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1、第十三章WatershedFlowConcentration(流域汇流)王加虎水文学原理2PrecipitationRunoffQ(t)-Discharge流域产流流域汇流坡地汇流河网汇流Introduction3Contents基本概念及数学描述(BasicConceptsandmathematicaldescription)1流域汇流系统分析(Analysisofwatershedflowconcentrationsystem)2面积—时间曲线Time-areahistogram3概念性流域汇流模型Conceptualwatershe
2、dflowconcentrationmodels44Part1BasicConceptsandmathematicaldescription1流域汇流的路径Watershedflowpaths2流域汇流时间Watershedflowtimeofconcentration3径流成因公式Formulaforcomputingthedischargeatthewatershedoutlet4流域调蓄作用Watershedstorageeffects5坡地汇流河网汇流流域汇流过程流域出口1-1流域汇流的路径(Watershedflowpaths)
3、61-1流域汇流的路径(Watershedflowpaths)几何路径(Geometricpaths)7状态路径(Statepaths)：由各状态按流域汇流的物理顺序组成的集合。状态：水滴在流域上所处的空间位置，指某级坡面或某级河流。1-1流域汇流的路径(Watershedflowpaths)对一个Ω=3级的流域，水滴可能取的路径为：ri表示i级河流的坡面状态，i=1,2,…,ΩCi表示i级河流状态，i=1,2,…,ΩCΩ+1表示流域出口断面，称为收集状态Sj表示水滴所取的第j条路径，j=1,2,3,4,…81-2流域汇流时间(Water
4、shedflowtimeofconcentration)流域上某一雨滴从落地点到出口断面所花费的时间—汇流时间.91-2流域汇流时间直接利用上式计算平均流域汇流时间几乎不可能，但水文学家已证明流域滞时是与平均流域汇流时间等价的。流域滞时是指净雨中心与相应的出流过程形心之间的时差。K=M1(Q)-M1(h)(M1(Q),M1(h)分别为流域出流过程及相应的净雨过程的一阶原点矩。)平均流域汇流时间(Averagewatershedflowtimeofconcentration)101-2流域汇流时间若流域各处流速变化不大，则L0流域形心至流域
5、出口断面的直线距离。平均流域汇流时间(Averagewatershedflowtimeofconcentration)111-2流域汇流时间2)最大流域汇流时间(MaximumWatershedflowtimeofconcentration)Lmax:从流域出口断面沿流而上至流域分水线的最长距离。121-3径流成因公式Formulaforcomputingthedischargeatthewatershedoutlet在τ时刻降落、汇流时间为(t-τ)的水滴，形成t时间的出口断面流量。汇流时间为(t-τ)的水滴所占的流域面积131-4流域
6、调蓄作用(Watershedstorageeffects)造成流域调蓄作用的物理原因有二：每一水滴汇到出口断面的路径不一（地貌因素）每一水滴汇到出口断面的速度不一（动力学因素）在dt时段内进入流域的水量是净雨量I(t)dt,而流出流域的水量是出流量Q(t)dt.涨洪时,由于I(t)dt>Q(t)dt,时段dt内流域蓄水量必将增加.反之,落洪时,由于I(t)dt≤Q(t)dt,时段dt内流域蓄水量必将减小.这种在洪水形成过程中所呈现出的流域蓄水量增加和减少现象称为流域调蓄作用。14Part2流域汇流系统分析1引言(Introduction)
7、2基于流域调蓄作用的流域汇流系统的数学表达式(Mathematicaldescriptionofstorage-effect-basedwatershedflowsystem)3流域瞬时单位线和卷积公式(Watershedinstantaneousunithydrograph)4单位线法(Unithydrographmethod)5流域单位线的识别(Determinationofunithydrograph)152-1引言(Introduction)净雨(系统输入I(t))流域(系统)出流(系统输出Q(t))表示系统输入和系统响应之间运算
8、关系的算符16叠加性原理：(总输入=各项输入之和)倍比原理：线性流域汇流系统(满足叠加性和倍比性)非线性流域汇流系统(不满足叠加性和倍比性)线性时不变流域汇流系统线性时变流域汇流系统流域汇流系
