工程水文学第四章-.pptVIP

第四章 流域产流与汇流计算 概述 流域降雨径流要素计算 蓄满产流计算 超渗产流计算 流域汇流计算 河道汇流计算 一、概述 由降雨形成流域出口断面的径流过程可概化为产流阶段和汇流阶段 产流阶段是指降雨经植物截留、填洼、下渗的损失过程。 降雨扣除损失后，剩余的部分称为净雨，净雨在数量上等于它所形成的径流量，净雨量的计算称为产流计算。 当由流域降雨量推求径流量时，必须具备流域产流方案。产流方案是对流域降雨径流之间关系的定量描述。 一、概述 汇流阶段是指净雨沿地面和地下汇入河网，并经河网汇集形成流域出口断面流量的过程。 由净雨推求流域出口断面流量的过程称为汇流计算。流域汇流过程又可分为两个阶段： 坡面汇流 ：净雨经地面或地下汇入河网的过程 河网汇流：进入河网的水流自上游向下游运动，经流域出口断面流出的过程。 汇流方案是对流域净雨与所形成的出口断面流量过程之间关系的定量描述。 径流分类 二、流域降雨径流要素计算-雨量 实测雨量只代表雨量站所在地的点雨量，分析流域降雨径流关系需要考虑全流域平均雨量。 一个流域一般会有多个雨量站，由各站的点雨量推求流域平均降雨量，常用的方法有算术平均法、垂直平分法和等雨量线法。 二、流域降雨径流要素计算-流域降雨量计算 算术平均法—流域内雨量站分布较均匀且地形起伏变化不大时 二、流域降雨径流要素计算-流域降雨量计算 垂直平分法---地形起伏变化不大的区域 二、流域降雨径流要素计算-流域降雨量计算 等雨量线法。当流域内雨量站分布比较密时，可根据各站同时段雨量绘制等雨量线，然后推求流域平均降雨量。 式中 为相邻两条等雨量线间的面积 为相应面积上的平均雨深 二、流域降雨径流要素计算-流域降雨量计算 二、流域降雨径流要素计算-降雨特征值 二、流域降雨径流要素计算- 降雨过程线 ★累积降雨过程线 二、流域降雨径流要素计算- 径流量计算 地面径流退水较快，而地下径流退水历时较长。实测流量过程线除本次降雨形成的径流外，往往还包括前期降雨径流中尚未退完的水量。在计算本次径流时，应把这部分水量从流量过程线中分割出去。 为了研究暴雨与洪水之间的关系，必须流量过程线加以分割，可采用退水曲线方法。 退水曲线，流域蓄水量的消退过程线，不同次降雨形成的流量过程线的分割常采用退水曲线。 二、流域降雨径流要素计算-径流量计算 地面径流和地下径流汇流特性不同，求得次径流总量之后，还需划分地面径流和地下径流 二、流域降雨径流要素计算-土壤含水量 流域土壤含水量一般是根据流域前期降雨、蒸发及径流过程，依据水量平衡原理采用递推公式推求。 二、流域降雨径流要素计算-土壤含水量 流域蒸发量的大小主要决定于气象要素及土壤湿度，可以用流域蒸发能力和土壤含水量来表征。流域蒸发能力是在当日气象条件下流域蒸发量的上限。 二、流域降雨径流要素计算-土壤含水量 前期影响雨量推算 在实际中常采用前期影响雨量来 代替土壤含水量 与蒸发量有关的土壤含水量日消退系数 对于无雨日 三、蓄满产流计算 蓄满产流模式 在湿润地区，由于雨量充沛，地下水位较高，包气带较薄，包气带下部含水量常保持在田间持水量，在汛期，包气带的缺水量很容易为一次降雨所充满。 当流域发生大雨后，土壤含水量达到流域蓄水容量，降雨损失等于流域蓄水容量减去初始土壤含水量，降雨量扣除损失量即为径流量。 流域蓄水容量 初始土壤含水量 流域内不同区位的蓄水容量是不同的 部分产流：在一次降雨过程中，当全流域未蓄满之前，流域部分面积包气带的缺水量已经得到满足，并开始产生径流 全面产流：随着降雨继续，蓄满产流面积逐渐增加，最后达到全流域蓄满产流。 在湿润地区，一次洪水的径流深主要与本次降雨量、净雨开始时土壤含水量密切相关。 降雨径流关系图 建立降雨径流相关图根据流域内多次实测降雨量P，对应的径流量R，初始土壤含水量W0，以W0为中间变量，建立P～W0～R相关图，即为流域降雨径流相关图。 当流域雨前土壤含水量和降雨量较小时，流域部分面积蓄满产流；当流域降雨量较大时，雨后土壤含水量可以达到流域蓄水容量。 降雨径流关系图 降雨径流相关图上部属流域全面产流状态，满足方程 R = P-(Wm- Pa) 表现为一组平行等距离的45°直线。 相关图下部属流域部分产流情况，产流量随降雨量减少迅速降低，表现为一组向下凹的曲线。 简化的降雨径流相关图 降雨径流关系也可采用简化形式，以P+Wo为纵坐标，R 为横坐标，点绘相关图。 ２．降雨径流相关图的应用 例：某次降雨前土壤含水量Wo=58mm，各时段雨量分别为P