工程水文學(xué)第四章課件

第五節(jié)流域匯流分析與計算降落在流域上的雨水，從流域各處向流域出口斷面匯集的過程，稱為流域匯流流域匯流坡地匯流河網(wǎng)匯流地面徑流壤中流地下徑流直接徑流匯流（地面徑流）第五節(jié)流域匯流分析與計算流域匯流坡地匯流地面徑流直接徑流匯一、流域出口斷面流量的組成（1）匯流時間：流域各點的地面凈雨流達出口斷面所經(jīng)歷的時間，稱為匯流時間（τ）。（2）等流時面積：將流域上匯流時間相等的點子連成一條曲線，就是等流時線。兩條相鄰等流時線間的面積稱為等流時面積（F1、F2、F3、...）。1τ2τ3τdF1dF2dF3一、流域出口斷面流量的組成1τ2τ3τdF1dF2dF31τ2τ3τdF1dF2dF3凈雨i(t-τ)設(shè)等流時面積dF1上t-τ時刻形成凈雨i(t-τ)正好在t時刻到達流域出口斷面，所形成的出口斷面流量為:而流域出口斷面t時刻的流量Q(t)，是所有等流時面積上在t時刻到達出口斷面的流量之和：1τ2τ3τdF1dF2dF3凈雨i(t-τ)設(shè)等流時面積ddF(τ)對τ求偏導(dǎo)，有：流量成因公式流域匯流曲線流域凈雨過程

流域匯流曲線u(t)：等流時線、單位線、瞬時單位線、地貌單位線等。dF(τ)對τ求偏導(dǎo)，有：流量成因公式流域匯流曲線流域凈雨過工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件一個時段凈雨

二、等流時線法

一個時段凈雨二、等流時線法F1上一個時段Δτ時間內(nèi)的地面凈雨h1會在Δτ間匯合成流量該流量于Δτ時流到流域出口一個時段D

t（Δτ）時間內(nèi)的地面凈雨h1在流域出口的徑流過程F1上一個時段Δτ時間內(nèi)的地面凈雨h1會在Δτ間匯合成流量該兩個時段凈雨

兩個時段凈雨2個時段地面凈雨h1、h2在流域出口的地面徑流過程在流域出口的地面徑流過程=h1、h2各自的流量過程相疊加2個時段地面凈雨h1、h2在流域出口的地面徑流過程在流域出三個時段凈雨

三個時段凈雨具體計算方法見下表：@COPYRIGHT揚大陳平具體計算方法見下表：@COPYRIGHT揚大陳平1、計算公式j(luò)=1,2,…,nri：第i時段凈雨強度（h/Δt），mm/hfi：匯流時間（j-1）Δt和jΔt兩條等流時線之間的面積，km2qi，i+j-1：在fj上的ri形成的i+j-1時段末出口斷面流量，m3/sQk：第k時段末出口斷面的流量，m3/s1、計算公式j(luò)=1,2,…,nri：第i時段凈雨強度（h/Δ等流時線法匯流計算算例：等流時線法匯流計算算例：2、凈雨歷時與流域匯流時間對Q（t）（1）當(dāng)>時，全部流域面積與部分凈雨造峰。

（2）當(dāng)=時，全部流域面上的全部凈雨造峰。

（3）當(dāng)<時，部分面積上的全部凈雨造峰。

3、等流時線法缺點

（1）降雨分布不均勻問題未考慮；（2）流速變化問題；（3）河槽調(diào)蓄問題。@COPYRIGHT揚大陳平2、凈雨歷時與流域匯流時間對Q（t）（1）當(dāng)>時，全部流域面三、時段單位線法（一）單位線基本概念在給定的流域下，單位時段內(nèi)均勻分布的單位地面（直接）凈雨量，在流域出口斷面形成的地面（直接）徑流過程線，稱為單位線。單位凈雨量（徑流深）一般取為10mm。單位時段△t可取1、3、6、12、24h等等，依流域大小而定。

時間h10mm流量m3/s△t三、時段單位線法時間h10mm流量m3/s△t

（二）單位線法計算流域出口洪水過程（二）單位線法計算流域出口洪水過程

工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件h3q1/10

h3q2/10

h3q3/10

h3q4/10

h3q1/10 h3q2/10 h3q3/10 h3q4/1通用計算公式：Qi——i時段末流量值；

i=1，2，3，…l流量過程線時段數(shù)qi-j+1——i-j+1時段末的單位線縱坐標(biāo)；

i-j+1=1，2，3，…n單位線時段數(shù)hj——j時段末的凈雨深；

j=1，2，3，…m凈雨時段數(shù)通用計算公式：Qi——i時段末流量值；工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件(三）單位線時段轉(zhuǎn)換單位線應(yīng)用時，往往因?qū)嶋H降雨歷時和已知單位線的時段長不相符合，不能任意移用；在對不同流域的單位線進行地區(qū)綜合時，各流域的單位線也應(yīng)取相同的時段長才能綜合。例如，降雨記錄只有四段制的，即每6小時觀測一次，由此可分析得6h單位線，但實際上則需3h的單位線，就要將6小時單位線轉(zhuǎn)換為3小時單位線。最常用的方法是S曲線法。(三）單位線時段轉(zhuǎn)換不同時段單位線的轉(zhuǎn)化換

需要轉(zhuǎn)換的情況：a應(yīng)用單位線求流量過程線時，凈雨時段與單位線時段不統(tǒng)一。b在對不同流域的單位線進行地區(qū)綜合時，各流域的單位線也要統(tǒng)一時段。

常采用s曲線進行單位線的時段轉(zhuǎn)換

不同時段單位線的轉(zhuǎn)化換S曲線的概念

假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時段凈雨均為一個單位，在流域出口斷面形成的流量過程線，稱為S曲線。

S曲線的概念假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時段凈雨均工程水文學(xué)第四章課件應(yīng)用S曲線求不同時段的單位線的實例：【例】已知：時段Δt0=6h的單位線求：時段Δt=3h的單位線解：①由Δt0=6h的單位線，累加求到Δt0=6h的S（t）曲線②將S曲線向右平移Δt=3h得另一曲線S（t-Δt）應(yīng)用S曲線求不同時段的單位線的實例：【例】已知：時段Δt0=③S曲線與S（t-Δt）曲線各時段末的流量差

S（t）-S(t-Δt)

組成的流量過程線即為時段Δt=3h，降雨強度為10/Δt0的凈雨形成的流量過程線。④應(yīng)用倍比假定，有轉(zhuǎn)換后的單位線為：③S曲線與S（t-Δt）曲線各時段末的流量差轉(zhuǎn)換后的單位線Δt=Δt0/2=3hΔt0q（Δt，t）=[S（Δt0）-S（Δt0-Δt）]Δt0/Δt時段Δt=3h，凈雨量h=10mm形成的流量過程線Δt=Δt0/2=3hΔt0q（Δt，t）=[S（Δt0

已知時段為Δt0的單位線，求任意時段Δt的單位線q(Δt,t)的通用公式Δt0——原單位線的時段長S（t）——時段長為Δt0的S曲線縱坐標(biāo)S（t-Δt）——時段錯開Δt小時的S曲線縱坐標(biāo)q(Δt,t)——時段為Δt0的單位線的縱坐標(biāo)已知時段為Δt0的單位線，求任意時段Δt的單位線q(Δ單位線的應(yīng)用

已根據(jù)多次實測雨洪資料確定出該流域?qū)嵱玫膯挝痪€，當(dāng)流域內(nèi)降了一場雨后，先采用產(chǎn)流計算方法推求出凈雨過程，再用單位線推求出流過程。

單位線的應(yīng)用已根據(jù)多次實測雨洪資料確定出該流域?qū)嵱玫膯危ㄎ澹﹩挝痪€存在的問題及處理方法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)時間早。小洪水則相反。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，受流域調(diào)蓄作用也大，洪水過程較平緩，單位線也平緩，峰低且峰現(xiàn)時間偏后。若暴雨中心在下游則相反。（五）單位線存在的問題及處理方法

三.納希（瞬時）單位線法：三.納希（瞬時）單位線法：工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件33工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件（1）（1）（2）（2）（3）（3）（3）（1）將（1）式代入（3）式得（3）（1）將（1）式代入（3）式得工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件課堂作業(yè)：某流域的流域面積F=412.2km2，已分析得1997年6月一次暴雨洪水的地面徑流過程及地面流量過程見下表：(1)分析該流域3h10mm凈雨單位線；(2)將3h10mm單位線轉(zhuǎn)換為6h10mm單位線。課堂作業(yè)：某流域的流域面積F=412.2km2，已分析得19工程水文學(xué)第四章課件第五節(jié)流域匯流分析與計算降落在流域上的雨水，從流域各處向流域出口斷面匯集的過程，稱為流域匯流流域匯流坡地匯流河網(wǎng)匯流地面徑流壤中流地下徑流直接徑流匯流（地面徑流）第五節(jié)流域匯流分析與計算流域匯流坡地匯流地面徑流直接徑流匯一、流域出口斷面流量的組成（1）匯流時間：流域各點的地面凈雨流達出口斷面所經(jīng)歷的時間，稱為匯流時間（τ）。（2）等流時面積：將流域上匯流時間相等的點子連成一條曲線，就是等流時線。兩條相鄰等流時線間的面積稱為等流時面積（F1、F2、F3、...）。1τ2τ3τdF1dF2dF3一、流域出口斷面流量的組成1τ2τ3τdF1dF2dF31τ2τ3τdF1dF2dF3凈雨i(t-τ)設(shè)等流時面積dF1上t-τ時刻形成凈雨i(t-τ)正好在t時刻到達流域出口斷面，所形成的出口斷面流量為:而流域出口斷面t時刻的流量Q(t)，是所有等流時面積上在t時刻到達出口斷面的流量之和：1τ2τ3τdF1dF2dF3凈雨i(t-τ)設(shè)等流時面積ddF(τ)對τ求偏導(dǎo)，有：流量成因公式流域匯流曲線流域凈雨過程

流域匯流曲線u(t)：等流時線、單位線、瞬時單位線、地貌單位線等。dF(τ)對τ求偏導(dǎo)，有：流量成因公式流域匯流曲線流域凈雨過工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件一個時段凈雨

二、等流時線法

一個時段凈雨二、等流時線法F1上一個時段Δτ時間內(nèi)的地面凈雨h1會在Δτ間匯合成流量該流量于Δτ時流到流域出口一個時段D

t（Δτ）時間內(nèi)的地面凈雨h1在流域出口的徑流過程F1上一個時段Δτ時間內(nèi)的地面凈雨h1會在Δτ間匯合成流量該兩個時段凈雨

兩個時段凈雨2個時段地面凈雨h1、h2在流域出口的地面徑流過程在流域出口的地面徑流過程=h1、h2各自的流量過程相疊加2個時段地面凈雨h1、h2在流域出口的地面徑流過程在流域出三個時段凈雨

三個時段凈雨具體計算方法見下表：@COPYRIGHT揚大陳平具體計算方法見下表：@COPYRIGHT揚大陳平1、計算公式j(luò)=1,2,…,nri：第i時段凈雨強度（h/Δt），mm/hfi：匯流時間（j-1）Δt和jΔt兩條等流時線之間的面積，km2qi，i+j-1：在fj上的ri形成的i+j-1時段末出口斷面流量，m3/sQk：第k時段末出口斷面的流量，m3/s1、計算公式j(luò)=1,2,…,nri：第i時段凈雨強度（h/Δ等流時線法匯流計算算例：等流時線法匯流計算算例：2、凈雨歷時與流域匯流時間對Q（t）（1）當(dāng)>時，全部流域面積與部分凈雨造峰。

（2）當(dāng)=時，全部流域面上的全部凈雨造峰。

（3）當(dāng)<時，部分面積上的全部凈雨造峰。

3、等流時線法缺點

（1）降雨分布不均勻問題未考慮；（2）流速變化問題；（3）河槽調(diào)蓄問題。@COPYRIGHT揚大陳平2、凈雨歷時與流域匯流時間對Q（t）（1）當(dāng)>時，全部流域面三、時段單位線法（一）單位線基本概念在給定的流域下，單位時段內(nèi)均勻分布的單位地面（直接）凈雨量，在流域出口斷面形成的地面（直接）徑流過程線，稱為單位線。單位凈雨量（徑流深）一般取為10mm。單位時段△t可取1、3、6、12、24h等等，依流域大小而定。

時間h10mm流量m3/s△t三、時段單位線法時間h10mm流量m3/s△t

（二）單位線法計算流域出口洪水過程（二）單位線法計算流域出口洪水過程

工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件h3q1/10

h3q2/10

h3q3/10

h3q4/10

h3q1/10 h3q2/10 h3q3/10 h3q4/1通用計算公式：Qi——i時段末流量值；

i=1，2，3，…l流量過程線時段數(shù)qi-j+1——i-j+1時段末的單位線縱坐標(biāo)；

i-j+1=1，2，3，…n單位線時段數(shù)hj——j時段末的凈雨深；

j=1，2，3，…m凈雨時段數(shù)通用計算公式：Qi——i時段末流量值；工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件(三）單位線時段轉(zhuǎn)換單位線應(yīng)用時，往往因?qū)嶋H降雨歷時和已知單位線的時段長不相符合，不能任意移用；在對不同流域的單位線進行地區(qū)綜合時，各流域的單位線也應(yīng)取相同的時段長才能綜合。例如，降雨記錄只有四段制的，即每6小時觀測一次，由此可分析得6h單位線，但實際上則需3h的單位線，就要將6小時單位線轉(zhuǎn)換為3小時單位線。最常用的方法是S曲線法。(三）單位線時段轉(zhuǎn)換不同時段單位線的轉(zhuǎn)化換

需要轉(zhuǎn)換的情況：a應(yīng)用單位線求流量過程線時，凈雨時段與單位線時段不統(tǒng)一。b在對不同流域的單位線進行地區(qū)綜合時，各流域的單位線也要統(tǒng)一時段。

常采用s曲線進行單位線的時段轉(zhuǎn)換

不同時段單位線的轉(zhuǎn)化換S曲線的概念

假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時段凈雨均為一個單位，在流域出口斷面形成的流量過程線，稱為S曲線。

S曲線的概念假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時段凈雨均工程水文學(xué)第四章課件應(yīng)用S曲線求不同時段的單位線的實例：【例】已知：時段Δt0=6h的單位線求：時段Δt=3h的單位線解：①由Δt0=6h的單位線，累加求到Δt0=6h的S（t）曲線②將S曲線向右平移Δt=3h得另一曲線S（t-Δt）應(yīng)用S曲線求不同時段的單位線的實例：【例】已知：時段Δt0=③S曲線與S（t-Δt）曲線各時段末的流量差

S（t）-S(t-Δt)

組成的流量過程線即為時段Δt=3h，降雨強度為10/Δt0的凈雨形成的流量過程線。④應(yīng)用倍比假定，有轉(zhuǎn)換后的單位線為：③S曲線與S（t-Δt）曲線各時段末的流量差轉(zhuǎn)換后的單位線Δt=Δt0/2=3hΔt0q（Δt，t）=[S（Δt0）-S（Δt0-Δt）]Δt0/Δt時段Δt=3h，凈雨量h=10mm形成的流量過程線Δt=Δt0/2=3hΔt0q（Δt，t）=[S（Δt0

已知時段為Δt0的單位線，求任意時段Δt的單位線q(Δt,t)的通用公式Δt0——原單位線的時段長S（t）——時段長為Δt0的S曲線縱坐標(biāo)S（t-Δt）——時段錯開Δt小時的S曲線縱坐標(biāo)q(Δt,t)——時段為Δt