工程水文學(xué)-第四章

1工程水文學(xué)上海大學(xué)土木系：武亞軍公共信箱：shugcswx@126.com密碼：shugcswx2課程介紹工程水文學(xué)為選修課,2個學(xué)分共10次課,20課時成績包括平時作業(yè)與期末考試,比例3:7期末考試為閉卷,最后一堂課考試(11月7日11、12節(jié))。3第四章流域產(chǎn)匯流計算降雨徑流要素計算流域產(chǎn)流分析產(chǎn)流計算流域匯流計算44.1概要前面我們已經(jīng)對徑流形成作了定性的描述，本章將從定量的角度闡述降雨形成徑流的原理和計算方法。產(chǎn)流過程：降雨形成凈雨的過程匯流過程：凈雨沿地面和地下匯入河網(wǎng)，并經(jīng)河網(wǎng)匯集形成流域出口斷面的徑流過程。5徑流形成的定性分析6分析內(nèi)容徑流主要包括三部分：地面徑流、表層流徑流、淺層和深層地下徑流。深層地下徑流：數(shù)量少、穩(wěn)定、非本次降雨形成，計算不包括。計算內(nèi)容主要包括：地面徑流、表層流徑流和淺層地下徑流。74.2降雨徑流要素計算流域產(chǎn)匯流計算一般需要對實(shí)測暴雨、徑流和蒸發(fā)等資料做一定的整理分析，以便在定量上研究它們之間的因果關(guān)系和規(guī)律。主要要素如下：流域降雨量徑流量計算土壤含水量84.2.1流域降雨分析降雨包括降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時、降雨過程、降雨分布、籠罩面積及暴雨中心位置等。降雨量指一次降雨的總量，它指某個雨量站的降雨量；對流域而言指流域的面平均降雨量。9流域降雨特性分析流域降雨特性是指降雨量在時間上的變化過程和空間上的分布情況。流域降雨特性的表示方法：流域平均降雨量、時~面~深關(guān)系曲線和點(diǎn)~面關(guān)系曲線流域平均降雨量時~面~深關(guān)系曲線點(diǎn)~面關(guān)系曲線10流域平均降雨量的計算算術(shù)平均法當(dāng)流域內(nèi)雨量站分布較均勻、地形起伏不大時，可根據(jù)各站同時段觀測的降雨量用算術(shù)平均法推求。公式11平均降雨量的計算垂直平分法(泰森多邊線法)條件：流域雨量站分布不太均勻，為了更好地反映各站在計算流域平均雨量中的作用。假設(shè)：流域各處的雨量可由與其距離最近的雨量站代表。12平均降雨量的計算等雨量線法條件：當(dāng)流域地形變化較大，而雨量站分布較密，能結(jié)合地形變化繪制等雨量線時。該方法能考慮流域地形的變化繪制等雨量線，比較好地反映了降雨在流域上的變化，精度較高。但是繪制等雨量線需要較多站點(diǎn)的資料，且每次都要重繪，工作量大。13等雨量線法當(dāng)流域內(nèi)雨量站分布較密時，可根據(jù)各雨量站同時段觀測的雨量繪制等雨量線圖，然后用等雨量線圖推算流域平均降雨量。fi:相鄰兩條等雨量間的面積，km2Pi:相應(yīng)于fi上的平均雨深，一般采用相鄰兩條等雨量線的平均值，mm14等雨量線法圖示15單站降雨的特性分析降雨強(qiáng)度過程線降雨強(qiáng)度隨時間的變化過程線。降雨量累積曲線自降雨開始起至各時刻降雨量的累積值P隨時間的變化過程線。降雨強(qiáng)度~歷時曲線最大平均雨強(qiáng)與歷時的關(guān)系曲線。16三過程線1:時段平均雨強(qiáng)i與時間的柱狀曲線.2:時間段足夠小時，變?yōu)樗矔r雨強(qiáng)過程線.3:累積曲線為降雨強(qiáng)度過程線對時間的積分曲線，稱為降雨量累積曲線.17降雨量累積曲線曲線上任意一點(diǎn)的坡度就是該時刻的瞬時降雨強(qiáng)度i。圖中1線曲線上任一時段的平均坡度就是該時段的平均降雨強(qiáng)度。圖中2線累積曲線為降雨強(qiáng)度過程線對時間的積分曲線。圖中3線184.2.2徑流量產(chǎn)流過程中：一次洪水流量過程不僅包括本次洪水所形成的地面徑流、表層流徑流和地下徑流外，往往還包括前期洪水尚未退完的部分水量及非本次降雨補(bǔ)給的深層地下徑流。因此本次徑流計算時需要將后兩項分割出去。匯流過程中：不同水源水流運(yùn)動規(guī)律不同，需劃分洪水流量過程中的不同水源。19徑流過程分析以流域出口斷面洪水過程為例20流量過程線分析HIABCC’DQ(m3)t(h)EGFD’1.A點(diǎn)為洪水起漲時刻2.AE:上一次洪水尚未退完的淺層地下徑流3.EG:深層地下徑流4.如果A點(diǎn)之前沒有降雨，則上次洪水沒退完的淺層地下徑流將從A點(diǎn)沿虛線至F點(diǎn)退盡，故AEF非本次降雨形成。5.本次降雨形成的徑流為ABCDFA21流量過程線分割示意圖HIABCC’DQ(m3)t(h)EGFD’A點(diǎn)為洪水起漲時刻AE:上一次洪水尚未退完的淺層地下徑流EG:深層地下徑流AEF：上次洪水消退ABCDFA：本次降雨形成徑流過程，徑流量為陰影部分。22流量過程的分割兩項工作:其一是將非本次降雨形成的徑流分割去，求出本次洪水的徑流源；其二由于不同水源的水流運(yùn)動規(guī)律不同，需將本次洪水徑流總量劃分為不同的水源。包括地面徑流、表層流徑流和地下徑流。23徑流劃分徑流地面徑流表層流徑流(壤中流)地下徑流直接徑流仍稱地面徑流淺層地下徑流深層地下徑流(基流)24不同水源的退水規(guī)律地面徑流：消退快，先退盡；表層流徑流：消退較快，比地面徑流快；淺層地下徑流：消退較慢，后退盡；深層地下徑流：流量小且穩(wěn)定。25退水曲線退水曲線指流域蓄水量的消退過程線。用途其一為分割流量過程線；其二為劃分不同水源。特點(diǎn)一般來說某一流域的地下徑流退水過程比較穩(wěn)定。作法可以通過多次實(shí)測洪水過程的退水部分，繪在透明紙上，然后沿時間軸平移，使它們尾部重合，最后作光滑的下包線，就是流域地下水退水曲線。26退水曲線公式Q(t):t時刻的流量；Q(0):t=0時的流量；Kg:地下水退水參數(shù)或地下水蓄水常數(shù).Kg越大表示地下水退水越慢，反之越快，其值可以通過退水曲線確定(該值比較穩(wěn)定)27徑流量計算本次降雨形成的徑流量實(shí)測流量過程線割去非本次降雨形成的徑流后的徑流量計算公式R:次洪徑流深,mm;

Q:每隔一個△t的流量值,m3/s;△t:計算時段,h;

F:流域面積,km2;

3.6:單位換算系數(shù)28徑流量計算2在退水規(guī)律比較一致的流域，可在CD段上找到與A點(diǎn)流量相等的C’點(diǎn)，AEF的面積與C’D’D的面積近似相等，因此，ABCC’DD’FA=ABCC’D’EA29水源的劃分劃分內(nèi)容直接徑流和地下徑流方法斜線分割法：流量過程線與退水曲線的分離點(diǎn)為B點(diǎn)經(jīng)驗公式法：洪峰流量出現(xiàn)時刻至直接徑流終止點(diǎn)的時距N(日數(shù))AB線以上直接徑流AB線以下為地下徑流304.2.3土壤含水量含水量是影響徑流形成的一個重要因素降雨開始時，流域內(nèi)包氣帶中的土壤含水量的大小(土壤的干濕程度)是影響降雨形成的一個重要因素。同等條件下，土壤含水量大則產(chǎn)生的徑流量大，反之則小。土壤含水量較難確定，通常是采用間接方法表示。表示流域土壤含水量的方法其一為前期影響雨量Pa其二為流域的蓄水量W31流域土壤含水量計算流域土壤含水量一般是根據(jù)流域前期降雨、蒸發(fā)及徑流過程，依據(jù)水量平衡原理遞推公式推求。Wt+1=Wt+Pt-Et-RtWt第t時段初始時刻的土壤含水量，Pt為第t時段降雨量Et為第t時段蒸發(fā)量Rt為第t時段徑流量32

流域蓄水容量流域含水量的上限為流域蓄水容量Wm。流域含水量值為0<W<Wm初始時刻及相應(yīng)的含水量確定方法：選擇前期流域出現(xiàn)大暴雨的次日作為起始日，相應(yīng)值為Wm。選擇流域長時間干旱期作為起始日，相應(yīng)值為0可以提前較長時間為作為起始日，假定一個土壤含水量作為初值(如一半)。33流域蒸發(fā)量流域蒸發(fā)量的大小主要決定于氣象要素及土壤濕度，可以用流域蒸發(fā)能力和土壤含水量來表征。流域蒸發(fā)能力Em是在當(dāng)日氣象條件下流域蒸發(fā)量的上限，很難通過觀測測得，只能根據(jù)水面蒸發(fā)量來折算。Em=βE0E0水面蒸發(fā)觀測值，β為折算系數(shù)流域蒸發(fā)量計算模型程序計算343637383940前期影響雨量Pa很多情況下，直接求土壤含水量比較困難，往往采用前期影響雨量Pa來替代土壤含水量。假設(shè)流域內(nèi)前后兩天無雨P(guān)a,t+1=KPa,tPa,t:第t日的前期影響雨量,mm;Pa,t+1:第t+1日的前期影響雨量,mm;K:土壤含水量的日消退系數(shù)或折減系數(shù).41其他情況如果第t日內(nèi)有降雨P(guān)tPa,t+1=K(Pa,t+Pt)如果第t日內(nèi)有降雨P(guān)t并產(chǎn)生徑流RtPa,t+1=K(Pa,t+Pt-Rt)

實(shí)際中Rt不易求得，一般不計，而仍按前式計算，如果所求值大于流域蓄水容量Wm，則取Wm為該日的Pa值。42消退系數(shù)K消退系數(shù)K綜合反映流域蓄水量因流域蒸散發(fā)而減少的特性，可以直接用水文氣象資料分析確定。流域蒸散發(fā)決定于：流域的蒸散發(fā)能力；土壤含水量。采用一層模式，假定流域蒸散發(fā)量E與流域蓄水量W成正比：

E:蒸散發(fā)量;EM最大蒸散發(fā)量

W:蓄水量;WM最大蓄水量43消退系數(shù)若第t日無雨，該日的流域前期影響雨量的減少全部轉(zhuǎn)化為流域蒸散發(fā)

Et=Pa,t-Pa,t+1=(1–K)Pa,t以第t日為對象，該日為無雨(Pa,t=Wt)，則有K=1-Em/Wm44幾點(diǎn)說明Pa值不應(yīng)大于流域最大蓄水量Wm，所以當(dāng)計算出的Pa值大于Wm時，取WM作為該日的Pa值。Pa計算前需事先確定其起算值，一般前期較長時間無雨，可令Pa=0；在一場大雨或連續(xù)幾次大雨后，土壤含水量已近最大，此時Pa=Wm。45例題-求前期影響雨量Pa某流域經(jīng)分析Wm=100mm，6、7月份平均Em分別為5.6mm/d和6.8mm/d，試計算下表中6月25日~7月5日的逐日Pa值。計算公式一：K=1-Em/Wm計算公式二：Pa,t+1=K(Pa,t+Pt)46算例Pa計算表K6=1-5.6/100=0.944Pa=0.944*(100+14.7)=108.3>Wm(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=90.9474.3流域產(chǎn)流方式討論產(chǎn)流的實(shí)質(zhì)指流域中各種徑流成分的生成過程，其實(shí)質(zhì)是水分在下墊面垂直運(yùn)行中，在各種因素綜合作用下的發(fā)展過程，也是流域下墊面(包括地面和包氣帶)對降雨的再分配過程。徑流特征不同的下墊層條件不同的產(chǎn)流機(jī)制影響整個產(chǎn)流過程發(fā)展呈現(xiàn)不同的徑流特征48包氣帶對降雨的再分配作用再分配作用的前提包氣帶中土壤為有孔介質(zhì)，具有吸收、儲存和輸送水分的功能，使得包氣帶對降雨起著調(diào)節(jié)和再分配作用。這種作用與土壤性質(zhì)、水分帶的分布特性、水分的變換及變化狀況有密切關(guān)系。再分配作用表現(xiàn)在兩方面包氣帶地面對降雨的再分配作用包氣帶土層對下滲水量的再分配作用49包氣帶地面對降雨的再分配作用以單元土柱為例由下滲能力fp與降雨強(qiáng)度i控制i>fp時,實(shí)際下滲率為fp,其余形成地面徑流(i-fp)i<=fp時,實(shí)際下滲率為i,全部滲下土中。50降水劃分對一場總降雨量為P的降雨來說，雨強(qiáng)時大時小，有時i>fp，有時i<=fp包氣帶地面將降雨劃分為下滲水量I和地面徑流水量RS。下滲水量I：形成的地面徑流RS:水量平衡原理:51包氣帶土層對下滲水量的

再分配作用下滲到包氣帶土層的水量I

包括：

1.先被土壤吸收成為含水量增量；

2.蒸散發(fā)E

逸出地面，返回大氣。討論重點(diǎn):其余下滲部分52其余下滲量I

的討論包氣帶蓄水容量包氣帶達(dá)到田間持水量時的蓄水量，記為W’m起始蓄水量降雨開始時包氣帶的起始蓄水量，記為W’0包氣帶缺水量包氣帶蓄水容量–起始蓄水量：W’m-

W’0當(dāng)I-E≥W’m-

W’0時表示降雨結(jié)束時包氣帶達(dá)到田間持水量，下滲水量中的[I–E-(W’m-

W’0)]部分成為重力水RG(包括表層流徑流和地下徑流)RG=I–E-(W’m-W’0)即：I=E+(W’m-W’0)+RG53其余下滲量2當(dāng)I–E<W’m-

W’0時表示降雨結(jié)束時包氣帶的蓄水量W’e未達(dá)到田間含水量，下滲水量I–E全部被包氣帶土壤吸收，成為包氣帶蓄水量的增量I=E+(W’e-W’0)

不產(chǎn)生RG，即不產(chǎn)生表層流徑流與地下徑流。54包氣帶是否產(chǎn)生重力水?因此，包氣帶是否產(chǎn)生重力水，一般由包氣帶蓄水容量W’m決定如果I–E-

W’0>

W’m

，則形成自由重力水RG如果I–E-

W’0<=

W’m，則不形成重力水。55蓄滿產(chǎn)流和超滲產(chǎn)流由前面公式可得：有重力水的包氣帶的水量平衡方程：P=E+(W’m-W’0)+RS+RG無重力水的包氣帶的水量平衡方程：P=E+(W’e-W’0)+RS56兩種基本產(chǎn)流方式的提出蓄滿產(chǎn)流當(dāng)包氣帶達(dá)到田間持水量，產(chǎn)生了地面徑流RS和重力水RG產(chǎn)流。P=E+(W’m-W’0)+RS+RG超滲產(chǎn)流當(dāng)包氣帶未達(dá)到田間持水量，沒產(chǎn)生重力水RG，但是雨強(qiáng)超過下滲能力產(chǎn)流。

P=E+(W’e-W’0)+RS年降雨量大的區(qū)域、缺水量小，一般很容易在一次降過程中得到滿足，以蓄滿產(chǎn)流為主缺水量大，降雨幾乎無法滿足，但可能出現(xiàn)局部高強(qiáng)度短歷時的暴雨，以超滲產(chǎn)流為主57我國產(chǎn)流分布區(qū)域江淮流域及其以南地區(qū)，年降雨量在800mm以上，植被良好，包氣帶常年潮濕，以蓄滿產(chǎn)流為主。我國干旱地區(qū)，如陜北的黃土高原地區(qū)，雨量稀少，年降雨量不足200mm，包氣帶缺水量大，幾乎不可能在一次降雨過程中得到滿足，相反可能出現(xiàn)短歷的暴雨，以超滲產(chǎn)流為主。58作業(yè)產(chǎn)流過程和匯流過程各指什么過程？徑流量計算內(nèi)容包括什么？流量過程分割有哪兩項工作？簡述三種不同水源的退水規(guī)律。什么是退水曲線？它有什么作用？直接徑流包括什么？什么是蓄滿產(chǎn)流？什么是超滲產(chǎn)流？594.4產(chǎn)流計算降雨徑流相關(guān)法蓄滿產(chǎn)流的產(chǎn)流量計算超滲產(chǎn)流的產(chǎn)流量計算604.4.1降雨徑流相關(guān)法降雨徑流相關(guān)法是在成因分析與統(tǒng)計相關(guān)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，用每場降雨過程流域的面平均雨量(P)和產(chǎn)生的相應(yīng)的徑流量(R)，以及影響徑流形成的主要因素建立起來的一種定量的經(jīng)驗關(guān)系。61P~W0~R關(guān)系圖蓄滿產(chǎn)流模型：由趙人俊等人提出，他們經(jīng)過長期對濕潤地區(qū)暴雨徑流關(guān)系的研究，提出了蓄滿產(chǎn)流模型，并建立了P~W0~R關(guān)系。對象是濕潤地區(qū)。采用P~W0~R關(guān)系可以計算凈雨過程即產(chǎn)流過程還可以同時用于確定穩(wěn)定下滲率和劃分地面、地下凈雨。已成為濕潤地區(qū)產(chǎn)流計算的一種重要方法62降雨徑流關(guān)系為蓄滿產(chǎn)流的一種計算方式由流域蓄水容量曲線，求出降雨-徑流關(guān)系.降雨-徑流關(guān)系與初始蓄水量有關(guān).P~W0~R曲線.63P~W0~R相關(guān)圖我國濕潤和半濕潤地區(qū)最常用徑流相關(guān)計算法以次降雨量P為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)的次洪徑流深R為橫坐標(biāo)，對于不同的前期影響雨量Pa(W0)建立相應(yīng)的降雨徑流相關(guān)圖。該方法必須在大量足夠多的實(shí)測資料基礎(chǔ)上才能建立起來。預(yù)測沒有實(shí)測資料的區(qū)域，可利用地形、土壤、植被、氣候等條件相似的鄰近地區(qū)的降雨徑流相關(guān)圖來估算。64簡化計算降雨相關(guān)圖也可以簡化為R=f(P+W0)橫坐標(biāo)為徑流量R，縱坐標(biāo)為降雨量和前期影響雨量之和P+W0。作法、用法與前面一致。當(dāng)流域徑流資料不充分或分析困難時，可以采用前期影響雨量Pa代替W0編制流域降雨徑流相關(guān)圖。654.4.2蓄滿產(chǎn)流模型未蓄滿：包氣帶土壤含水量達(dá)到田間含水量之前不產(chǎn)流，此前的降雨全部被土壤吸收，補(bǔ)充包氣帶缺水量。蓄滿：包氣帶土壤含水量達(dá)到田間含水量，開始產(chǎn)流，此后的降雨扣除雨期蒸發(fā)后全部形成凈雨。66蓄滿產(chǎn)流的特征穩(wěn)定下滲率：因為只有蓄滿的地方才能產(chǎn)流，產(chǎn)流期的下滲率為穩(wěn)定下滲率fc。下滲的雨量形成地下徑流RG超滲的雨量形成地面徑流RS67蓄滿產(chǎn)流的產(chǎn)流量計算蓄滿產(chǎn)流以滿足包氣帶缺水量為產(chǎn)流控制條件。計算蓄滿產(chǎn)流量主要是確定蓄水容量曲線。確定方法是由實(shí)測降雨徑流資料選配線型來間接確定。68蓄滿產(chǎn)流蓄水容量曲線W’m:流域內(nèi)各點(diǎn)包氣帶蓄水容量(各點(diǎn)不同)a：大于某一W’m值各點(diǎn)的面積之和FR與全流域面積F之比值。W’m~a關(guān)系曲線即為流域蓄水容量面積分布曲線(簡稱流域蓄水容量曲線)W’mm為整個流域中最大點(diǎn)的蓄水容量。按照蓄滿產(chǎn)流的概念，當(dāng)包氣帶達(dá)到田間持水量即可產(chǎn)流，故a為產(chǎn)流面積(以相對數(shù)值表示)69流域蓄水容量曲線選型由于流域蓄水容量在流域內(nèi)的實(shí)際分布是很復(fù)雜的，直接測定很難建立。一般是通過實(shí)測的降雨徑流資料來選配線型，間接確定蓄水容量曲線。70B次拋物線多數(shù)地區(qū)證明可以用B次拋物線(單增曲線)來表示蓄水容量曲線B反映流域中蓄水容量的不均勻性，取決于流域的地形地質(zhì)土壤狀況，B=0.2~0.4W’mm則流域內(nèi)最大的點(diǎn)蓄水容量71蓄水容量與A值通過積分求出流域蓄水容量Wm當(dāng)起始流域蓄水量為W0時,對應(yīng)的A72產(chǎn)流量計算蓄水容量曲線上的徑流量:圖中陰影部分面積gdah為產(chǎn)流量面積dfba為損失量73產(chǎn)流量計算公式當(dāng)A+P-E<W‘mm時：(部分產(chǎn)流)當(dāng)A+P-E>W‘mm時：(全面產(chǎn)流)74PP-EA0aWm產(chǎn)流計算圖示W(wǎng)0RDW75水源劃分總徑流量包括地面徑流和地下徑流R=RS+RG如何劃分？76地面徑流和地下徑流按照蓄滿產(chǎn)流概念，土壤含水量達(dá)到蓄水容量的面積稱為產(chǎn)流面積。按兩水源分析：徑流中的一部分按穩(wěn)定下滲率下滲，形成地下徑流；超過穩(wěn)定下滲率的部分為地面徑流。關(guān)鍵在于推求穩(wěn)定下滲率fc。77產(chǎn)流面積根據(jù)流域時段降雨量P及所產(chǎn)生的凈雨量h，可以得出產(chǎn)流面積比：根據(jù)穩(wěn)定下滲率和產(chǎn)流面積比，就可以將各時段凈雨h劃分為地面凈雨hs和地下凈雨hg兩部分：78地下凈雨79穩(wěn)定下滲率fc流域穩(wěn)定下滲率可以取雨后流域蓄滿的降雨徑流資料分析推求。見例題。P82，4-2。80超滲產(chǎn)流的產(chǎn)流量計算區(qū)域：干旱和半干旱地區(qū)。包氣帶厚，缺水量大，不易滿足田間持水量要求。一般不產(chǎn)生地下徑流。只有當(dāng)降雨強(qiáng)度大于下滲強(qiáng)度時才產(chǎn)生地面徑流。事先確定流域下滲變化規(guī)律。81下滲能力曲線從完全干燥開始，在充分供水條件下的土壤下滲能力過程?？梢苑譃槌鯘B、不穩(wěn)定下滲和穩(wěn)定下滲三個階段。對應(yīng)之前的滲潤、滲漏和滲透三個階段。最后趨于穩(wěn)定，稱為穩(wěn)定下滲率。82流域下滲曲線t0:初滲階段

下滲量I0td:不穩(wěn)定下滲下滲量Idtc:穩(wěn)定下滲

下滲量fc.tc83下滲曲線法雨強(qiáng)超過下滲能力即發(fā)生超滲產(chǎn)流產(chǎn)流過程即是雨強(qiáng)過程i(t)~t扣除下滲過程fp(t)~t。即得圖中陰影部分R(t)~t。通過下滲曲線和強(qiáng)度曲線來計算產(chǎn)流過程的方法，稱為下滲曲線法。84推求下滲曲線方法：采用損失累積曲線Fp(t)~tFp(t)為t時刻累積下滲水量，即累積損失累,這部分水量完全被包氣帶所吸收，即Fp(t)也就是該時刻流域的土壤含水量W0.關(guān)系:下滲曲線與損失累積曲線為導(dǎo)數(shù)與積分的關(guān)系fp(t)=Fp(t)’aab85f~W曲線W即為Fp。f~W反映了土壤含水量變化對下滲強(qiáng)度影響86下滲曲線與累積曲線根據(jù)歷年降雨徑流資料可以得出Fp(t)~t的經(jīng)驗關(guān)系，擬合為經(jīng)驗曲線后進(jìn)行微分即為下滲曲線。87超滲產(chǎn)流的產(chǎn)流量計算兩種方法：應(yīng)用fp~t和fp~W關(guān)系推求初損后損法88應(yīng)用fp~t和fp~W關(guān)系推求可以將fp~t和Fp~t轉(zhuǎn)換為fp~Fp的形式實(shí)際上Fp就是該時刻的土壤含水量W，即fp~Fp等同于fp~W該曲線反映了流域土壤含水量對下滲容量的影響89推求(i0<=f0)已知本次降雨起始下滲率f0、土壤含水量W0和降雨強(qiáng)度i0。當(dāng)i0<=f0，不產(chǎn)流，下滲水量I0=i0Dt，時段末流域土壤含水量W1=W0+I0當(dāng)i0>f0，產(chǎn)流。90推求(i0>f0)hk91算例某流域一場降雨過程總降雨量為81mm,各時段降雨量見表，降雨開始時前期影響雨量為W0=51.4mm，并已知流域的fp~t、fp~W關(guān)系曲線，推求產(chǎn)流量。92算例已知條件：圖中粉色。93初損后損法采用下滲曲線法進(jìn)行產(chǎn)流計算，必須知道計算區(qū)域的下滲能力曲線，這需要很多徑流資料或通過實(shí)地試驗才能獲得，在實(shí)際工作中往往很難實(shí)現(xiàn)。初損后損法是下滲曲線的一種簡化，它把實(shí)際的下滲過程簡化為初損和后損兩個階段。產(chǎn)流以前的總損失為初損，用流域平均水深I(lǐng)0表示。產(chǎn)流以后的總損失為后損，用平均后損率f表示。94初損后損法是下滲曲線法的一種簡化方法，它將實(shí)際的下滲過程簡化為初損和后損兩個階段。初損I0：產(chǎn)流以前的總損失水量后損f：流域產(chǎn)流以后下滲的水量，用平均后損率表示。①產(chǎn)流歷時

tR內(nèi)i﹥f，取f=，地面凈雨強(qiáng)度為i-②t’歷時內(nèi)，i≦f，Rs=095初滲階段，降雨全部損失，不產(chǎn)流。i<f,I0

初損。i>f，產(chǎn)流Ri>f，后損ftRi<f,后損

P’96初損量I0的確定對于小流域，可以把出口斷面的起漲點(diǎn)大體作為產(chǎn)流開始時刻，起漲點(diǎn)之前雨量的累積值為初損量I0。對于大流域，分流域各處至出口斷面的匯流時間差別較大，可根據(jù)雨量站位置分析匯流時間并定出產(chǎn)流開始時刻，取各雨量站產(chǎn)流開始之前累積雨量的平均值，作為該次降站的初損I0

。97W0~I0不同初損平均雨強(qiáng)i0W0I06.05.04.03.02.01.00.5010203030

2010初損期平均雨強(qiáng)i098初損曲線(實(shí)測資料)各場洪水的I0與相應(yīng)的流域起始蓄水量W0，在不同平均雨強(qiáng)i0時的關(guān)系。(圖4-17)W0~i0~I0關(guān)系曲線另外由于受季節(jié)的影響，也可以建立以月份為參數(shù)和初損相關(guān)圖。(圖4-18)W0I06.05.04.03.02.01.00.5010203030

2010初損期平均雨強(qiáng)i099平均后損率f的確定一次降雨形成的徑流深R為R=P-I0-f*tR-P’平均后損率(平均下滲率)f=(P–R-I0-P’)/tRP:次降雨量mmP’:后期不產(chǎn)流的雨量mmtR:超滲歷時，即產(chǎn)流歷時，ht、t0、t’：降雨總歷時、初損歷時和后期不產(chǎn)流降雨歷時，htR=t-t0-t’100后損關(guān)系曲線在一次降雨過程中，由于后損是初損的延續(xù)，初損量越大，土壤含水量越大，則后損能力越低，f就越小。所以平均后損率不僅與流域起始土壤含水量W0有關(guān)，而且與初期降雨特性(可用初損期平均雨強(qiáng)i0表示)有關(guān)?？梢愿鶕?jù)實(shí)測雨洪資料，分析建立f~tR~i0的關(guān)系。101產(chǎn)流量計算在初損W0~i0~I0和后損f~i0~rR關(guān)系曲線基礎(chǔ)上，根據(jù)已知的降雨過程就可推求產(chǎn)流量過程。算例102算例已知條件：降雨過程、初始含水量W0及兩個圖。103初損后損例題W0I06.05.04.03.02.01.00.5010203030

2010初損期平均雨強(qiáng)i0104初損后損算例-初損量I0設(shè)t0=2h，則I0=2.5+3.8=6.3mm，i0=6.3/2=3.15mm/h，由W0=18.1mm，i0=3.15mm/h，查圖得I0’=13.5mm，I0≠I0’再設(shè)t0=3h，則I0=2.5+3.8+4.6=10.9mm,i0=10.9/3=3.63mm/h，由W0=18.1mm，i0=3.63mm/h，查圖得i0’=10.9mm，故初損量為10.9mm。105初損后損算例-平均后損率f從第4個時段開始產(chǎn)流，設(shè)產(chǎn)流歷時為tR=4h，由i0=3.63mm/h，查圖可知f=1.75mm/h，查表中降雨過程，第8時段i=3.1mm/h，還可以產(chǎn)流，重新設(shè)tR=5h，由i0=3.63mm/h，查圖可知f=1.3mm/h。不產(chǎn)流，符合條件。其各時段產(chǎn)流量R