第四章-流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算課件

研究?jī)?nèi)容

:

從定量上研究降雨形成徑流的原理和計(jì)算方法，包括流域的產(chǎn)流計(jì)算和匯流計(jì)算。產(chǎn)流計(jì)算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下滲、填洼等損失，轉(zhuǎn)化為凈雨過(guò)程的計(jì)算方法。匯流計(jì)算主要研究?jī)粲暄氐孛婧偷叵聟R入河網(wǎng)，并經(jīng)河網(wǎng)匯集形成流域出口斷面徑流過(guò)程的計(jì)算方法。研究目的:

研究的流域產(chǎn)匯流計(jì)算是工程水文學(xué)中最基本的概念和方法之一，是以后學(xué)習(xí)由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水，降雨徑流預(yù)報(bào)等內(nèi)容的基礎(chǔ)。

第四章流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算研究?jī)?nèi)容

:從定量上研究降雨形成徑流的原理和計(jì)算方法，包括1研究?jī)?nèi)容

:從定量上研究降雨形成徑流的原理和計(jì)算方法，包括4.1概述4.2基本資料的整理與分析4.3前期流域蓄水量及前期影響雨量的計(jì)算4.4降雨徑流相關(guān)圖法推求凈雨4.5初損后損法計(jì)算地面凈雨過(guò)程4.6流域匯流分析4.7單位線法推求流域出口洪水過(guò)程目錄4.1概述目錄24.1概述目錄4.1概述目錄4.1概述內(nèi)容提要：1.由降雨過(guò)程推求徑流過(guò)程的基本內(nèi)容與流程；2.流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路學(xué)習(xí)要求：

掌握由降雨過(guò)程推求徑流過(guò)程的主要環(huán)節(jié)與基本思路4.1概述內(nèi)容提要：34.1概述內(nèi)容提要：4.1概述內(nèi)容提要：3一、流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程由流域降雨推求流域出口的河川徑流，大體上分為兩個(gè)步驟：

①產(chǎn)流計(jì)算：降雨扣除截留、填洼、下滲、蒸發(fā)等損失之后，剩下的部分稱為凈雨，它在數(shù)量上等于它所形成的徑流深。在我國(guó)常稱凈雨量為產(chǎn)流量，降雨轉(zhuǎn)化為凈雨的過(guò)程為產(chǎn)流過(guò)程，關(guān)于凈雨的計(jì)算稱之為產(chǎn)流計(jì)算。

②匯流計(jì)算：凈雨沿著地面和地下匯入河網(wǎng)，然后經(jīng)河網(wǎng)匯流形成流域出口的徑流過(guò)程，關(guān)于流域匯流過(guò)程的計(jì)算稱之為匯流計(jì)算。一、流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程由流域降雨推求4一、流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程由流域降雨推求二、流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路

流域產(chǎn)匯流計(jì)算方法的內(nèi)容十分豐富，這里僅介紹目前使用比較普遍和比較成熟的計(jì)算原理及其計(jì)算方法。產(chǎn)流計(jì)算的方法有降雨徑流相關(guān)圖法、流域蓄水容量曲線法和初損后損法等；匯流計(jì)算方法的重點(diǎn)是時(shí)段單位線法和瞬時(shí)單位線法。

無(wú)論產(chǎn)流計(jì)算還是匯流計(jì)算，基本思路都是，先從實(shí)際降雨徑流資料出發(fā)，分析產(chǎn)流或匯流的規(guī)律；然后，用于設(shè)計(jì)條件時(shí)，則可由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，用于預(yù)報(bào)時(shí)，則由實(shí)際暴雨預(yù)報(bào)洪水。二、流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路

5二、流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路

二、流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路降雨P(guān)(t)蒸發(fā)E(t)產(chǎn)流計(jì)算凈雨R(t)匯流計(jì)算流域出口斷面徑流過(guò)程Q(t)數(shù)量上相等由降雨過(guò)程推求徑流過(guò)程流程圖降雨P(guān)(t)產(chǎn)流計(jì)算凈雨R(t)匯流計(jì)算流域出口斷面數(shù)量上相6降雨P(guān)(t)產(chǎn)流計(jì)算凈雨R(t)匯流計(jì)算流域出口斷面數(shù)量上相4.2基本資料的整理與分析

內(nèi)容提要

流域產(chǎn)匯流計(jì)算一般需要先對(duì)實(shí)測(cè)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。本節(jié)介紹這些要素的分析計(jì)算方法。

學(xué)習(xí)要求

掌握一次實(shí)測(cè)降雨洪水的總徑流深、地面徑流深和地下徑流深以及流域蒸散發(fā)量的計(jì)算方法。

4.2基本資料的整理與分析內(nèi)容提要

74.2基本資料的整理與分析內(nèi)容提要

4.一、降雨資料的整理

1、降雨時(shí)程變化的計(jì)算（1）雨強(qiáng)過(guò)程線：如圖中的1線，表示各時(shí)段的降雨強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。（2）瞬時(shí)雨強(qiáng)過(guò)程線圖中3線。（3）累積降雨過(guò)程線：如圖中的2線，是各時(shí)段雨量沿時(shí)間的累積值，也是雨強(qiáng)過(guò)程線的積分。顯然，線上任一點(diǎn)的坡度為雨強(qiáng)，即降雨量累積曲線3一、降雨資料的整理

38一、降雨資料的整理

3一、降雨資料的整理

（4）降雨強(qiáng)度～歷時(shí)曲線用降雨強(qiáng)度過(guò)程線可以分析繪制降雨強(qiáng)度～歷時(shí)曲線。統(tǒng)計(jì)降雨強(qiáng)度過(guò)程線中各種歷時(shí)的最大平均雨強(qiáng)，以最大平均雨強(qiáng)為縱坐標(biāo)，相應(yīng)歷時(shí)為橫坐標(biāo)即可點(diǎn)繪出降雨強(qiáng)度～歷時(shí)曲線。降雨強(qiáng)度～歷時(shí)曲線是一條下降曲線，說(shuō)明最大平均降雨強(qiáng)度隨歷時(shí)增長(zhǎng)而減小。（4）降雨強(qiáng)度～歷時(shí)曲線9（4）降雨強(qiáng)度～歷時(shí)曲線（4）降雨強(qiáng)度～歷時(shí)曲線92、流域降雨特性分析

（1）流域平均雨量計(jì)算：1）算術(shù)平均法

條件：流域內(nèi)雨量站分布較均勻、地形起伏變化不大。

2）垂直平分法（泰森多邊形法）

條件：流域雨量站分布不太均勻，為了更好地反映各站在計(jì)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。2、流域降雨特性分析

102、流域降雨特性分析

2、流域降雨特性分析

3）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(shí)。

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。

3）等雨量線法113）等雨量線法3）等雨量線法11（2）時(shí)～面～深關(guān)系曲線先繪制一場(chǎng)暴雨不同歷時(shí)的等雨量線圖，如歷時(shí)12h、24h、48h，再?gòu)母鞣N歷時(shí)等雨量線圖上的暴雨中心開(kāi)始，依次向外量取每條等雨量線包圍的面積并求出各面積上的平均雨深，即可繪制面平均雨深～面積～歷時(shí)曲線。（3）點(diǎn)～面關(guān)系1）定點(diǎn)～定面關(guān)系。2）動(dòng)點(diǎn)～動(dòng)面關(guān)系。

（2）時(shí)～面～深關(guān)系曲線12（2）時(shí)～面～深關(guān)系曲線（2）時(shí)～面～深關(guān)系曲線12二、徑流資料的整理與計(jì)算

1．洪水場(chǎng)次劃分及次洪水總徑流深W的計(jì)算

圖4-2-1次降雨徑流分割及總徑流量計(jì)算示意圖二、徑流資料的整理與計(jì)算1．洪水場(chǎng)次劃分及次洪水總徑流深W13二、徑流資料的整理與計(jì)算1．洪水場(chǎng)次劃分及次洪水總徑流深W

說(shuō)明：但必須注意的是，降雨場(chǎng)次的劃分一定要與洪水場(chǎng)次的劃分相對(duì)應(yīng)，如圖所示。當(dāng)把洪水劃分為兩次時(shí)，暴雨也要相應(yīng)地劃分為兩次，且兩兩對(duì)應(yīng)，前次暴雨Ⅰ對(duì)應(yīng)前面的洪水Ⅰ，后次暴雨Ⅱ?qū)?yīng)后面的洪水Ⅱ，切不可混淆。

14142．流域地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退水曲線

流量過(guò)程線上的a點(diǎn)或a‘點(diǎn)是否為流域地下退水流量，可由流域地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退水曲線來(lái)確定。圖4-2-2中的下包線Qg～t，即為流域地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退水曲線，其繪制方法步驟是

①以相同的比例尺，在方格紙上繪出各場(chǎng)洪水的退水流量過(guò)程線；

②用一張透明紙描繪出最低的退水過(guò)程線；

③將此曲線移到另一場(chǎng)洪水的次低的退水段，在保持時(shí)間坐標(biāo)重合的條件下左右移動(dòng)透明紙，使方格紙上的退水過(guò)程線在后部與透明紙上的退水過(guò)程線相重合，并把它也描繪在透明紙上；

④如此逐一描繪各場(chǎng)洪水的退水流量過(guò)程線，就構(gòu)成Qg～t線。2．流域地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退水曲線

流量過(guò)程線上的a點(diǎn)或a152．流域地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退水曲線

流量過(guò)程線上的a點(diǎn)或a圖7-2-2古田溪達(dá)才站退水曲線（圖中數(shù)字為洪號(hào)）圖4-2-2古田溪達(dá)才站退水曲線（圖中數(shù)字為洪號(hào)）圖7-2-2古田溪達(dá)才站退水曲線（圖中數(shù)字為洪號(hào)）圖416圖7-2-2古田溪達(dá)才站退水曲線（圖中數(shù)字為洪號(hào)）圖43．地面地下徑流分割及計(jì)算

⑴地面地下徑流分割

為分別研究地面徑流和地下徑流的產(chǎn)匯流規(guī)律，需將總徑流中進(jìn)行地下徑流（基流）分割。常用的有兩種方法：

①水平線分割法：從實(shí)測(cè)流量過(guò)程線的起漲點(diǎn)a作一水平線交過(guò)程線的退水段于c點(diǎn)，則水平線ac就認(rèn)為是該次洪水的地面地下徑流分割線。

②斜線分割法：從實(shí)測(cè)流量過(guò)程線的起漲點(diǎn)a到地面徑流終止點(diǎn)c連一斜線ac，即為地面地下徑流分割線。

水平線分割法簡(jiǎn)便易行，對(duì)地下徑流小，洪水歷時(shí)短的流域較為適合；而對(duì)地下徑流比重大、洪水連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的流域，則會(huì)造成比較大的誤差，此時(shí)改用斜線分割法較為合理。

3．地面地下徑流分割及計(jì)算

173．地面地下徑流分割及計(jì)算

3．地面地下徑流分割及計(jì)算

圖4-2-3水平線分割法示意圖

圖4-2-4斜線分割法示意圖

圖4-2-4斜線分割法示意圖18圖4-2-4斜線分割法示意圖圖4-2-4斜線分割法示意⑵地面、地下徑流深的計(jì)算

地面、地下徑流分割后，分割線上面的部分即地面徑流WS，下面的部分即地下徑流Wg，分別除以流域面積F即可得到其地面徑流深RS、地下徑流深Rg。

⑵地面、地下徑流深的計(jì)算

地面、地下徑流19⑵地面、地下徑流深的計(jì)算

地面、地下徑流三、蒸發(fā)資料的整理

蒸散發(fā)直接影響流域土壤蓄水量的大小，從而又影響徑流量的大小，一般由實(shí)測(cè)水面蒸發(fā)資料計(jì)算流域蒸散發(fā)量Et基本上與土壤蓄水量Wt成正比

Wt——第t日的土壤蓄水量；Wm——流域蓄水容量（田間持水量）

Emt為第t日的蒸散發(fā)能力；Et——第t日的流域蒸發(fā)量：

——水面蒸發(fā)器觀測(cè)值，——流域蒸發(fā)折算系數(shù)三、蒸發(fā)資料的整理蒸散發(fā)直接影響流域土壤蓄水20三、蒸發(fā)資料的整理蒸散發(fā)直接影響流域土壤蓄水【思考題】1.某流域的一場(chǎng)洪水中，地面徑流的消退速度與地下徑流的相比[]a、前者小于后者b、前者大于后者c、前者小于等于后者d、二者相等2.一次暴雨的降雨強(qiáng)度過(guò)程線下的面積表示該次暴雨的[]a、平均降雨強(qiáng)度b、降雨總量c、凈雨總量d、徑流總量3.一次洪水地面徑流過(guò)程線下的面積表示[]a、平均地面徑流流量b、地面徑流深c、地面徑流總量d、地面徑流模數(shù)4.某流域一次暴雨洪水的地面凈雨與地面徑流深的關(guān)系是[]a、前者大于后者b、前者小于后者c、前者等于后者d、二者可能相等或不等(b)(b)

(c)（c）【思考題】(b)(b)(c)（c）21【思考題】(b)(b)(c)（c）【思考題】(b)(b)4.3前期流域蓄水量及前期影響雨量的計(jì)算內(nèi)容提要：

降雨開(kāi)始時(shí)流域是干旱還是濕潤(rùn)，對(duì)此次降雨產(chǎn)生徑流的多少影響極大，流域的干濕程度常用流域蓄水量W或其前期影響雨量Pa表示，本節(jié)介紹W和Pa的分析計(jì)算方法。

學(xué)習(xí)要求：掌握降雨前期流域蓄水量或流域前期影響雨量的計(jì)算方法。4.3前期流域蓄水量及前期影響雨量的計(jì)算內(nèi)容提要：224.3前期流域蓄水量及前期影響雨量的計(jì)算內(nèi)容提要：4.3一、前期流域蓄水量W的計(jì)算

流域蓄水量主要是指，在流域降雨能夠影響的土層內(nèi)土壤含蓄的吸著水、薄膜水和懸著毛管水，不包括重力水，是土壤能夠保持而不在重力作用下流走的水分。在土壤蓄水量的計(jì)算中，往往取土壤蓄水量的最小值（相當(dāng)于凋萎系數(shù)）為計(jì)算零點(diǎn)，稱田間持水量與最小蓄水量的差值為土壤蓄水容量。土壤實(shí)際蓄水量在零與蓄水容量之間變化。流域上各地點(diǎn)的蓄水容量是不同的，可從零變化到點(diǎn)最大蓄水容量，其流域平均值以Wm表示，稱流域蓄水容量。

一、前期流域蓄水量W的計(jì)算流域蓄水量主要是指，23一、前期流域蓄水量W的計(jì)算流域蓄水量主要是指，1．流域蓄水容量Wm的計(jì)算

Wm是流域綜合平均指標(biāo)，一般用實(shí)測(cè)雨洪資料分析確定。選取久旱無(wú)雨后一次降雨量較大且全流域產(chǎn)流的雨洪資料，計(jì)算流域平均降雨量P及產(chǎn)流量R。因久旱無(wú)雨，可認(rèn)為降雨開(kāi)始時(shí)流域蓄水量W=0。所以：Wm=P-R-E一個(gè)流域的最大蓄水量是反映該流域蓄水能力的基本特征，我國(guó)大部分地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)表明，一般為80～120mm，例如：廣東95～100mm，福建100～130mm，湖北70～110mm，陜西55～100mm，黑龍江140mm等等。流域的實(shí)際蓄水量W在0～Wm之間變化。

1．流域蓄水容量Wm的計(jì)算241．流域蓄水容量Wm的計(jì)算1．流域蓄水容量Wm的計(jì)算242．流域蓄水量W的計(jì)算

實(shí)際上，一般都沒(méi)有實(shí)測(cè)的流域土壤蓄水量資料，必須通過(guò)間接計(jì)算來(lái)推求前期流域蓄水量W。利用流域影響土層的水量平衡方程來(lái)推求，其計(jì)算式為Wt+1=Wt+Pt-Rp，t-Et

由P、R和EW資料，按上式逐日連續(xù)計(jì)算，便可求得各日的流域蓄水量。該方法，概念明確，成果精度較高，但計(jì)算工作量大，多用于水文預(yù)報(bào)。2．流域蓄水量W的計(jì)算252．流域蓄水量W的計(jì)算2．流域蓄水量W的計(jì)算25【例4-3-1】表4-3-1為某流域前期流域蓄水量計(jì)算表。該表中kw，t=1.0，5月份取為常數(shù)。按實(shí)測(cè)的降雨和計(jì)算的Et，由降雨總徑流相交圖查得Rp.t。表4-3-1前期流域蓄水量計(jì)算示例（單位：mm）月.日PtE′m.tEtRp.tWt備注(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)5.1418.93Wm=120mmKw，t=1.0Wt為一日開(kāi)始時(shí)蓄水量(mm)5月14日開(kāi)始時(shí)18.93mm，是由前面計(jì)算得到的15161718192021221.551.321.191.221.331.752.551.162.3917.3816.0617.8020.6529.1141.3638.8189.700034.210.315.1063.256.89.89.18.98.27.77.27.43.63.2000.070.130.511.10011.1526.73【例4-3-1】表4-3-1為某流域前期流域蓄水量計(jì)26【例4-3-1】表4-3-1為某流域前期流域蓄水量計(jì)二、前期影響雨量Pa的計(jì)算二、前期影響雨量Pa的計(jì)算27二、前期影響雨量Pa的計(jì)算二、前期影響雨量Pa的計(jì)算27

【例4-3-2】某流域Wm=100mm，6月份Em＝5.6mm/d,7月份Em＝6.8mm/d。推求7月2日－3日的P和雨前Pa值。t

P

(mm)

K

Pa(mm)

計(jì)算說(shuō)明

6.25

60.3

6月25日－26日總雨量很大，

6月27日Pa達(dá)Wm

6.26

78.8

6.27

14.7

6.28

6.29

6.30

7.1

7.2

20.2

7.3

21.9

7.4

2.2

K6=1－5.6/100=0.944K7=1－6.8/100=0.932表4-3-2Pa計(jì)算示例10094.489.184.178.4Pa=0.944×100=94.4Pa=0.944×94.5=89.1Pa=0.944×89.1=84.1Pa=0.932×84.1=78.4Pa=0.944(100＋14.7)=108.3取100P=20.2＋21.9=42.1mm

Pa=78.4mm

0.9440.9440.9440.9440.9440.9440.9320.9320.9320.932100【例4-3-2】某流域Wm=100mm，6月份Em28【例4-3-2】某流域Wm=100mm，6月份Em三、消退系數(shù)K消退系數(shù)綜合反映流域蓄水量因流域蒸散發(fā)而減少的特性。流域蒸散發(fā)取決于：1）流域蒸散發(fā)能力EM；2）流域供水條件，即流域蓄水量W、WM；第t日的流域蒸發(fā)量：三、消退系數(shù)K消退系數(shù)綜合反映流域蓄水量因流域蒸29三、消退系數(shù)K消退系數(shù)綜合反映流域蓄水量因流域蒸

若第t日無(wú)雨，則該日流域前期影響雨量的減少全部轉(zhuǎn)化為流域蒸散發(fā)，故：又：代入：得：EM為流域蒸發(fā)能力，可用E601觀測(cè)器觀測(cè)的水面蒸發(fā)值作為近似值若第t日無(wú)雨，則該日流域前期影響雨量的減少全部轉(zhuǎn)30若第t日無(wú)雨，則該日流域前期影響雨量的減少全部轉(zhuǎn)四、幾個(gè)應(yīng)注意的問(wèn)題

(1)最大值限制問(wèn)題當(dāng)計(jì)算出的Pa值大于WM時(shí)，取WM作為該日的Pa值。（2）Pa起始值的確定一般前期較長(zhǎng)一段時(shí)間無(wú)雨，土壤已很干燥，可令Pa=0；而在一場(chǎng)大雨或連續(xù)幾次大雨之后，土壤含水量已近最大，此時(shí)可取Pa=WM，依次為起點(diǎn)往后計(jì)算。（3）流域日蒸發(fā)能力EM可用E601型蒸發(fā)器觀測(cè)的水面蒸發(fā)值作為近似值。一般按晴天和雨天或按月份分別選取相應(yīng)的約平均值。四、幾個(gè)應(yīng)注意的問(wèn)題31四、幾個(gè)應(yīng)注意的問(wèn)題四、幾個(gè)應(yīng)注意的問(wèn)題314.4降雨徑流相關(guān)圖法推求凈雨

內(nèi)容提要

由分析計(jì)算得到的降雨量、流域蓄水量或前期影響雨量，按相關(guān)分析的方法，建立它們與徑流深之間的相關(guān)圖，這些相關(guān)圖反映了流域的產(chǎn)流規(guī)律。應(yīng)用此相關(guān)圖可以由降雨計(jì)算出相應(yīng)的產(chǎn)流量。這種圖一類是沒(méi)有固定的數(shù)學(xué)模型，稱之為經(jīng)驗(yàn)的降雨徑流相關(guān)圖：另一類是根據(jù)蓄滿產(chǎn)流數(shù)學(xué)模型，建立的總徑流深的相關(guān)圖及相應(yīng)的地面地下凈雨計(jì)算方法。

學(xué)習(xí)要求

掌握經(jīng)驗(yàn)的降雨徑流相關(guān)圖的制作和應(yīng)用，應(yīng)用蓄滿產(chǎn)流模型與地面地下凈雨計(jì)算方法進(jìn)行產(chǎn)流分析計(jì)算。

4.4降雨徑流相關(guān)圖法推求凈雨內(nèi)容提要

324.4降雨徑流相關(guān)圖法推求凈雨內(nèi)容提要

4.4思路：根據(jù)實(shí)測(cè)降雨、徑流資料建立降雨徑流關(guān)系相關(guān)圖（經(jīng)驗(yàn)的、蓄滿產(chǎn)流理論的）→預(yù)報(bào)凈雨過(guò)程或推求設(shè)計(jì)凈雨過(guò)程一、降雨徑流經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖法

由分析計(jì)算得到的降雨量、流域蓄水量或前期影響雨量，按相關(guān)分析的方法，建立它們與徑流深之間的相關(guān)圖，這些相關(guān)圖反映了流域的產(chǎn)流規(guī)律。應(yīng)用此相關(guān)圖可以由降雨計(jì)算出相應(yīng)的產(chǎn)流量。隨著各流域的條件不同，相關(guān)圖中考慮的影響因素的多少有很大差別

思路：根據(jù)實(shí)測(cè)降雨、徑流資料建立降雨徑流關(guān)系相關(guān)圖（經(jīng)驗(yàn)的、33思路：根據(jù)實(shí)測(cè)降雨、徑流資料建立降雨徑流關(guān)系相關(guān)圖（經(jīng)驗(yàn)的、

1、P～Pa～R(Rs)三變量相關(guān)圖法

⑴降雨徑流經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖法的制作

以次降雨量P為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)的徑流深R(Rs)為橫坐標(biāo)，可按對(duì)應(yīng)的P、R(Rs)在圖上繪一個(gè)點(diǎn)，并把它的Pa值注在點(diǎn)旁，然后按點(diǎn)群分布的趨勢(shì)，照顧大多數(shù)點(diǎn)子，繪出以Pa為參數(shù)的等值線，既為P～Pa～R(Rs)三變量相關(guān)圖法。

3434圖4-4-1某流域三變量降雨徑流相關(guān)圖

圖4-4-1某流域三變量降雨徑流相關(guān)圖35圖4-4-1某流域三變量降雨徑流相關(guān)圖圖4-4-1某流（2）該圖應(yīng)符合下列規(guī)律：

①P相同時(shí)，Pa越大，損失愈小，R(Rs)愈大，故Pa等值線的數(shù)值是自左至右增大的；

②Pa相同時(shí)，P愈大，損失相對(duì)于P愈小，dR(Rs)／dP愈大，P～R(Rs)線的坡度隨P的增大而減緩，P～Rs也不應(yīng)小于450，P～R可以為450。（2）該圖應(yīng)符合下列規(guī)律：

①P相同時(shí)，Pa越大，36（2）該圖應(yīng)符合下列規(guī)律：

①P相同時(shí)，Pa越大，（3）降雨徑流經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖法的應(yīng)用

根據(jù)降雨過(guò)程及降雨開(kāi)始時(shí)的Pa，首先累計(jì)各時(shí)段的降雨過(guò)程，在圖上查出累計(jì)的凈雨過(guò)程，然后將累計(jì)的凈雨過(guò)程，兩兩相減，得到各時(shí)段的降雨所對(duì)應(yīng)的時(shí)段凈雨。若降雨開(kāi)始時(shí)的Pa不在某一條等值線上，則用內(nèi)插法查算。（3）降雨徑流經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖法的應(yīng)用

根據(jù)降雨過(guò)程及降雨37（3）降雨徑流經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖法的應(yīng)用

根據(jù)降雨過(guò)程及降雨推求凈雨過(guò)程書上

現(xiàn)以圖4-4-1為例說(shuō)明其計(jì)算方法。假設(shè)在圖4-4-1的流域上有一次降雨，Pa=60.0mm

t（Δt=3.0h）12時(shí)段雨量Pi(㎜)4981累積雨量P(㎜)49130累積凈雨Rs(㎜)2080時(shí)段凈雨Rs,i(㎜)2060推求凈雨過(guò)程書上現(xiàn)以圖4-4-1為例說(shuō)明其計(jì)算38推求凈雨過(guò)程書上現(xiàn)以圖4-4-1為例說(shuō)明其計(jì)算2、P+Pa～R(Rs)相關(guān)圖法

當(dāng)遇到降雨徑流資料的相關(guān)點(diǎn)較少時(shí)，可采用繪制簡(jiǎn)化的降雨徑流相關(guān)圖P＋P～R(Rs)，如圖4-4-2所示。

圖4-4-2簡(jiǎn)化的降雨徑流相關(guān)圖P+Pa～R(Rs)2、P+Pa～R(Rs)相關(guān)圖法

圖4-4-2簡(jiǎn)化的降雨392、P+Pa～R(Rs)相關(guān)圖法

圖4-4-2簡(jiǎn)化的降雨3、多變量降雨徑流相關(guān)圖

以W或Pa為參數(shù)的三變量相關(guān)圖，一般只適用于我國(guó)濕潤(rùn)地區(qū)，對(duì)于干旱、半干旱地區(qū)，除考慮風(fēng)外，還要考慮降雨歷時(shí)等更多變量的相關(guān)圖。圖4-4-3為P～Pa～T～Rs相關(guān)圖。

圖4-4-3某流域P～Pa～T～Rs相關(guān)圖

3、多變量降雨徑流相關(guān)圖以W或Pa為參數(shù)的三變量403、多變量降雨徑流相關(guān)圖以W或Pa為參數(shù)的三變量二、蓄滿產(chǎn)流模型法

1、蓄滿產(chǎn)流基本概念和計(jì)算原理在濕潤(rùn)和半濕潤(rùn)地區(qū)，雨量充沛、地下水位較高，包氣帶較薄，土壤缺水量不大，易于為降雨所滿足，達(dá)到田間持水量（即蓄水量達(dá)到Wm），稱蓄滿。蓄滿前，降雨全部用于補(bǔ)足土壤缺水，不產(chǎn)流；蓄滿后的降雨，全部成為徑流，且入滲達(dá)到穩(wěn)滲率fc，入滲部分形成地下徑流，超過(guò)穩(wěn)滲的形成地面徑流。稱這種產(chǎn)流方式為蓄滿產(chǎn)流與之相對(duì)的是非蓄滿產(chǎn)流。在干旱、半干旱地區(qū)，降雨很難達(dá)到田間持水量，它不以蓄滿與否作為產(chǎn)流的控制條件，而是以降雨強(qiáng)度i>f（入滲強(qiáng)度）作為產(chǎn)流條件，稱為超滲產(chǎn)流。二、蓄滿產(chǎn)流模型法1、蓄滿產(chǎn)流基本概念和計(jì)算原理41二、蓄滿產(chǎn)流模型法1、蓄滿產(chǎn)流基本概念和計(jì)算原理二、蓄滿產(chǎn)流域中某點(diǎn)的蓄滿產(chǎn)流量（總凈雨量）

P—降雨量；E—蒸發(fā)量；W’m—點(diǎn)蓄水容量W’—點(diǎn)實(shí)際土壤蓄水量。流域各點(diǎn)蓄水容量不同，因此必須結(jié)合流域的蓄水分布情況（用流域蓄水容量曲線表示），與點(diǎn)產(chǎn)流方程聯(lián)解，才能求得流域的產(chǎn)流量流域中某點(diǎn)的蓄滿產(chǎn)流量（總凈雨量）42流域中某點(diǎn)的蓄滿產(chǎn)流量（總凈雨量）2、流域蓄水容量曲線與降雨徑流公式流域蓄水容量曲線一般采用b次拋物線形式

bmmmRWWFF)1(1''--a=

bW′W′mmm+=1

m——點(diǎn)蓄水容量；

——點(diǎn)最大蓄水容量；

FR——流域面積F中≤mW的面積

圖4-4-4流域蓄水容量曲線圖W′mmW′=2、流域蓄水容量曲線與降雨徑流公式bmmmRWWFF)1(1432、流域蓄水容量曲線與降雨徑流公式bmmmRWWFF)1(1

流域蓄水W時(shí)，相應(yīng)的最大點(diǎn)蓄水量——縱坐標(biāo)a可導(dǎo)得為

由圖4-4-4知，流域有效雨量P-E時(shí)，產(chǎn)生的凈雨深為圖中的陰影面積，其計(jì)算式為流域蓄水W時(shí)，相應(yīng)的最大點(diǎn)蓄水量——縱坐標(biāo)a可導(dǎo)得44流域蓄水W時(shí)，相應(yīng)的最大點(diǎn)蓄水量——縱坐標(biāo)a可導(dǎo)得3、凈雨過(guò)程計(jì)算

一個(gè)流域的Wm、b一定，即可按上式繪制（P－E）～W～R相關(guān)圖，并像經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)圖那樣用來(lái)計(jì)算降雨的凈雨過(guò)程。實(shí)際應(yīng)用上，準(zhǔn)確、方便起見(jiàn)，則是由上式直接計(jì)算R。參數(shù)Wm、b和蒸發(fā)折算系數(shù)kw,t一般由實(shí)測(cè)降雨徑流資料優(yōu)選3、凈雨過(guò)程計(jì)算一個(gè)流域的Wm、b一定，即可453、凈雨過(guò)程計(jì)算一個(gè)流域的Wm、b一定，即可4、穩(wěn)定下滲率fc的計(jì)算及地面地下凈雨劃分

地面、地下徑流的匯流特性不同，因此還需將總凈雨劃分成：地面凈雨、地下凈雨（1）穩(wěn)滲率fc的計(jì)算4、穩(wěn)定下滲率fc的計(jì)算及地面地下凈雨劃分

464、穩(wěn)定下滲率fc的計(jì)算及地面地下凈雨劃分

第四章-流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算課件47第四章-流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算課件47（2）地面地下凈雨的劃分（2）地面地下凈雨的劃分48（2）地面地下凈雨的劃分（2）地面地下凈雨的劃分483）對(duì)于超滲雨時(shí)段，產(chǎn)流面積上的下滲按穩(wěn)定入滲率fc入滲地下凈雨：地面凈雨：

3）對(duì)于超滲雨時(shí)段，產(chǎn)流面積上的下滲按穩(wěn)定入滲率fc入滲493）對(duì)于超滲雨時(shí)段，產(chǎn)流面積上的下滲按穩(wěn)定入滲率fc入滲3）【例4-4-1】某流域一次降雨過(guò)程，已求得各時(shí)段的產(chǎn)流量如下表，并求得地下徑流量為38.1mm，試推求穩(wěn)定下滲率。設(shè)fc=2.0mm/h，得∑RG=47.1mm，不等于38.1mm。再假設(shè)fc=1.6mm/h，∑RG=38.6mm，與38.1mm相差很小。最后fc=1.6mm/h時(shí)段

?t(h)Pe

(mm)R

(mm)產(chǎn)流面積

FC(mm)=αfc?t

RG(mm)fc=2.0fc=1.6fc=2.0fc=1.61614.57.6

244.63.7

3644.444.4

4646.546.5

5614.814.8

611.11.1

∑

118.1

0.5240.8041.0001.0001.0001.0006.36.36.43.712.012.012.012.012.012.02.01.147.15.05.19.69.69.61.65.03.79.69.69.61.138.6【例4-4-1】某流域一次降雨過(guò)程，已求得各時(shí)段的產(chǎn)流量如下50【例4-4-1】某流域一次降雨過(guò)程，已求得各時(shí)段的產(chǎn)流量如下【例4-4-2】如下表按，求地面、地下凈雨過(guò)程。

計(jì)算fc及劃分地面地下凈雨舉例時(shí)段序號(hào)時(shí)段長(zhǎng)度△ti(h)(Pi-Ei)(mm)Ri(mm)被fc=2.3mm/h劃分地面地下凈雨(mm)α△tifcRg，iRs，i(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)1514.59.6214.63.73344.444.44146.546.55214.814.86200741.11.1860.40.4合計(jì)126.3120.50.6620.8051110117.61.96.92.34.60.09.213.86.937.52.344.24.610.2001.100.4024.895.77.62.01.91.8【例4-4-2】如下表按，求地面、地下凈51【例4-4-2】如下表按，求地面、地下凈【思考題】1.下滲容量（能力）曲線，是指[____]a、降雨期間的土壤下滲過(guò)程線b、充分供水條件下的土壤下滲過(guò)程線c、充分濕潤(rùn)后的土壤下滲過(guò)程線d、下滲累積過(guò)程線2.在濕潤(rùn)地區(qū)，當(dāng)流域蓄滿后，若雨強(qiáng)i大于穩(wěn)滲率fc，則此時(shí)下滲率f為[____]a、f>ib、f=ic、f=fcd、f<fc3.在濕潤(rùn)地區(qū)用蓄滿產(chǎn)流法計(jì)算的降雨徑流相關(guān)圖的上部表現(xiàn)為一組[____]a、間距相等的平行曲線b、間距相等的平行直線c、非平行曲線d、非平行直線4.決定土壤穩(wěn)定入滲率fc大小的主要因素是[____]a、降雨強(qiáng)度b、降雨初期的土壤含水量c、降雨歷時(shí)d、土壤特性

(b)(c)

(b)（d）【思考題】(b)(c)(b)（d）52【思考題】(b)(c)(b)（d）【思考題】(b)(c)【思考題】5.以前期影響雨量（Pa）為參數(shù)的降雨P(guān)徑流R相關(guān)圖，當(dāng)P相同時(shí)，應(yīng)該P(yáng)a越大，[____]a、損失愈大，R愈大b、損失愈小，R愈大c、損失愈小，R愈小d、損失愈大，R愈小6.以前期影響雨量（Pa）為參數(shù)的降雨P(guān)徑流R相圖，

當(dāng)Pa相同時(shí)，應(yīng)該P(yáng)越大，[____]a、損失相對(duì)于P愈大，R愈大b、損失相對(duì)于P愈大，R愈小c、損失相對(duì)于P愈小，R愈大d、損失相對(duì)于P愈小，R愈小7.對(duì)于濕潤(rùn)地區(qū)的蓄滿產(chǎn)流模型，當(dāng)流域蓄滿后，若雨強(qiáng)i小于穩(wěn)滲率fc，則此時(shí)的下滲率f應(yīng)為[____]a、f=ib、f=fcc、f>fcd、f<i8.按蓄滿產(chǎn)流模式，當(dāng)某一地點(diǎn)蓄滿后，該點(diǎn)雨強(qiáng)i小于穩(wěn)滲率fc，則該點(diǎn)此時(shí)降雨產(chǎn)生的徑流為[____]a、地面徑流和地下徑流b、地面徑流c、地下徑流d、零(b)(c)

(a)（c）【思考題】(b)(c)(a)（c）53【思考題】(b)(c)(a)（c）【思考題】(b)(c)4.5初損后損法計(jì)算地面凈雨過(guò)程內(nèi)容提要：

初損后損法是一種超滲產(chǎn)流模型。該模型將降雨徑流損失過(guò)程分為初損I0和平均后損率兩部分，綜合分析I0和的變化規(guī)律，在設(shè)計(jì)洪水或預(yù)報(bào)洪水時(shí)利用這種規(guī)律來(lái)由暴雨推求地面凈雨過(guò)程。學(xué)習(xí)要求：

牢固掌握初損后損法的原理和計(jì)算凈雨的方法。

4.5初損后損法計(jì)算地面凈雨過(guò)程內(nèi)容提要：544.5初損后損法計(jì)算地面凈雨過(guò)程內(nèi)容提要：4.5初損圖4-5-1初損、后損示意圖tR一、基本原理

I0：產(chǎn)流以前的總損失水量。流域產(chǎn)流以后下滲的水量，以平均下滲率表示。

P形成的地面凈雨深（mm）初損（mm）次降雨深（mm））平均后損率（mm/h）后損階段的超滲歷時(shí)（h）后損階段非超滲歷時(shí)t′內(nèi)的雨量（mm）圖4-5-1初損、后損示意圖tR一、基本原理

I055圖4-5-1初損、后損示意圖tR一、基本原理

I0二、初損I0的確定

1、由實(shí)測(cè)資料分析各場(chǎng)洪水的初損I0

圖4-5-2確定初損示意圖對(duì)于較大流域I0的確定對(duì)于較小流域I0的確定（1）確定起漲時(shí)刻；（2）產(chǎn)流時(shí)刻=起漲時(shí)刻；（3）I0=產(chǎn)流時(shí)刻前累積降雨量。（1）確定起漲時(shí)刻；（2）估計(jì)匯流時(shí)間；（3）產(chǎn)流時(shí)刻=起漲時(shí)刻-匯流時(shí)間；（4）I0=產(chǎn)流時(shí)刻前累積降雨量。二、初損I0的確定1、由實(shí)測(cè)資料分析各場(chǎng)洪水的初損I0

56二、初損I0的確定1、由實(shí)測(cè)資料分析各場(chǎng)洪水的初損I0

4-5-3湟水西寧～民和區(qū)間初損關(guān)系曲線圖

二、初損I0的確定

2、綜合分析I0的變化規(guī)律

初損I0與初損期平均雨強(qiáng)關(guān)系？初損I0與土壤前期蓄水量關(guān)系？4-5-3湟水西寧～民和區(qū)間初損關(guān)系曲線圖二、初損I0的574-5-3湟水西寧～民和區(qū)間初損關(guān)系曲線圖二、初損I0的1、由實(shí)測(cè)資料分析各場(chǎng)洪水的平均后損率

由前凈雨量計(jì)算可導(dǎo)出：三、平均后損率的確定1、由實(shí)測(cè)資料分析各場(chǎng)洪水的平均后損率

由前凈雨量計(jì)算581、由實(shí)測(cè)資料分析各場(chǎng)洪水的平均后損率

由前凈雨量計(jì)算圖4-5-4湟水西寧～民和區(qū)間后損關(guān)系曲線

三、平均后損率的確定2、綜合分析平均后損率的變化規(guī)律

初損期平均雨強(qiáng)與平均后損率的關(guān)系？圖4-5-4湟水西寧～民和區(qū)間后損關(guān)系曲線三、平均后損59圖4-5-4湟水西寧～民和區(qū)間后損關(guān)系曲線三、平均后損四、初損后損法產(chǎn)流量計(jì)算實(shí)例解題思路：從降雨開(kāi)始時(shí)段起扣除初損；之后判斷產(chǎn)流的時(shí)段并按產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)的平均后期率扣損；最后，將后期不產(chǎn)流的雨量扣除。

【例題】某一流域有一次實(shí)測(cè)降雨過(guò)程，如下表所示，其降雨開(kāi)始時(shí)的Pa=15.4mm，查Pa~I0圖得I0=31.0mm，又知該流域平均后滲率=1.5mm/h。四、初損后損法產(chǎn)流量計(jì)算實(shí)例解題思路：從降雨開(kāi)始時(shí)段起扣除初60四、初損后損法產(chǎn)流量計(jì)算實(shí)例解題思路：從降雨開(kāi)始時(shí)段起扣除初初損后損法求凈雨深表日、時(shí)P（mm）I0（mm）t(mm)h（t）（mm）1.3~61.26~917.89~123612~158.815~185.418~217.721~241.9合計(jì)78.81.231.017.812.03.04.54.54.51.918.421.04.30.93.2029.4四、初損后損法產(chǎn)流量計(jì)算實(shí)例初損后損法求凈雨深表日、時(shí)P（mm）I0（mm）61初損后損法求凈雨深表日、時(shí)P（mm）I0（mm）【實(shí)例4-5-2】已知湟水西寧～民和區(qū)間初損和后損關(guān)系曲線如圖。實(shí)測(cè)降雨過(guò)程見(jiàn)表，降雨開(kāi)始時(shí)Pa=18.1mm，計(jì)算時(shí)段=1h。試推求產(chǎn)流量過(guò)程。

①?gòu)慕涤昶鹗紩r(shí)刻開(kāi)始，先設(shè)t0=2h，則I0=2.5+3.8=6.3mm，

②由W0=18.1mm,查圖得

顯然，

，原假設(shè)不正確，須重新試算。

四、初損后損法產(chǎn)流量計(jì)算實(shí)例【實(shí)例4-5-2】已知湟水西寧～民和區(qū)間初損和后損關(guān)系曲線如62【實(shí)例4-5-2】已知湟水西寧～民和區(qū)間初損和后損關(guān)系曲線如③再設(shè)t0=3h，則=2.5+3.8+4.6=10.9mm，

④由W0=18.1mm,查圖得

顯然

，所以初損量

=10.9mm，從第4個(gè)時(shí)段開(kāi)始產(chǎn)流。

⑤設(shè)產(chǎn)流歷時(shí)tR=4h。由=3.63mm／h，tR=4h查圖得

。查表中降雨過(guò)程，第8時(shí)段

該時(shí)段可以產(chǎn)流，說(shuō)明原假設(shè)錯(cuò)誤。故重新設(shè)tR=5h,重復(fù)上述步驟最后得

。各時(shí)段產(chǎn)流量

，由此得地面徑流（凈雨）過(guò)程。

③再設(shè)t0=3h，則=2.5+3.8+4.6=163③再設(shè)t0=3h，則=2.5+3.8+4.6=1

初損后損法產(chǎn)流量計(jì)算表

時(shí)段P(mm)I0(mm)△t(mm)R(mm)12.523.834.6411.257.864.674.083.190Σ41.62.53.84.610.91.31.31.31.31.306.59.96.53.32.71.8024.2

初損后損法產(chǎn)流量計(jì)算表時(shí)段P(mm)I0(mm)△t(64

初損后損法產(chǎn)流量計(jì)算表時(shí)段P(mm)I0(mm)△t(【實(shí)例4-5-3】

已知某流域設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇的24h暴雨過(guò)程如下表，設(shè)計(jì)暴雨初損為30mm，后期平均下滲能力為2.0mm/h。試求該流域設(shè)計(jì)24h設(shè)計(jì)地面凈雨過(guò)程。

解題思路：從降雨開(kāi)始時(shí)段起扣除初損；之后判斷產(chǎn)流的時(shí)段并按產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)的平均后期率扣損；最后，將后期不產(chǎn)流的雨量扣除。

時(shí)段（6h）1234合計(jì)雨量（mm）206010510195【實(shí)例4-5-3】時(shí)段（6h）1234合計(jì)雨量（mm）20665【實(shí)例4-5-3】時(shí)段（6h）1234合計(jì)雨量（mm）206時(shí)段（6h）1234合計(jì)雨量（mm）206010510195初損（mm）30后損（mm）地面凈雨(mm)2010104012931032133時(shí)段（6h）1234合計(jì)雨量（mm）20601051019566時(shí)段（6h）1234合計(jì)雨量（mm）206010510195【實(shí)例4-5-4】

已知某流域某次實(shí)測(cè)降雨徑流資料如下表（該流域面積等于100km2），試分析該場(chǎng)暴雨洪水的凈雨過(guò)程。時(shí)間實(shí)測(cè)流量Q(m3/s)流域面雨量(mm)日時(shí)8020610151223501860904062012101810【實(shí)例4-5-4】時(shí)間實(shí)測(cè)流量Q(m3/s)流域面雨量(mm67【實(shí)例4-5-4】時(shí)間實(shí)測(cè)流量Q(m3/s)流域面雨量(mm解題思路:（1）確定產(chǎn)流開(kāi)始時(shí)刻，并由此計(jì)算初損量；（2）分割洪水過(guò)程，并計(jì)算本次降雨產(chǎn)生的地面徑流深；（3）由下式

試算產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)的平均下滲率；（4）各時(shí)段降雨分別扣損，即可求出本次降雨的凈雨過(guò)程。

解題思路:68解題思路:解題思路:68參考答案采用水平分割基流，并計(jì)算出本次降雨產(chǎn)生的地面徑流深為22.25mm。本次降雨初損為15mm

參考答案69參考答案參考答案69解

（1）從洪水過(guò)程線上找出起漲時(shí)刻為8日6時(shí)，以此作為產(chǎn)流開(kāi)始時(shí)刻。該時(shí)刻以前的降雨量為本次降雨得初損值，即（2）采用水平分割法，從流域出口斷面的洪水過(guò)程中割去深層地下徑流，得地面徑流過(guò)程，見(jiàn)下表。并由此計(jì)算出地面徑流深時(shí)間實(shí)測(cè)流量Q(m3/s)地面徑流Qs(m3/s)日時(shí)8020610012231318605090403062010121001810解（1）從洪水過(guò)程線上找出起漲時(shí)刻為8日6時(shí)，以此作為產(chǎn)70解（1）從洪水過(guò)程線上找出起漲時(shí)刻為8日6時(shí)，以此作為產(chǎn)（3）試算產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)的平均下滲率因后續(xù)時(shí)段僅有一個(gè)，因此,無(wú)需試算。

（4）時(shí)段凈雨計(jì)算第一時(shí)段雨量全部為初損，因此本次徑流深應(yīng)為第二時(shí)段雨量所產(chǎn)生。

（3）試算產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)的平均下滲率71（3）試算產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)的平均下滲率（3）試算產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)的平均4.6流域匯流分析

內(nèi)容提要

分析流域出口斷面流量的組成，揭示流域匯流的本質(zhì)；運(yùn)用等流時(shí)線的概念對(duì)地面匯流現(xiàn)象進(jìn)行概化的描述，以幫助理解流域匯流計(jì)算基本原理；介紹了地下凈雨匯流計(jì)算的簡(jiǎn)化方法。學(xué)習(xí)要求

了解流域出口斷面流量的組成，掌握等流時(shí)線匯流的分析方法和地下凈雨匯流的計(jì)算方法。4.6流域匯流分析內(nèi)容提要

724.6流域匯流分析內(nèi)容提要

4.6流域匯流分一、流域出口斷面流量的組成

流域匯流是指，在流域各點(diǎn)產(chǎn)生的凈雨，經(jīng)過(guò)坡地和河網(wǎng)匯集到流域出口斷面，形成徑流的全過(guò)程。同一時(shí)刻在流域各處形成的凈雨距流域出口斷面遠(yuǎn)近、流速不相同，所以不可能全部在同一時(shí)刻到達(dá)流域出口斷面。但是，不同時(shí)刻在流域內(nèi)不同地點(diǎn)產(chǎn)生的凈雨，卻可以在同一時(shí)刻流達(dá)流域的出口斷面，如圖4-6-1。

圖4-6-1等流時(shí)面積分布示意圖一、流域出口斷面流量的組成圖4-6-1等流時(shí)面積分布示73一、流域出口斷面流量的組成圖4-6-1等流時(shí)面積分布示1、基本概念及含義（1）流域匯流時(shí)間：流域上最遠(yuǎn)點(diǎn)的凈雨流到出口的歷時(shí)。（2）匯流時(shí)間τ：流域各點(diǎn)的地面凈雨流達(dá)出口斷面所經(jīng)歷的時(shí)間。（3）等流時(shí)面積dF(τ)：同一時(shí)刻產(chǎn)生、且匯流時(shí)間相同的凈雨，所組成的面積。

1、基本概念及含義741、基本概念及含義1、基本概念及含義742、流量成因公式及匯流曲線

流域出口斷面t時(shí)刻的流量Q(t)，是各種不同的等流時(shí)面積上在t時(shí)刻到達(dá)出口斷面的流量之和，即：

又因?yàn)榈攘鲿r(shí)面積是匯流時(shí)間τ的函數(shù)，因此有dF(τ)=，則有流量成因公式：式中，稱為流域的匯流曲線，則有

由此式可知，流域出口斷面的流量過(guò)程取決于流域內(nèi)的產(chǎn)流過(guò)程和匯流曲線。當(dāng)已知流域內(nèi)降雨形成的凈雨過(guò)程，則匯流計(jì)算的關(guān)鍵就是確定流域的匯流曲線。2、流量成因公式及匯流曲線752、流量成因公式及匯流曲線2、流量成因公式及匯流曲線75二、等流時(shí)線及其在地面匯流分析中的應(yīng)用1、基本概念及含義（1）等流時(shí)線：流域上匯流時(shí)間τ相等點(diǎn)子的連線，如圖4-6-2中標(biāo)有1、2、…的虛線（Δτ為單位匯流時(shí)段長(zhǎng)）。（2）等流時(shí)面積：兩條相鄰等流時(shí)線間的面積。圖4-6-2某流域等流時(shí)線示意圖二、等流時(shí)線及其在地面匯流分析中的應(yīng)用圖4-6-2某流76二、等流時(shí)線及其在地面匯流分析中的應(yīng)用圖4-6-2某流2、等流時(shí)線在地面匯流分析中的應(yīng)用

利用等流時(shí)線概念，分析圖4-6-2流域上不同凈雨情況下所形成的出口斷面地面徑流過(guò)程。為計(jì)算上的方便，取計(jì)算時(shí)段等于匯流時(shí)段，分兩種情況進(jìn)行討論。（1）地面凈雨歷時(shí)等于一個(gè)匯流時(shí)段（）流域上一次均勻凈雨，歷時(shí)Ts，凈雨深Rs，雨強(qiáng)is。1）凈雨開(kāi)始t=0時(shí)，雨水尚未匯集到出口，此時(shí)流量為零，即Q0=02）第1時(shí)段末t=1時(shí)，最初降落在1線上的凈雨在向下流動(dòng)過(guò)程中，沿途不斷地匯集F1上持續(xù)的凈雨，當(dāng)它到達(dá)出口時(shí)（t=1），正好匯集了F1上沿途產(chǎn)生的地面凈雨。此時(shí)的流量為：2、等流時(shí)線在地面匯流分析中的應(yīng)用772、等流時(shí)線在地面匯流分析中的應(yīng)用2、等流時(shí)線在地面匯流分析3）第2時(shí)段末t=2時(shí)，最初降落在2線上的凈雨在向下流動(dòng)過(guò)程中，沿途不斷地匯集F2上持續(xù)的凈雨，當(dāng)它到達(dá)1線位置時(shí)，凈雨停止，所以再繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)中，將不繼續(xù)匯集雨水。在第2時(shí)段末流量為：4）第3時(shí)段末t=3時(shí)，與上面同樣的道理，此時(shí)的流量為：5）第4時(shí)段末t=4時(shí)，凈雨最末時(shí)刻（t=1）降落在流域最遠(yuǎn)點(diǎn)的凈雨，正好流過(guò)出口，故此時(shí)流量為零。Q4=03）第2時(shí)段末t=2時(shí)，最初降落在2線上的凈雨在向783）第2時(shí)段末t=2時(shí)，最初降落在2線上的凈雨在向

（2）地面凈雨歷時(shí)多于一個(gè)匯流時(shí)段流域上凈雨歷時(shí)Ts，雨強(qiáng)is

，它們各自在流域出口形成的地面徑流流量過(guò)程，可用與上面完全相同的方法求得，如表4-6-1所列和圖4-6-3、圖4-6-4所示。表4-6-1按等流時(shí)線原理計(jì)算地面徑流過(guò)程示例(Ts=τm)時(shí)間t(△t)凈雨Rs,j凈雨強(qiáng)度is,j各時(shí)段凈雨的地面徑流過(guò)程整個(gè)凈雨在流域出口的地面徑流過(guò)程Rs,1Rs,2Rs,3(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)0Rs,1is,11Rs,2is,22Rs,3is,334560is,2F1is,2F2is，2F300is,1F1is,1F2is,1F300is,3F1is,3F2is,3F30Q0=0Q1=is,1F1Q2=is,1F2+is,2F1Q3=is,1F3+is,2F2+is,3F1Q4=is,2F3+is,3F2Q5=is,3F3Q6=0（2）地面凈雨歷時(shí)多于一個(gè)匯流時(shí)段表4-6-1按79（2）地面凈雨歷時(shí)多于一個(gè)匯流時(shí)段表4-6-1按圖4-6-3圖4-6-4圖4-6-3圖4-6-480圖4-6-3圖4-6-4圖4-6-3圖4-6-4803、從以上分析中，可以歸納出以下幾個(gè)重要概念：（1）一個(gè)時(shí)段的凈雨在流域出口斷面形成的地面徑流過(guò)程，等于該凈雨強(qiáng)度與各塊等流時(shí)面積的乘積，即Qi=IsFi。（2）多時(shí)段凈雨在流域出口形成的地面徑流過(guò)程，等于它們各自在出口形成的地面徑流過(guò)程疊加。（3）當(dāng)凈雨歷時(shí)Ts小于流域匯流時(shí)間時(shí)，稱為流域部分面積匯流造峰（部分匯流造峰）；當(dāng)凈雨歷時(shí)Ts大于或等于流域匯流時(shí)間時(shí)，稱為流域全面積匯流造峰（全面匯流造峰）。（4）地面徑流總歷時(shí)T等于凈雨歷時(shí)Ts與流域匯流時(shí)間之和，即：T=Ts+3、從以上分析中，可以歸納出以下幾個(gè)重要概念：813、從以上分析中，可以歸納出以下幾個(gè)重要概念：3、從以上分析三、地下凈雨匯流計(jì)算

1、線性水庫(kù)模擬計(jì)算法地下水庫(kù)的水量平衡方程：地下水庫(kù)蓄泄方程：聯(lián)解得：三、地下凈雨匯流計(jì)算82三、地下凈雨匯流計(jì)算三、地下凈雨匯流計(jì)算82【例4-6-1】濕潤(rùn)地區(qū)某流域流域面積F＝5290km2，由多次退水過(guò)程分析得Kg=228h。1985年4月該流域發(fā)生一場(chǎng)洪水，起漲流量50m3/s，計(jì)算時(shí)段=6h。通過(guò)產(chǎn)流計(jì)算求得該次暴雨產(chǎn)生的地下凈雨過(guò)程Rg如表4-6-2。試計(jì)算該次洪水地下徑流的出流過(guò)程。將F＝5290km2，Kg=228h，=6h代入上式，得該流域地下徑流的演算式為：取第一時(shí)段起始流量50m3/s，逐時(shí)段連續(xù)演算，結(jié)果見(jiàn)表4-6-2。

【例4-6-1】濕潤(rùn)地區(qū)某流域流域面積F＝5290km2，由83【例4-6-1】濕潤(rùn)地區(qū)某流域流域面積F＝5290km2，由表4-6-2某流域一次雨洪的地下徑流過(guò)程計(jì)算月.日.時(shí)地下凈雨Rg，i(mm)6.366Rg，i(m3/s)0.974Qg，i(m3/s)Qg=Qg，i(1)(2)(3)(4)(5)4.16.143.3504.16.208.14.17.28.14.17.83.24.17.144.17.204.18.24.18.8﹕﹕21497052681205220117164179174169169184179174169表4-6-2某流域一次雨洪的地下徑流過(guò)程計(jì)算地下凈雨Rg，84表4-6-2某流域一次雨洪的地下徑流過(guò)程計(jì)算地下凈雨Rg，2、簡(jiǎn)化計(jì)算法(概化三角形法）當(dāng)產(chǎn)流計(jì)算不能給出地下凈雨過(guò)程時(shí)，可以采用簡(jiǎn)化的方法推求流域出口的地下徑流過(guò)程。常用的方法是根據(jù)斜線分割基流或水平線分割基流的概念，以洪水的起漲流量為起點(diǎn)，把地下徑流過(guò)程概化為一條上斜的直線或一條水平線，這種辦法在由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)常常采用。2、簡(jiǎn)化計(jì)算法(概化三角形法）852、簡(jiǎn)化計(jì)算法(概化三角形法）2、簡(jiǎn)化計(jì)算法(概化三角形法）4.7單位線法推求流域出口洪水過(guò)程內(nèi)容提要

時(shí)段單位線法的基本概念與原理、單位線的推求、單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換、單位線法的問(wèn)題及對(duì)策、單位線的應(yīng)用等內(nèi)容。

學(xué)習(xí)要求

深刻理解單位線的兩項(xiàng)基本假定，并能熟練地運(yùn)用這些假定推求單位線及洪水過(guò)程。

4.7單位線法推求流域出口洪水過(guò)程內(nèi)容提要

864.7單位線法推求流域出口洪水過(guò)程內(nèi)容提要

一、單位線的基本概念

1、定義單位線是指，在給定的流域上,單位時(shí)段內(nèi)均勻降落單位深度的地面凈雨，在流域出口斷面形成的地面徑流過(guò)程線，稱為單位線。

單位凈雨一般取10mm，單位時(shí)段可取1、3、6、12、24h等，依流域大小而定。

一、單位線的基本概念1、定義87一、單位線的基本概念1、定義一、單位線的基本概念圖4-7-1單位線示意圖圖4-7-1單位線示意圖88圖4-7-1單位線示意圖圖4-7-1單位線示意圖882、兩項(xiàng)基本假定

1）倍比假定：如果單位時(shí)段內(nèi)的凈雨不是一個(gè)單位而是k個(gè)單位，則形成的流量過(guò)程是單位線縱標(biāo)的k倍。

時(shí)間h10mm流量m3/s△tQmQmQ時(shí)間h19.7mm流量m3/s△tQm×19.7/10Q×19.7/10k2、兩項(xiàng)基本假定時(shí)間h10mm流量m3/s△tQmQmQ時(shí)間892、兩項(xiàng)基本假定時(shí)間h10mm流量m3/s△tQmQmQ時(shí)間圖4-7-32）疊加假定：若流域上有一次降雨，凈雨由幾個(gè)單位時(shí)段的凈雨（假設(shè)為RS,1,RS,2）組成，該降雨在出口形成的地面徑流過(guò)程等于它們各自在出口形成的過(guò)程相疊加

圖4-7-32）疊加假定：若流域上有一次降雨，凈雨由幾個(gè)單位90圖4-7-32）疊加假定：若流域上有一次降雨，凈雨由幾個(gè)單位時(shí)間h流量m3/sQ1Q2Q3Q1+Q2+Q20000時(shí)間h流量m3/sQ1Q2Q3Q1+Q2+Q2000091時(shí)間h流量m3/sQ1Q2Q3Q1+Q2+Q20000二、單位線的推求1、縮放法二、單位線的推求1、縮放法92二、單位線的推求1、縮放法二、單位線的推求1、縮放法922、分解法：對(duì)多個(gè)時(shí)段凈雨的洪水過(guò)程總的地面徑流過(guò)程分解為各凈雨獨(dú)立產(chǎn)生的地面徑流過(guò)程→按縮放法由某單位時(shí)段的地面徑流過(guò)程求單位線以兩個(gè)時(shí)段凈雨的流量過(guò)程為例，方法步驟如下1）分割地下徑流，求地面徑流過(guò)程和地面徑流深2、分解法：對(duì)多個(gè)時(shí)段凈雨的洪水過(guò)程932、分解法：對(duì)多個(gè)時(shí)段凈雨的洪水過(guò)程2、分解法：對(duì)多個(gè)時(shí)段凈2）求地面凈雨過(guò)程：RS1，RS2如降雨徑流相關(guān)圖法，注意計(jì)算的各時(shí)段凈雨之和一定等于RS3）將地面徑流過(guò)程分解為各時(shí)段凈雨的地面徑流過(guò)程（）1、（）2：按假定一和假定二進(jìn)行，如下表2）求地面凈雨過(guò)程：RS1，RS2942）求地面凈雨過(guò)程：RS1，RS22）求地面凈雨過(guò)程：R第四章-流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算課件95第四章-流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算課件954）推求單位線：應(yīng)用倍比假定由上步推求的任一時(shí)段凈雨的地面徑流計(jì)算5）對(duì)計(jì)算單位線檢驗(yàn)和修正①單位線的歷時(shí)

Tq——單位線歷時(shí)（時(shí)段數(shù)）；T——洪水地面徑流歷時(shí)（時(shí)段數(shù)）ts——地面凈雨歷時(shí)（時(shí)段數(shù)）

②單位線的徑流深為10mm

③單位線應(yīng)為光滑的鈴形曲線4）推求單位線：應(yīng)用倍比假定由上步推求的任一時(shí)段凈雨的地面徑964）推求單位線：應(yīng)用倍比假定由上步推求的任一時(shí)段凈雨的地面徑【例4-7-1】某流域?qū)崪y(cè)流量資料分割地下徑流后的地面徑流過(guò)程以及推算出的地面凈雨過(guò)程，試分析單位線。本例凈雨時(shí)段數(shù)m=2，地面流量過(guò)程時(shí)段數(shù)k=20，計(jì)算時(shí)段Δt=12h。由式（7-7-2）得……即可推出單位線縱標(biāo)，見(jiàn)表4-7-1?！纠?-7-1】某流域?qū)崪y(cè)流量資料分割地下徑流后的地面徑流過(guò)97【例4-7-1】某流域?qū)崪y(cè)流量資料分割地下徑流后的地面徑流過(guò)表4-7-1表4-7-198表4-7-1表4-7-1983、試錯(cuò)優(yōu)選法（最小二乘法）：

3個(gè)或3個(gè)以上時(shí)段凈雨假定q～t→按倍比假定求出各時(shí)段凈雨地面徑流過(guò)程→按疊加假定得總地面徑流過(guò)程→與實(shí)測(cè)的地面徑流過(guò)程比較→若吻合好，q～t即為所求；否則，繼續(xù)試算。4、方法步驟：

（1）根據(jù)洪水資料，通過(guò)徑流分割，求得出口斷面的地面徑流過(guò)程；（2）利用降雨資料，通過(guò)產(chǎn)流計(jì)算，求出地面凈雨過(guò)程。（3）根據(jù)地面徑流過(guò)程和地面凈雨過(guò)程，運(yùn)用單位線的兩個(gè)假定反推單位線。注意：當(dāng)凈雨時(shí)段數(shù)不多于2個(gè)時(shí)，反推單位線常用分析法；多于2個(gè)時(shí)，采用試錯(cuò)法3、試錯(cuò)優(yōu)選法（最小二乘法）：993、試錯(cuò)優(yōu)選法（最小二乘法）：3、試錯(cuò)優(yōu)選法（最小二乘法）：三、單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換1.含義：將原來(lái)單位時(shí)段(△t)的單位線轉(zhuǎn)換為另一單位時(shí)段（△T）的單位線,如3h單位線轉(zhuǎn)換為1h、6h單位線2.S曲線法S曲線：設(shè)想流域上有一場(chǎng)凈雨強(qiáng)度為10mm/△t持續(xù)不斷的降雨，在出口形成的地面徑流過(guò)程線，如圖4-7-4。由單位線的疊加假定知，應(yīng)為

——從凈雨開(kāi)始，原單位線為q(△t)的S曲線在m△t時(shí)刻的縱標(biāo)值三、單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換100三、單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換三、單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換100圖4-7-4圖4-7-4101圖4-7-4圖4-7-4101單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換：令新的單位時(shí)段為△T，S(t-△T)為向后平移△T的S曲線，S(t)–S(t-△T)=q’(t)，顯然為（10mm/△t）△T的凈雨形成的地面徑流過(guò)程線，由倍比假定得

單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換：令新的單位時(shí)段為△T，S(t-△T)為向后平102單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換：令新的單位時(shí)段為△T，S(t-△T)為向后平【例4-7-2】試將表4-7-2時(shí)段為6h的單位線轉(zhuǎn)換為3h的單位線。表4-7-2單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換計(jì)算表時(shí)段(Δt=6h)原6h單位線q(Δt，t)S(t)S(t-3)S(t)-S(t-3)3h單位線q(ΔT，t)(1)(2)(3)(4)(5)(6)001430263034004270018543076510601280146016001730183001854307651060128014601600173001852453352952201801401301000370490670590440360280260200【例4-7-2】試將表4-7-2時(shí)段為6h的單位線轉(zhuǎn)換為3h103【例4-7-2】試將表4-7-2時(shí)段為6h的單位線轉(zhuǎn)換為3h5180191018308016019801910701406118202819804896207020284284770209820702856212020982244840213821201836214721389189162154214771421542154001002154215421542154518019101830801601980191070140104518019101830801601980191070140四、單位線存在的問(wèn)題及處理方法單位線的兩個(gè)假定不完全符合實(shí)際，一個(gè)流域上各次洪水分析的單位線常常有些不同，有時(shí)差別還比較大。在洪水預(yù)報(bào)或推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)，必須分析單位線存在差別的原因并采取妥善的處理辦法。單位線假定流域匯流符合倍比和疊加原理，事實(shí)上這并不完全符合實(shí)際。因此，一個(gè)流域不同次洪水分析的單位線常有些不同。主要原因有：（1）洪水大小的影響（2）暴雨中心位置的影響處理辦法：按洪水的大小和暴雨中心位置分別確定單位線，在實(shí)際工作中根據(jù)具體情況選用。四、單位線存在的問(wèn)題及處理方法單位線的兩個(gè)假定不105四、單位線存在的問(wèn)題及處理方法單位線的兩個(gè)假定不1、凈雨強(qiáng)度對(duì)單位線的影響及處理方法

如圖4-7-5,不同時(shí)段凈雨深的單位線不同，雨強(qiáng)大，流量大、匯流快、單位線峰高、峰現(xiàn)時(shí)間提前。應(yīng)分析不同雨強(qiáng)度的單位線，預(yù)報(bào)或設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)雨強(qiáng)選相應(yīng)的單位線

圖4-7-51、凈雨強(qiáng)度對(duì)單位線的影響及處理方法圖4-7-51061、凈雨強(qiáng)度對(duì)單位線的影響及處理方法圖4-7-51、凈雨強(qiáng)2.暴雨中心位置不同的影響與處理方法

如圖4-7-6,暴雨中心位置不同其單位線將不同，雨心在上游，凈雨向出口的匯流中，與雨心在下游相比，匯流時(shí)間較長(zhǎng)，受到河槽的調(diào)節(jié)作用更大，所以，單位線峰相對(duì)較低、峰現(xiàn)時(shí)間較晚。應(yīng)分析不同雨心位置的單位線，預(yù)報(bào)或設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)雨心位置選相應(yīng)的單位線圖4-7-62.暴雨中心位置不同的影響與處理方法如圖41072.暴雨中心位置不同的影響與處理方法如圖4五、應(yīng)用單位線推求洪水過(guò)程1.應(yīng)用凈雨（產(chǎn)流）計(jì)算方法由降雨推求凈雨過(guò)程2.根據(jù)降雨情況選擇相應(yīng)的單位線，由倍比假定推求各時(shí)段凈雨的地面徑流過(guò)程，將它們疊加，得總的地面徑流過(guò)程3.加地下徑流過(guò)程，得到要推求的洪水過(guò)程五、應(yīng)用單位線推求洪水過(guò)程1.應(yīng)用凈雨（產(chǎn)流）計(jì)算方法由降108五、應(yīng)用單位線推求洪水過(guò)程1.應(yīng)用凈雨（產(chǎn)流）計(jì)算方法由降【實(shí)例4-7-1】某流域一場(chǎng)降雨產(chǎn)生三個(gè)時(shí)段凈雨，且已知流域6h單位線如下表。試推求流域出口斷面流量過(guò)程。解題思路：利用單位線的倍比假定和疊加假定進(jìn)行推流，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下頁(yè)表。

【實(shí)例4-7-1】某流域一場(chǎng)降雨產(chǎn)生三個(gè)時(shí)段凈雨，且已知流域109【實(shí)例4-7-1】某流域一場(chǎng)降雨產(chǎn)生三個(gè)時(shí)段凈雨，且已知流域44×1.9744×0.944×0.744×1.9744×0.911044×1.9744×0.9【實(shí)例4-7-2】試?yán)帽硭o資料，采用單位線法計(jì)算洪水過(guò)程。其中I0=3.9mm，=0.5mm/h.【實(shí)例4-7-2】試?yán)帽硭o資料，采用單位線法計(jì)算洪水過(guò)程111【實(shí)例4-7-2】試?yán)帽硭o資料，采用單位線法計(jì)算洪水過(guò)程計(jì)算步驟如下：

①根據(jù)第（2）欄流域降雨用初損后損法推算地面凈雨過(guò)程，列于該表第（3）欄。

②根據(jù)該次降雨和凈雨的情況選擇相應(yīng)的單位線，列于表中第（4）欄。

③

按照倍比假定，用單位線求各時(shí)段凈雨的地面徑流過(guò)程，結(jié)果列于表中第（5）、（6）欄。

④

按疊加假定，將第（5）、（6）欄的同時(shí)刻流量疊加，得總的地面徑流過(guò)程，列于第（7）欄。

⑤計(jì)算地下徑流過(guò)程，該站的地下徑流比較穩(wěn)定，且量不大；近似取起漲流量70m3/s作為本次洪水期間的地下徑流，列于表中第（8）欄。

⑥將（7）、（8）欄的地面、地下徑流過(guò)程疊加，得第（9）欄要預(yù)報(bào)的洪水流量過(guò)程。計(jì)算步驟如下：

①根據(jù)第（2）欄流域降雨用初損112計(jì)算步驟如下：

①