工程水文學(xué) 第七章流域產(chǎn)匯流計(jì)算課件

1、第七章 流域產(chǎn)匯流計(jì)算 降雨P(guān)凈雨R洪水Q（t）產(chǎn)流計(jì)算匯流計(jì)算產(chǎn)匯流計(jì)算COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平第一節(jié) 降雨徑流要素計(jì)算一、次洪徑流量計(jì)算一次洪水流量過(guò)程地面徑流表層流徑流地下徑流前期洪水未退完的部分水量非本次降雨補(bǔ)給的深層地下徑流本次洪水形成割除COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)F深層地下徑流（基流）前期洪水未退完的部分本次降雨形成的徑流過(guò)程COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)深層地下徑流（基流）前期洪水未退完的部分本次降雨形成的徑流過(guò)程FCDCDD的面積與AEF大約相等，ABCDFAABCCDFEA1、次洪徑流量的計(jì)

2、算 黃色的面積（ABCDFA）：COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平Bt(h)Q(m3/s)本次降雨形成的徑流過(guò)程直接徑流地下徑流N天深層地下徑流（基流）ACD0COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平（2）退水曲線分割t(h)Q(m3/s)01）流域退水曲線的制作取眾多退水曲線的下包線采用透明坐標(biāo)紙COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平二、前期影響雨量（Pa）1、定義：降雨開(kāi)始時(shí)， 流域土壤的干濕程度（即 土壤的含水量大?。?，即前期影響雨量Pa。 3、作用：是影響降雨形成徑流過(guò)程的一個(gè)主要 因素。降雨開(kāi)始前，土壤中的水份越多， 下滲進(jìn)土壤中的水分就少，產(chǎn)流量就越大。 2、表示：前期影響雨量（Pa），單位：mm。土壤

3、包氣帶土壤孔隙含水PaCOPY RIGHT 揚(yáng)大陳平4、前期影響雨量Pa的計(jì)算（2）如果第t日內(nèi)有降雨P(guān)t，但未產(chǎn)流，則：（3）如果第t日內(nèi)有降雨P(guān)t并產(chǎn)生徑流Rt，則：注意：PaIm，若計(jì)算出PaIm，則取Pa=Im。（1）如果第t日內(nèi)無(wú)降雨，則： K土壤含水量消退系數(shù) COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平（1）流域最大蓄水量Im流域蓄水容量濕潤(rùn)地區(qū)：Im=80120mm 。 5、流域最大蓄水量Im和消退系數(shù)K（2）起始Pa值確定連續(xù)多日無(wú)雨時(shí)，Pa=0;連續(xù)多日大雨后，Pa=ImCOPY RIGHT 揚(yáng)大陳平（2）消退系數(shù)K故 又 求得：一般與氣象條件有密切關(guān)系。假定t日E與Pa成直線關(guān)系，如圖

4、。EPa0ImPa,tEtEm（3）Pa計(jì)算示意COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平K6=1-5.6/100=0.944Pa=0.944*(100+14.7) =108.3WM(100)Pa=0.944*100 =94.4K7=1-6.8/100=0.932Pa=0.932*89.1=83.0Pa=0.932*83.0 =77.4Pa=0.932*(77.4+20.2 =90.9COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平第二節(jié) 產(chǎn)流計(jì)算一、產(chǎn)流模型1、蓄滿產(chǎn)流：濕潤(rùn)地區(qū)，雨量充沛，地下水位較高，植被較好，包氣帶較薄，土壤缺水很容易被一次降水所充滿，多余降水產(chǎn)生徑流的產(chǎn)流模式。土壤包氣帶PaIm前期影響雨量缺水量

5、數(shù)學(xué)模型：R=P-（Im-Pa）COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平初滲階段，降雨全部損失，不產(chǎn)流。i0f，產(chǎn)流R if，下滲損失 穩(wěn)定下滲階段，i時(shí)，全部流域面積與部分凈雨造峰。 （2）當(dāng)=時(shí)，全部流域面上的全部?jī)粲暝旆濉?（3）當(dāng)時(shí)，部分面積上的全部?jī)粲暝旆濉?四、等流時(shí)線法缺點(diǎn) （1）降雨分布不均勻問(wèn)題未考慮； （2）流速變化問(wèn)題； （3）河槽調(diào)蓄問(wèn)題。 COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平第四節(jié) 流域匯流計(jì)算方法之二單位線法一、基本概念1932年美國(guó)，謝爾曼提出。 1、單位線（UH, unit hydrology）：流域上，單位時(shí)段 內(nèi)均勻分布的單位凈雨所形成的流域出口斷面 地面徑流過(guò)程線。單位凈

6、雨深：10mm時(shí)間h10mm流量m3/st2、表示qt圖表COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平時(shí)段（3小時(shí)）12345678總計(jì)q(m3/s)01225181384080單位線表格表示： 檢驗(yàn)：二、單位線的基本假定1、倍比假定：如果單位時(shí)段內(nèi)，凈雨不是一個(gè)單位而是n個(gè)單位，則形成的流量過(guò)程是單位線的n倍。 COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平時(shí)間h10mm流量m3/st時(shí)間h19.7mm流量m3/stQmQmQm19.7/10Q19.7/10QkCOPY RIGHT 揚(yáng)大陳平2、疊加假定：如果凈雨不是一個(gè)時(shí)段，而是m個(gè)時(shí)段, 則形成的流量過(guò)程是m個(gè)時(shí)段凈雨形成的部分流 量過(guò)程錯(cuò)開(kāi)時(shí)段疊加。 時(shí)間h10mm

7、流量m3/stQm10mm時(shí)間h流量m3/stQmttCOPY RIGHT 揚(yáng)大陳平上述假定就是把流域視為線性匯流系統(tǒng)。三、單位線的應(yīng)用時(shí)間h流量m3/sQ1Q2Q3Q1+ Q2 + Q20000 時(shí)段單位線（m3/s）Rs（mm）部分徑流（m3/s）總地面徑流（m3/s） =5 =10 =81050 0281040 43208108018412 6206.432.456 312163162 169.616.670 024.86.8 01.61.6 00列表計(jì)算非常簡(jiǎn)單：倍比假定疊加假定四、單位線存在的問(wèn)題及處理方法 1、 洪水大小的影響 大洪水，流速大，匯流較快，單位線尖瘦，峰高且峰現(xiàn)時(shí)間早

8、。小洪水則相反。 注意點(diǎn)：（1）單位線時(shí)段長(zhǎng)必須與凈雨時(shí)段長(zhǎng)一致。 如果不一致，要對(duì)單位線進(jìn)行時(shí)段轉(zhuǎn)換。單線時(shí)段轉(zhuǎn)換方法見(jiàn)書(shū)本，不作介紹。 處理方法： 制作大小不同洪水的單位線，供選用。 COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平2、暴雨中心位置的影響 單位線假定降雨在流域內(nèi)分布均勻。實(shí)際上降雨分布是不均勻的。暴雨中心在上游的洪水，匯流路徑長(zhǎng)，受流域調(diào)蓄作用也大，洪水過(guò)程較平緩，單位線也平緩，峰低且峰現(xiàn)時(shí)間偏后。若暴雨中心在下游則相反。處理方法：制作不同暴雨中心洪水的單位線，供選用。COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平第五節(jié) 洪水過(guò)程線計(jì)算地面凈雨 Rs（t）凈雨過(guò)程R（t）暴雨P(guān)（t）地下凈雨 Rg（t） 地

9、面徑流 Qs（t）地下徑流 Qg（t）洪水過(guò)程Q（t）PR相關(guān)圖凈雨分割等流時(shí)線法或單位線法簡(jiǎn)化三角形法相加下面介紹COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平一、地下徑流過(guò)程計(jì)算方法：簡(jiǎn)化三角形法 COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平（1）求W下 （三角形面積）（3）取 （2）地下凈雨量 （4）求得： 從而得到： COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平二、洪水過(guò)程不是簡(jiǎn)單的加， 如何加？ 時(shí)段（4h） 1 2 3 4 降雨（mm） 8 36 16 10 凈雨（mm） 3 32 14 8 例如：某流域，fc=1mm/h。某次降雨的Pa=65mm。 該次降雨過(guò)程見(jiàn)下表，求該次降雨形成的洪水過(guò)程。Rg（t）（mm） 3 4 4 4 Rs（t）（mm） 0 28 10 4 COPY RIGHT 揚(yáng)大陳平時(shí)段(4h) 單位線 （m3/s） Rs （mm） 部分徑流（m3/s） 地面徑流過(guò)程 （m3/s） 地下徑流 過(guò)程 （m3/s）洪水過(guò)程 （m3/s）28mm10mm4mm1 0 28 00002 15 10 37.5037.5845.53 80 4 224150239162554 21 58.8806144.824168.85 12 33.6213286.632118.66 8 22.4128.442.84082.87 3 8.484.821