雨深也称为加权平均雨深。泰森法雨量站控制面积的示意图、(1)画n个锐角三角形、(2)画三角形各边的垂直平分线、(3)测量n个雨量站的加权面积f1、f2、fn的等雨深线图法：流域上雨量站的分布密集的情况、式中、fi的2条等2 .时-面-深关系曲线、3h、6h、1h、面平均雨深(mm )、面积(k

4、m2)、3 .点-面关系曲线、实测流量的经过线通常由几次暴雨引起的洪水流出构成。 为了研究暴雨和洪水的关系，必须分割流量路线，可以采用出水曲线法。 退水曲线是流域蓄水消退曲线，对于同一流域的各洪水，可以将多条流量经过线的退水部分描绘在透明纸上，沿时间轴左右移动，重叠退水线的尾部，将其下包线作为标准的地下水退水曲线。 流域地下水退水曲线、二次洪水过程线区分、q、t、t、地表流出和地下流出的汇合特性不同，一般采用斜线分割法分割地上流出和地下流出。 斜线分割法：从上升点到地上流出终点描绘直线AB，AB线以上为地上流出，以下为地下流出。 的双曲馀弦值。地下径流的分割形象、地表径流、地下径流、n、N=0

5、.84F 0.2、Q0、三、土壤含水量、地下水面以上的土壤空隙不饱和、含有一些空气的土壤层称为包气带或通气层，它是土壤含水量经常变化的土层，是由分力和毛细管力所致土壤含水量是表示绷带土壤湿润程度的物理量。 土壤保持水分的最大量叫做田保水量。 土壤中的水分因蒸发而逐渐减少，降雨是其补充来源。 土壤湿度是影响径流的重要因素之一。 水文学基于实测降雨、蒸发和径流资料，根据水量平衡原理计算土壤含水量。 在实际工作中，WM是流域充分干燥时降雨生产过程的最大损失量，也称为土壤最大含水量。 其中包括植物陷阱、地表凹陷、侵入包气带无法流出的水量。 在包气带不厚雨量丰富的地区，WM值可以实用地从实测雨水资料中求

6、得。 其方法选择持续干旱的雨后一次降雨量大、全流域生产流的资料，计算流域平均雨量p和发生的流出量r。 因为长时间干旱不下雨，所以可以考虑Pa=0，wm=pre雨(25 )，流域日蒸发量e是该日气象条件(气温、日照、湿度、风速等)和土壤含水量p的函数。 Pa=0时E=0； 如果Pa=WM，则表示E=Em。 Em被称为土壤最大日蒸发能力，主要取决于气象条件，一般流域没有Em实测资料，总是用下式求出Em=E水(26 )式中、e水面蒸发量、mm。 经验系数。 可以从实地考试中求得。 假设Et和Pat呈线性关系，则Et /EM=Pat/WM，土壤含水量的日消退系数k综合地反映了流域蓄水量因蒸发而减少的特

7、性。 如果在t天不下雨，则Et=Pa、t- Pa、t 1=Pat/WM *EM=Pa、t(1- K )符合同类项： (1-em/ww )并且生产流为Pa、t 1=K(Pat Pt-R )、 注：用于防止基于资料误差和修正方法的土壤含水量大于田间保水量Wm的不合理的状况，即，在Pa、t 1Wm的情况下，Pa、t 1=Wm，递归例如，Pa的开始修正计算时间每隔30天，K0.90时K300.04的最大误差小于开始误差的5 在长时间不下雨的情况下，最好减小开始Pa的值或设为Pa 0。 一场大雨过后，土壤比较饱和，最好开始PaWM。 有的流域属于湿润地区，wm=100mm，Em月平均为5.6mm/d，6

8、月为6.8mm/d。 每天求Pa值。 6月25日 27日三天雨量大，发生大的流出，土壤达到最大含水量WM，直接取6月27日Pa100mm6月28日pa0. 944 (10014.7 )=108.3 100，100 mm 6月29日pa0.944100。 K7=1-6.8/100=0.932，第二节流域产流分析，一、包气带对降雨的再分配作用包气带对降雨的再分配作用：(1)，包气带土层对下渗水量的再分配作用：该二、自然界中的两个基本产流模式、(1)、(2) :(1)、(3) : 超渗透产流、第三节蓄积产流与降雨流出的相关图，一、蓄积产流在汛期包气带上部的水不足容易被一次降雨蓄积。 每次下大雨流域平

9、均蓄水量达到Wm的话，生产流量可以从降雨量p中减去降雨开始时的土壤缺水量(Pa )求出。 即雨量补充包气带水不足量后，全部形成流出的生产流方式称为储存生产流，可以归纳为简单的数学模型： R=P - E -(Wm W0)，流域储水量达到WM时的生产流状态称为全流域生产流或全面生产流，生产流通过上式求出。 但是降雨量有时不能使流域蓄水量为WM值。 此时，因为包气带各处的厚度不一致，各处的土壤保水量的大小不同，局部也会发生流出，这样的生产流状态被称为一部分生产流，之后阶段性地转移到全面生产流。制作Pa、Wm-Pa、潜水、部分面积产流、Pa=Wm、全面产流、二、降雨流出关系图1、降雨流出关系图，计算流

10、域内多次暴雨的平均雨量p、对应流出量r、暴雨初期土壤含水量Pa，以Pa为残奥仪表，PPaR相关图，45。 R(mm )、Pa(mm )、P(mm )、降雨径流相关图上下游流域的全面流动状态、满足方程式R=P-(Im- Pa )表现为一组平行等距离的450直线。 相关图的下部下游区域部分的生产流情况，随着降雨量的减少，生产流量急速下降，表现为向下的曲线组。 利用PPaR相关图检查时间带的流出量，Pa=0 20 40 60 80 100、P(mm )、R(mm )、P4、P3、P2、P1、R4、R3、R2、R1、简化的降雨流出相关图、地面流出和地下流出的汇合规则不同。 根据已知雨量p从降雨流出相关

11、图调查流出量r，为了进行集水区修正计算，需要分为地上和地下两部分。 三、总流出量的划分是流域包气带的水不足量满足后，生产流r的一部分以稳定下渗率fc下渗，下渗水量均形成地下流出Rg，超过稳定下渗率的部分形成地面流出Rs (包括土壤中游)。 因此，根据一次降雨的总径量、RRg Rs、Rg、Rs、p、R=Rs Rg、fc、fc的分析求出，例如流域降雨量如表所示，另外，根据根据对应的洪水经过线求出的地上径流量和地下径流量，尝试修正流域的fc值。 稳定渗透率fc修正计算模式图，S47.2mm、g28.4mm、tc、tc、hg、hg、hs、I、p、q、fc，修正计算过程： (1)根据雨量数据求出时间带；

12、(2)从洪水经过线求出流出总量75.6mm、地面流出S47.2mm、地下径g28.4mm (3)从降雨过程(第2列)开始从下到上加算，直到第列的流出总量达到75.6mm。 该部分的降雨称为净雨h，与之相应的持续时间为净雨持续时间tc (第4栏)。 净雨以以前的降雨量为损失量。 (4)用实验算法求fc。 修正公式中，tc、hg分别为净雨强度小于fc的持续时间和雨量，第一次估算为Rg28.4mm、tc25.3h，假定fc=28.4/25.3=1.12mm/h，对净雨强度r进行了检查。 小于假设的fc值。 因此，在(211 )式中，减去该时间带t6h和、hg=2.8mm，重新假定fc，发现16日14

13、时的r1.3mmh，比假定fc值小。 因此，根据公式(211 )，假设新的fc，经过检验，所有的fc都小于该时段的r值，fc1.36mm/h，fc的应用在例：的一个流域求fc=1.0mm/h。 一次暴雨过程如表2-3的(1) (2)栏所示，Pa=69.6mm/h，调查降雨径流关系图的累积纯雨量为(5)栏，并且fc=1.0mm/h将纯雨划分为地表纯雨hs和地下，而下渗透曲线干燥地区地下水储量深，绷带仅在降水强度超过下渗透率时才发生地面流失。 这种生产流方式被称为超渗透生产流。 超渗流地区降雨强度对下渗有显着作用，从降雨求出径流可采用下渗曲线。 下渗透曲线是干燥士壤在充分的供水条件下通过流域下渗透

14、能力的经过线。 从降雨强度中减去下渗透率可以得到净雨强度过程。 这样求出的净雨量表示地面流出，不包括地下流出部分。 f、f(t )、t、fc、下渗曲线、流域上的某一点上每次降雨的实际下渗曲线不同。 降雨强度在整个下渗透过程中并不比下渗透率大，不能保证充分的供水条件，其次是初始土壤含水量不等于0。 解决办法是将下渗透率随时间变化的曲线f(t )转换为随土壤含水量变化的曲线f(Pa )。 因为在Pa和f(t )之间满足，所以如果解开这个积分，就能得到f(Pa )，由此，可以根据土壤水量Pa在每个时间带求出相应的下渗透率f，求出净雨量h。f、f(Pa )、Pa、fc、fPa关系曲线，二、初损后损法下

15、渗曲线法概念较清楚，但由于降雨和下渗强度资料少，实际应用不广泛，简化方法初损后损法常用。 方法是将实际的下渗过程简化为初损后损的2个阶段。 初损水量是大量生产以前的总损失量，包括植物陷阱、洼坑和下渗水量。 后损是流域产流以后的下渗水量，用平均下渗率表示。 一次降雨引起的流出深度可以用下式表示：在R P - Io ftR - P0式中，p次降雨量Io初损量f平均后渗透率tR后损持续时间Po后期不流动的雨量。p、f、p、f、t、r、r、下渗透曲线法、初损后损法、R P - Io ftR Po、Io、t0、t、tR、f、1、考虑到大流域：从流域内的各雨量站到出口截面的合流时间不同，子站按合流时间确定流量上升前的时刻从历史的雨水资料中，作为相关图准备了与o和流域相应的a、降雨强度和月(考虑土地利用的季节变化等)。Pa月I0相关图、Pa、(mm )、I0(mm )、7月、6月、5月、4月，由于平均下渗率f的修正计算、RP-I0-ftR-P0，to是初损持续时间，是t降雨后期不流动的降雨持续时间。 流域上各点的纯雨，通过斜面导入河网，从河网流向出口断面，统称合流。 从坡面和土壤表层导入河网被称为坡面合流，其持续时间短，一般只有几十到几小时的另一部分侵入地下，通过地下路径注入河网，被称为地下合流，可以长达