工程水文学---4、产流及汇流计算课件.ppt

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1、第四章流域的产汇流计算在一次降雨中，扣除植物截留、蒸发、下渗损失后剩余部分称为净雨量，净雨量的计算称为产流计算。降雨产生的径流，汇集到河网后，自上游向下游流动，最后流经出口断面，其计算称为汇流计算。产流方案是根据流域实测降雨、蒸发和径流资料，分析确定降雨量、蒸发量、土壤含水量和径流量之间的关系。汇流方案是根据流域降雨和流量资料，推求净雨和流量过程线之间的关系。根据产流方案，由降雨量和雨前土壤含水量推出相应径流量，然后根据汇流方案，推求出流过程线。本节专门讨论降雨量、径流量和流域土壤含水量等的计算方法。4.2流域降雨径流要素计算算术平均法：当流域内雨量站分布较均

2、匀，地形起伏变化不大时，可用算术平均法求得流域上的平均降水量：4.2.1.1流域平均降雨量式中：P—流域平均降水量，mm;P1……Pn—各雨量站同时期内的降水量，mm;n—测站数。泰森多边形法：当流域内雨量站分布不太均匀时，假定流域各处的降水量由距离最近的雨量站代表。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可由下式计算：式中fi/F表示第i雨量站所代表面积占整个流域面积的份额，通常称为权重。求得的流域平均雨深又称为加权平均雨深。P1P3P2P4某一流域n个雨量站P1,P2,…Pn要求划分各

3、雨量站权重面积泰森法划分雨量站控制面积示意图(1)勾绘n-２个锐角三角形(2)绘制三角形各边的垂直平分线(3)量算n个雨量站的权重面积f1,f2,…fn等雨量线法：当流域上雨量站分布较密时，可用等雨量线来计算流域平均雨量。式中,fi—两条等雨量线间的面积；Pi—fi上的平均雨量。降雨量在时间上分配是不均匀的，实际工作中采用时段雨量说明降雨过程。以时段雨量为纵坐标，时段的时序为横坐标绘成时段雨量直方图，也称雨量过程线。用雨量筒人工观测的结果可以直接点绘这种过程线。4.2.1.2雨量过程线单位时段的雨量称降雨强度。降雨量过程线可以转换成雨强过程线，其纵坐标值为

4、i=P/Δt。以降雨开始后雨量累积值为纵坐标，相应时间为横坐标点绘的曲线称累积雨量曲线。累积雨量曲线错开Δt相减即可得出雨量过程线。9012345678910111213141516171819202105010015020025030035040045001020304050607080时段雨量直方图与累积雨量过程线4.2.2径流量Q(m3/s)t(h)W径流深计算QiQi+1△tQ(m3/s)t(h)Ｑ－流量(m3／s)Ｒ－径流深(mm)Δt－计算时段(h)F－流域面积(km2)QnQ1地面径流退水较快，而地下径流退水历时较长。实测流量过程线往往是由若干

5、次暴雨所形成的洪水径流组成。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。退水曲线是流域蓄水消退曲线，对同一流域的各次洪水，将若干条流量过程线的退水部分绘于透明纸上，然后沿时间轴左右移动，使退水线尾部重合，其下包线可作为标准的地下水退水曲线。Q图4－5退水曲线图4－6次洪水过程线划分ttR实测流量过程示意图（曲线下方数字为洪号）流域退水曲线用数学公式表示如下：（4-6）式中：Kg为地下退水参数，可根据式（4-7）用退水曲线来计算。（4-7）地表径流和地下径流汇流特性不同，一般还要用斜线分割法分割开地面径流和地下径流。斜线分割法：从起

6、涨点Ａ到地面径流终止点Ｂ绘制直线AB，AB线以上为地面径流，以下为地下径流。地下径流分割示意图A起涨点B地表径流终止点地表径流地下径流NN=0.84F0.2Q0地下水面以上土壤空隙不饱和，包含有部分空气的土壤层称包气带或通气层，它是土壤含水量经常发生变化的土层，由于分子力和毛管力的作用，土壤会吸附一部分下渗水量。土壤含水量是表示包气带土壤湿润程度的物理量。土壤保持水分的最大量称为田间持水量。4.2.3土壤水通气层通气层浅层地下水层浅层地下水层深层地下水层深层地下水层河流不透水层不透水层不透水层土壤中的水分，由于蒸发而逐渐减少，降雨则是其补充来源。土壤湿度是影响

7、径流的一个重要因素。水文学上一般根据实测降雨，蒸发和径流资料，根据水量平衡原理推求土壤含水量。Wt+1=Wt+Pt-Rt-Et（4－9）在实际工作中，Wm是指流域十分干旱情况下，降雨产流过程的最大损失量，也常称之土壤最大含水量。它包括植物截留、地表填洼，以及渗入包气带不能成为径流的水量。对于包气带不厚且雨量充沛地区，Wm值在实用上可由实测雨洪资料推求。其方法是选取久旱不雨后一次降雨量较大且全流域产流的资料，计算出流域平均雨量P及所产生的径流量R。由于久旱不雨，可以认为Wt=0，故Wm=P-R-E雨（2－5）流域日蒸发量E是该日气象条件（气温、日照、湿度、风速等

8、）和土壤含水量P的函数。Em称为土壤最