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流域产汇流计算

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工程水文第八章产流(简化)详解

工程水文第八章产流(简化)详解
式中，Et 为第t日的流域蒸散发量（mm）；Wt 为第t日开始时的流 域蓄水量（mm）；Wm 为流域蓄水容量（mm）；Ewt 为第t日的水 面蒸发器蒸发量（mm），一般取E601型或80cm套盆式水面蒸发器 的观测值；Kwt 为折算系数，对一定的蒸发器和一定的流域，将随 季节而变化，可参考附近地区的数值或通过优选求得。
第四章 流域产汇流计算
绪论中我们谈到水文现象存在确定性和随机性规律，相应水文 学的研究方法分为成因分析法和数理统计法。 本章从成因分析的 角度阐述计算降雨形成径流的原理和方法。为后面学习由暴雨推求 设计洪水，奠定基础。
第二章中我们已经定性地知道降雨到形成流域出口断面的径流 过程是一个复杂的过程，可概括为产流和汇流2过程。
次洪水径流总量：从一次洪水流量过程线中扣除前次洪水尚未 退尽的部分水量及深层地下径流之后的洪水总量。
2、流量过程的分割
流量过程的分割（1）是将非本次降雨形成的径流割去，求出本次 洪水的径流总量。
（2）洪水中不同的水源成分的水流运动规律是 不同的，所以要将本次洪水径流总量划分 为不同的水源。包括地面径流、表层流径流
净雨 R(t)
汇流 计算
坡地 汇流 河网 汇流
流域 出口 径流 过程
Q(t)
地面径流 表层流径流 （壤中流） 浅层地下径流 深层地下径流
流域出口断面的流量过程是由地面径流、表层流径流（壤中流）、 浅层和深层地下径流组成。
深层地下径流（基流）数量少，且较稳定。不是本次降雨所 形成。计算时一般从洪水过程线中分割。
②汇流计算：净雨沿着地面和地下汇入河网，然后经河网汇 流形成流域出口的径流过程，关于流域汇流过程的计算称之为 汇流计算。
一、径流量计算
很多情况下，一次洪水流量 过程，不仅包括本次降雨形成 的地面径流、表层流径流和地下 径流。还包括前期洪水没有退完 的部分水量和不是本次降雨补给 的深层地下径流。应从本次洪水 过程中分割。

水文学原理第八章产汇流

水文学原理第八章产汇流

3．地面地下径流分割及计算
⑴地面地下径流分割 为分别研究地面径流和地下径流的产汇流规律，需将总 径流中把地下径流（基流）分割。常用的两种方法： ①水平线分割法：如图12-2-3所示，从实测流量过程线 的起涨点a作一水平线交过程线的退水段于c点，则水平 线ac就认为是该次洪水的地面地下径流分割线。
②斜线分割法：如图12-2-4所示，将绘在透明纸上的标准 退水曲线蒙在要分割的洪水过程线的退水段上（注意比 例尺的一致），使横轴重合，然后左右移动，当透明纸 上的标准退水曲线与洪水退水段的尾部吻合后，则两线 前方的分又点C就是地面径流终止点。从实测流量过程线 的起涨点a到地面径流终止点c连一斜线ac，既为地面地 下径流分割线。
它们之间的联系可简明地表示成图12-1-1所示的流程图。
2. 流域产汇流计算的基本思路
产流计算的方法有降雨径流相关图法和初损后损法等； 汇流计算的重点是单位线法和瞬时单位线法。 无论产流计算还是汇流计算，基本思路都是，先从实际 降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后，用
于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预
Wt Et k w,t E w,t Wm
（12-2-4）
E t 为第t日的流域蒸散发量（mm）； 式中，
W t 为第t日开始时的流域蓄水量（mm）；
W m为流域蓄水容量（mm）；
E w , t为第t日的水面蒸发器蒸发量（mm），一般取E601型或80cm
套盆式水面蒸发器的观测值； k w , t 为折算系数，对一定的蒸发器和一定的流域，将随季节而变 化，可参考附近地区的数值或通过优选求得。
12.2.2 径流资料的整理与计算
1．洪水场次划分及次洪水总径流深W的计算
洪水场次划分是指，将非本次降雨产生形成的径流分割 出去。如图12-2-1。多数情况下，与本次降雨所对应的 径流过程，不仅包括本次降雨形成的地面、地下径流，

工程水文学_第四章

工程水文学_第四章
经河网汇流形成流域出口的径流过程的计算称之为 汇流计算。
第四章 流域产汇流计算
二. 流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。
图4.1
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后， 用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际 暴雨预报洪水。
降降雨雨PP((tt)) 蒸蒸发发EE((tt))
产流计算
数量上相等
净雨R(t)
汇流计算
流域出口断面 径流过程Q(t)
第四章 流域产汇流计算
一. 流域产汇流计算基本内容 由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体上分为
两个步骤： ①产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损
失之后，转化为净雨的计算称为产流计算。 ②汇流计算：净雨沿着坡度汇入地面和地下河网，并
第一节 降雨径流要素的分析计算
2、降雨深—面积关系
降雨深—面积关系曲线，是反映同一场降雨过程中，降 雨深与面积之间对应关系的曲线，一般规律是面积越大， 降雨深越小。
3、降雨深与面积和历时关系曲线
一般规律是：面积一定时，历时 越长平均雨深越大；历时一定时，则 面积越大，平均雨深越小。
面积
雨深—面积—历时示意图
包气带含水量达到田间持水量时的蓄水容量称该包气带 的最大蓄水容量，记为W'm,包气带含水量达到田间持水 量时,习惯上称为“蓄满”。当包气带未蓄满时，下渗水 量将滞留在土壤中；当蓄满后，再渗入的水量在重力作用 下产生壤中流RG1和浅层地下径流RG2。
综上所述，在包气带的调节、分配作用下，降雨有两种 产流方式：包气带未蓄满产流方式和包气带蓄满产流方式， 包气带未蓄满产流方式称为超渗产流方式。

工程水文学_第四章

工程水文学_第四章
面积
雨深—面积—历时示意图
二、径流量计算
地表径流 壤中流
本次洪水形成
一次洪水流量过程
地下径流
前期洪水未退完的部分水量 非本次降雨补给的深层地下径流
割除
Q(m3/s)
前期 洪水 未退 完的 部分
A E
G
B
本次降雨形成径流（基流）
t(h)
第一节 降雨径流要素的分析计算
（一）次洪水过程分割 次洪水过程分割的目的是把几次暴雨所形成的， 混在一起的径流过程线独立分割出来。 此类分割常用退水曲线进行。
②降雨量累积曲线
该曲线上任意一点的坡度即 是该时刻的瞬间雨强，而某一时 段的平均坡度就是该时段内的平 均雨强。
③ 降水强度~历时曲线： (Rainfall intensity-duration curve)
降雨强度过程线
时间（h）
说明： 根据一 场降雨过程的记 录统计其不同历 时内最大平均降 雨强度，以其为 纵坐标，以历时 为横坐标，由大 至小绘成的变化 曲线。它的变化 规律是雨强与历 时长短成反比。
第四章 流域产汇流计算
二. 流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。
图4.1
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后， 用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实 际暴雨预报洪水。
第一节 降雨径流要素的分析计算
K：土壤含水量的 日消退系数
Pa,t:t日开始时刻 的土壤含水量
Pa,t1 K (Pa,,tt Pt )
如果第t日内有降雨Pt并产生径流Rt，则
Pa,t1 K (Pa,t Pt Rt )
注意：Pa≤Im，若计算出Pa>Im，则取Pa=Im。

流域产汇流计算概论1

流域产汇流计算概论1

Emt为第t日的蒸散发能力； Et——第t日的流域蒸发量：
Em,t Em ,t kw,t
Em ,t ——水面蒸发器观测值，kwt ——流域蒸发折算系数
§8-2 前期流域蓄水量及前期影响雨 量计算
二者都反映流域的干湿程度，前者由水量平衡推求，物 理概念明确，常用于水文预报；后者由经验的蓄水消退系 数估算，计算简便，规划设计中常常应用
3.6 4.7 6.5 10.3 7.1 4.2 3.8 3.6 1.9 45.7
I0 （3）
0.0 3.6 4.7 6.5
14.8
ft
（4）
3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 1.9 19.4
Rs,i （5）
6.8 3.6 0.7 0.3 0.1 0 11.5
备注
（6）
W=7.3mm; i0=4.9mm/h; I0=14.8mm; Pt,s=29.0mm
三、平均后损率 f 的确定
1．由实测降雨洪水资料分析确定：由式（8-23）得
f P RS I0 P' （8-24） tS
实测降雨洪水的P、RS、I0已知，结合其降雨过程，即
可试算得相应的 f
2. 建立 f 的相关图 如图8-12，即是根据其影响因素建立的相关图
3. 应用
四、推求地面净雨过程
一、基本原理——超渗产流（主要用于干旱、半干旱地区） 超渗产流：产流量大小决定于i与f的对比，i>f即产生地 面径流 如图8-8，将降雨产流概化为二个阶段：
初损阶段 i≦f,历时为t0, is=0, Rs=0，I0= t0间的雨量 后损阶段 ①产流历时 ts内i﹥f，取f= f ，地面净雨强度为
2
3
4
Qi
0

第四章-流域产流与汇流计算

第四章-流域产流与汇流计算
等雨量线法：适用于面积大、地形起伏大、站点较密的 流域。理论上完善，但每次降雨都必须绘制等雨量线， 并计算权重，工作量大。
泰森多边形法算例
Ax11
Ax22
Ax33
Ax66
Ax55
Ax44
单元面积权重计算公式：
第i 块单元面积的权重i =Ai /ΣA
总面积ΣA=(A1+A2+A3+A4+A5+A6)
三、蓄满产流模型
1.产流机理
任一地点上，土壤含水量达蓄满（即达田间持水 量）前，降雨量全部补充土壤含水量，不产流；当土 壤蓄满后，其后续降雨量全部产生径流。由此形成蓄 满产流概念
蓄满产流机制比较接近或符合土壤缺水量不大的 湿润地区。这些地区，一场较大的降雨常易使全流域 土壤含水量蓄满。
2、蓄满产流概念形成
4.3 蓄满产流计算 一、蓄满产流模式
包气带土壤含水量达到田间持水量前(即未蓄满)不产 流，降雨全部被土壤吸收，补充包气带缺水量；包气带 土壤含水量达到田间持水量后(即蓄满)开始产流，之后 的降雨扣除蒸发后全部形成净雨。这种产流方式称为 “蓄满产流”。计算表达式为：
RP(W mW 0)
二、降雨径流相关图 主要影响因素：W0,T(降雨历时),M(季节), 暴雨类型(Type),暴雨中心(Center)
流域平均雨量计算公式： x 1 x 1 2 x 2 6 x 6
等雨量线法
90
110
70
A2
50
A4 A3
A1
40 A5
A6
总面积ΣA=(A1+A2+A3+A4+A5+A6) 各子块权重i =A i /ΣA x= Σ i x i

工程水文学第七章流域产汇流计算

工程水文学第七章流域产汇流计算

Rp.t （5） 0 0 0.07 0.13 0.51 1.10 0 11.15 26.73
Wt （6） 18.93 17.38 16.06 17.80 20.65 29.11 41.36 38.81 89.70
备注
（7）
Wm=120 mm Kw,t=1.0 Wt为一 日开始 时蓄水 量（mm ）5月14 日开始 时 18.93m m，是 由前面 计算得 到的
NCWU
NCWU
月.日 （1） 5.14 15 16 17 18 19 20 21 22
Pt （2） 0 0 3 4.2 10.3 15.1 0 63.2 56.8
Ew.t （3） 9.8 9.1 8.9 8.2 7.7 7.2 7.4 3.6 3.2
Et （4） 1.55 1.32 1.19 1.22 1.33 1.75 2.55 1.16 2.39
NCWU
两时段降雨： P1=49mm P2=81mm
(130mm)
降雨开始时： Pa=60mm 由 P1=49mm,查 得R1=20.0mm。
（49mm)
由 P1 +P2=130mm, 查得R1+R2=80.0mm。 则第二时段净雨为 R2=80-20=60mm
NCWU
二 P+Pa～R两变量相关图法
第7章流域产汇流计算
研究对象:
从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流 域的产流计算和汇流计算。产流计算主要研究流域上降雨扣除 植物截留、下渗、填洼等损失，转化为净雨过程的计算方法。 汇流计算主要研究净雨沿地面和地下汇入河网，并经河网汇集 形成流域出口断面径流过程的计算方法。
研究目的:
研究的流域产汇流计算是工程水文学中最基本的概念和 方法之一，是以后学习由暴雨资料推求设计洪水，降雨径流预 报等内容的基础。

(完整)流域产流与汇流计算

(完整)流域产流与汇流计算

第四章流域产流与汇流计算第一节概述根据第二章的论述,由降雨形成流域出口断面径流的过程是非常复杂的，为了进行定量阐述,将这一过程概化为产流和汇流两个阶段进行讨论。

实际上，在流域降雨径流形成过程中，产流和汇流过程几乎是同时发生的，在这里提到的所谓产流阶段和汇流阶段，并不是时间顺序含义上的前后两个阶段，仅仅是对流域径流形成过程的概化，以便根据产流和汇流的特性,采用不同的原理和方法分别进行计算。

产流阶段是指降雨经植物截留、填洼、下渗的损失过程.降雨扣除这些损失后，剩余的部分称为净雨，净雨在数量上等于它所形成的径流量，净雨量的计算称为产流计算。

由流域降雨量推求径流量,必须具备流域产流方案。

产流方案是对流域降雨径流之间关系的定量描述,可以是数学方程也可以是图表形式。

产流方案的制定需充分利用实测的流域降雨、蒸发和径流资料，根据流域的产流模式,分析建立流域降雨径流之间的定量关系。

汇流阶段是指净雨沿地面和地下汇入河网,并经河网汇集形成流域出口断面流量的过程。

由净雨推求流域出口断面流量过程称为汇流计算。

流域汇流过程又可以分为两个阶段，由净雨经地面或地下汇入河网的过程称为坡面汇流;进入河网的水流自上游向下游运动，经流域出口断面流出的过程称为河网汇流.由净雨推求流域出口流量过程，必须具备流域汇流方案。

流域汇流方案是根据流域净雨计算流域出口断面流量过程，应根据流域雨量、流量及下垫面特征等资料条件及计算要求制定。

就径流的来源而论，流域出口断面的流量过程是由地面径流、壤中流、浅层地下径流和深层地下径流组成的，这四类径流的汇流特性是有差别的.在常规的汇流计算中，为了计算简便，常将径流概化为直接径流和地下径流两种水源。

地面径流和壤中流在坡面汇流过程中经常相互交换,且相对于河网汇流，坡面汇流速度较快，几乎是直接进入河网，故可以合并考虑，称为直接径流，但在很多情况仍称为地面径流。

浅层地下径流和深层地下径流合称为地下径流，其特点是坡面汇流速度较慢,常持续数十天乃至数年之久.目前，在一些描述降雨径流的流域水文模型中,为了更确切地反映流域径流形成的过程，采用了三水源或四水源进行模拟计算。

工程水文学(第七章流域产汇流计算)

工程水文学(第七章流域产汇流计算)
降落在流域上的雨水，从流域各处向流域出口 断面汇集的过程，称为流域汇流。 地面径流 直接径流汇流 坡面汇流 流域汇流 河网汇流 壤中流 （地面径流）
地下径流
@COPY RIGHT 扬大陈平
一、几个概念
1、汇流时间τ：流域各点的 地面净雨流达出口 断面所经历的时间。 2、流域最大汇流时间 流域上最远点的净雨流 到出口的历时。 3、等流时线：流域上汇流 时间相等点的连线。 4、等流时面积 f：相邻两条 等流时线之间的面积。
q(m3/s)
1
0
2
12
3
25
4
18
5
13
6
8
7
4
8
0
总计
80
检验：
二、单位线的基本假定
1、倍比假定：如果单位时段内，净雨不是一个单位而是 n个单位，则形成的流量过程是单位线的n倍。
@COPY RIGHT 扬大陈平
流量m3/s
△t
10mm
Qm
时间h
流量m3/s
19.7mm
Qm×19.7/10
k
△t
二、洪水过程
Q（t） Q （ Q（ s t） g t）
@COPY RIGHT 扬大陈平
查图方法：同一场暴雨要累加着查，查出的值累减。 降雨开始时： Pa=60mm
180
两时段降雨： P1=49mm
P2
109
P1 Pa R1 R2
P2=81mm
@COPY RIGHT 扬大陈平
三、径流（净雨）的划分
R Rs Rg
采用P~R相关图求的是总径流R，包括
1、简易降雨径流相关图（P + Pa ～ R 关系）
Im

第七章 流域产流、汇流的计算与分析

第七章 流域产流、汇流的计算与分析

口断面汇集的过程，包括坡地汇流和河网汇流两个阶段。
流域汇流主要是研究流域上的地面净雨、表层净雨和地 下净雨如何转化为流域出口断面的流量过程。
9/11
本章重点
1. 降雨径流的要素 2. 产流和汇流及其分类
10/11
自然界中有两种基本的产流形式：
蓄满产流(p.42 Fig.4-4)和超渗产流(p.47 Fig.4-7)
6/11
包气带对降雨的再分配作用： 由于包气带是由不同土壤构成的有孔介质，具有吸收、 储存和输送水分的功能，因而其对降雨起到了调节和再分配 的作用。
蓄满产流—— 雨末包气带达到田间持水量时
P＝E＋(W'm－W'0)＋RS＋RG 超渗产流—— 雨末包气带未达到田间持水量时 P＝E＋(W'm－W'0)＋RS
式中， P降雨量；E蒸发量；W’m包气带蓄水容量；W’0降雨 开始时包气带的起始蓄水量；RS地表径流；RG包气带中自由运 动的重力水。
7/11
区别标准：包气带中是否形成自由运动的重力水 RG。
两种基本的产流机制
Horton型 超渗产流
Dunne型 蓄满产流
8/11
7.3 流域汇流的分析与计算
流域汇流，指降落在流域上的雨水，从流域各处向出
净雨量的计算称为产流计算 第 II 阶段：汇流过程—— 净雨 径流
分别从地面和地下经河网汇集成流域出口断面的流量与之 相应的计算称为汇流计算。 产流计算＋汇流计算＝流域产汇流计算
5/11
流域出口断面的流量＝地面径流
＋表层流径流(壤中流) ＋浅层地下径流＋深层地下径流
直接径流
不同的流域，其下垫面条件具有不同的产流机制，进而又 影响整个产流过程的发展，使其呈现不同的径流特征。

产流计算

产流计算

第7章流域产汇流计算内容简介研究对象本章从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流域的产流计算和汇流计算。

产流计算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下渗、填洼等损失，转化为净雨过程的计算方法。

汇流计算主要研究净雨沿地面和地下汇入河网，并经河网汇集形成流域出口断面径流过程的计算方法。

研究内容1.短期洪水预报；2.枯水预报；3.施工水文预报；4.水文实时预报方法。

研究目的本章研究的流域产汇流计算是工程水文学中最基本的概念和方法之一，是以后学习由暴雨资料推求设计洪水，降雨径流预报等内容的基础。

本章研究内容和方法无论在水利工程的规划设计阶段还是运行管理阶段，都具有十分重要的地位。

第7.1节概述内容提要1. 由降雨过程推求径流过程的基本内容与流程；2. 流域产汇流计算的基本思路。

学习要求掌握由降雨过程推求径流过程的主要环节与基本思路。

1. 流域产汇流计算基本内容与流程由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体上分为两个步骤：①产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损失之后，剩下的部分称为净雨，在数量上等于它所形成的径流深。

在我国常称净雨量为产流量，降雨转化为净雨的过程为产流过程，关于净雨的计算称之为产流计算。

②汇流计算：净雨沿着地面和地下汇入河网，然后经河网汇流形成流域出口的径流过程，这个流域汇流过程的计算称之为汇流计算。

它们之间的联系可简明地表示成图7-1-1所示的流程图。

图7-1-1由降雨过程推求径流过程流程图2. 流域产汇流计算的基本思路流域产汇流问题的内容十分丰富。

这里仅介绍目前使用比较普遍和比较成熟的计算方法及其原理。

产流计算的方法有降雨径流相关图法和初损后损法等；汇流计算的重点是单位线法和瞬时单位线法。

无论产流计算还是汇流计算，基本思路都是，先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后，用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。

第7.2节流域产汇流计算基本资料的整理与分析内容提要流域产汇流计算一般需要先对实测暴雨、径流和蒸发等资料做一定的整理分析，以便在定量上研究它们之间的因果关系和规律。

第四章流域产汇流计算(1518)

第四章流域产汇流计算(1518)
• 不同的水源，其退水规律是不一样的。地面径流消退快，先退尽，表层 径流次之，浅层地下径流消退慢，后退尽，深层地下径流小而稳定。地 表径流和地下径流具有不同的汇流特性所以求得次径流总量之后，还需
划分地表径流和地下径流。最简便的方法是斜线分割法。
也可以用经验公式来 确定出洪峰流量出现 时刻至地表径流终止 点的时距N（日数）就 可以定出B点。
• 已知fc，分割总径流量
时间
累积雨量 时段雨量 累积净雨量 时段净雨量 稳渗率 地下径流量 地面径流量
月、日、时 P(mm)
1
2
h(mm) 3
mm 4
h(mm) 5
fc(mm/h) =fc.△t(mm) (mm)
6
7
8
8 10 0
1.4
0
0.5
1
0.5
6 1.4
4.3
0.5
1.5
1.5
12 5.7
Principles of Hydrology and Hydrological Survey
第四章 流域产汇流计算
• 主要内容： • 4.1降雨要素计算 • 4.2流域产流分析 • 4.3产流计算 • 4.4流域汇流计算
第一节 降雨径流要素计算
❖ 一、概述： (降雨形成径流的原理和计算方法，是工程水文学中最基本概
N 0.84F 0.2
• 四、前期影响雨量
• 土壤含水量的实测资料很少，因此水文学上用间接的方法来表示流域的 土壤含水量。目前，常用的方法有两种，一种是前期影响雨量Pa，另影响雨量Pa的计算公式
如果流域内前后两天无雨，前 期影响雨量的定义为
Pa,t 1 KPa,t
tc(h) 4
r(mm/h) fc(mm/h) RG(mm)

第四章 流域产汇流分析与计算

第四章 流域产汇流分析与计算
第四章 流域产汇流计算

研究内容 从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法。
P~t
研究目的
Байду номын сангаас
Q~t
为学习由暴雨资料推求设计洪水、进行降雨径流预 报、建立流域水文模型等奠定基础。
要求
1.能够推求任一场降雨产生的洪水过程。 2.掌握资料分析方法，会建立产汇流方案。
第一节 概述内容提要
1. 流域产汇流计算基本内容
累积雨量过程线
70 60
累积雨量(mm)
50 40 30 20 10 0 0 1 2 时段（1h） 3 4 5
时段（1h） 雨强（mm/h） 累积雨量（mm）
1 5.72 5.72
2 43.74 49.46
3 12.46 61.92
4 0.92 62.84
关系?
雨强过程线
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 时段(1h)
(1)最大值限制问题 当计算出的Pa值大于WM时,取WM作为该日的Pa 值。 （2）Pa起始值的确定
一般前期较长一段时间无雨，令Pa=0；
一场大雨或连续几次大雨之后，取Pa=WM。 （3）流域日蒸发能力EM 取E601型蒸发器观测的水面蒸发值作为近似值。 一般按晴天和雨天或按月份分别选取。
（4）流域蓄水容量Wm的计算 选取久旱无雨后一次降雨量较大且全流域产 流的雨洪资料，计算流域平均降雨量P及相应的产 流量R，此时：
一场降雨的雨强历时曲线
50 45 40 35
雨强(mm/h)
30 25 20 15 10 5 0 0 1 2 历时(h) 3 4 5
（二）流域降雨特性分析
流域平均降雨量（面雨量） 算术平均法 垂直平分法

流域产汇流的计算过程

流域产汇流的计算过程

水质预测
水质监测
定期对流域内的水质进行监测，包括 化学需氧量、氨氮、总磷等指标。
水质变化预测
根据历史水质数据和未来气象预测， 预测流域内水质的变化趋势。
06
流域产汇流的实践应用
水资源管理
01
02
03
预测洪水
通过计算流域产汇流，可 以预测洪水发生的时间和 流量，为防洪减灾提供科 学依据。
水资源规划
THANKS
感谢观看
水力学模型法
概念
水力学模型法是一种基于水力学原理，通过建立水力学模 型来模拟水流运动的方法。
优点
水力学模型法的计算过程相对简单，能够较为快速地得出 结果，同时也能够考虑流域内的水流运动规律。
计算过程
水力学模型法通常包括水流运动方程的建立、求解和验证 等环节，通过输入流域的水位、流速等数据，模型可以计 算出流域的产流量和汇流量。
植被类型
不同植被类型对土壤湿度、降雨截留和地表径流的影响不同。例如， 森林能够有效地截留降雨、减缓地表径流的形成。
土地利用方式
土地利用方式的变化也会影响流域产汇流。例如，农业用地的大量 开垦可能会导致土壤侵蚀和地表径流的增加。
05
流域产汇流的模拟与预测
水文循环模拟
降水模拟
根据气象数据和地理信息，模拟流域内的降水分 布和过程，为产流计算提供输入。
土地利用规划
流域产汇流计算有助于合理规划土地利用，避免过度开发导致的 土壤侵蚀和水土流失。
水环境治理
水质监测
通过流域产汇流计算，可以监测 水质变化情况，为水环境治理提 供依据。
水生态修复
根据流域产汇流计算ห้องสมุดไป่ตู้果，可以 制定水生态修复方案，恢复水域 生态平衡。

工程水文学-第7章习题_流域产汇流计算附答案

工程水文学-第7章习题_流域产汇流计算附答案

第七章流域产汇流计算本章学习的内容和意义：本章从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流域的产流计算和汇流计算。

产流计算主要研究流域上降雨扣除植物截留、补充土壤缺水量、填洼、蒸发等损失，转化为净雨过程的计算方法。

汇流计算主要研究净雨沿地表和地下汇入河网，并经河网汇集形成流域出口断面径流过程的计算方法。

本章研究的流域产汇流计算是工程水文学中最基本的概念和方法之一，是以后学习由暴雨资料推求设计洪水，降雨径流预报等内容的基础。

本章习题内容主要涉及：流域产汇流计算基本资料的整理与分析；前期流域蓄水量及前期影响雨量的计算；降雨径流相关图法推求净雨；初损后损法计算地面净雨过程；流域汇流分析；单位线法推求流域出口洪水过程；瞬时单位线法推求流域出口洪水过程；综合单位线法计算流域出口洪水过程。

一、概念题（一）填空题1. 流域产汇流计算所需要的基本资料一般包括_____________,______________,_______________, 三大套资料。

2. 图1-7-1是一次实测洪水过程,ac为分割线,ad为水平线,请指出下列各面积的含义:abca代表_______________; acdefa代表__________________; abcdefa代表___________________。

图1-7-1 一次实测洪水过程3.常用的地面地下径流分割方法有_________________和_________________。

4.蒸发能力E m,它反映了_______________________________________等气象因素的作用。

5.蓄满产流是以________________________________为产流的控制条件。

6.按蓄满产流模式，当降雨使土壤未达到田间持水量时，降雨全部用以补充__________________。

7.按蓄满产流模式,当流域蓄满时,以后的降雨减去雨期蒸发后，剩余的雨水全部转化为__________。

第八章流域产汇流计算

第八章流域产汇流计算

（2）地面、地下净雨的划分
（1）计算各时段 t i f c ，与时段有效降雨 Pi Ei 对照， 判定哪些属超渗雨时段和非超渗雨时段 （2）对非超渗雨时段，净雨全部为地下净雨 地下净雨： R g ,i Ri 地面净雨： RS ,i 0
（3）算例
fc
（8-20） fc 1 m m Ri R t i i t i Pi E i 1 Pi E i 1
三、平均后损率 f的确定
1．由实测降雨洪水资料分析确定
Rs P I 0 f t s P'
P RS I 0 P ' f tS
实测降雨洪水的P、RS、I0已知，结合其降雨
过程，即可试算得相应的 f 。
2. 综合分析 f的变化规律
W 0 影响因素 t s Pts f f f
2、前期影响雨量Pa算例
提问：某流域最大土壤蓄水量Wm=120mm，流域蓄水
的日消退系数 K=0.9，8月17、18日的降雨量分别为
130mm、90mm，17日前期影响雨量为10.4 mm，则8月
120 18日的前期影响雨量为________mm。
第三节 降雨径流相关图法计算净雨
思路：根据实测降雨、径流资料建立降雨径流关系 相关图（经验的、蓄满产流理论的）→预报
蓄满产流模型的计算原理
蓄满产流以满足包气带缺水量为产流控制条件。
流域中某点的蓄满产流量（总净雨量）：
R P E (W m W )
' '
流域各点蓄水容量不同，因此必须结合流域的 蓄水分布情况（用流域蓄水容量曲线表示），与点 产流方程联解，才能求得流域的产流量。
2、流域蓄水容量曲线与相关图

工程水文学 4、产流及汇流计算

工程水文学 4、产流及汇流计算

Q
R
t
图4－5 退水曲线 图4－6 次洪水过程线划分
t
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：
Q (t ) Q (0)e t / Kg Q (t t ) Q (0)e ( t t ) / Kg Q (t )e t / Kg t Kg InQ(t ) InQ(t t )
P1 P2 ... Pn 1 n P Pi n n i 1
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：
n P f P f ... P f fi 1 1 2 2 n n P Pi F F i 1
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。
某一流域
n个雨量站 P1, P 2, … P
n
要求划分各雨量站权重面积
（4-6）
（4-7）
式中：Kg为地下退水参数，可根据式（4-7）用退水曲线来 计算。
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。
N = 0.84F 0.2
N 起涨点 地表径流
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

chap8流域产汇流计算-第13讲

chap8流域产汇流计算-第13讲

8-1 降雨径流要素的分析计算
1、降雨特性分析
流域降雨特性分析
点～面关系 （2）动点～动面关系： 因暴雨中心点和等雨量线包 围的面是变动的，所以称为 动点～动面关系。
8-1 降雨径流要素的分析计算
1、降雨特性分析
流域降雨特性分析
点～面关系 （2）动点～动面关系： 3点假定： （i）设计暴雨中心与流域中心重合； （ii）设计暴雨的点～面关系符合本地区暴雨平均的 点～面关系； （iii）流域边界线与某条等雨量线重合。
8-1 降雨径流要素的分析计算
1、降雨特性分析
单站降雨特性分析
降雨强度～历时曲线 某场降雨最大平均雨强与历 时的关系曲线。
8-1 雨径流要素的分析计算
1、降雨特性分析
流域降雨特性分析
流域平均降雨量的计算方法 算术平均法：适用于面积不大，地形起伏不大，站点 较多且布设较均匀的流域。计算简便。
土壤十分干燥，规定蓄水量为零 ' 充分湿润，蓄水量达到最大，蓄水容量Wm
8-2 前期流域蓄水量及前期影响雨量的计算
1、前期流域蓄水量W的计算
' 蓄水容量Wm 田间持水量 最小蓄水量
前期影响雨量Pa反映本次降雨发生时，前期降雨滞留在土壤中 的雨量。 Pa有一个上限值Wm，Wm称为流域最大蓄水容量，等于流域在 十分干旱情况下，大暴雨产流过程中的最大损失量，其中包括 植物截留、填洼及渗入包气带被土壤滞留下的雨量。
工程水文及水利计算
提
纲
第一章 绪论 第二章 气象与水文 第三章 水文观测及其资料收集 第四章 水文统计基本原理与方法 第五章 年径流分析与计算 第六章 水文过程随机模拟 第七章 由流量资料推求洪水 第八章 流域产汇流计算 第九章 由暴雨资料推求设计洪水 第十章 河流泥沙计算 第十一章 水文预报 第十二章 水库兴利调节计算 第十三章 水库防洪计算 第十四章 水库调度
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件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由
实际暴雨预报洪水。
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4.2 流域产汇流计算基本资料的整理与分析 内容提要：
流域产汇流计算一般需要先对实测暴雨、 径流和蒸发等资料做一定的整理分析，以便在定量 上研究它们之间的因果关系和规律。
学习要求：
掌握一次实测降雨洪水的总径流深、地面径
4.2.2 径流资料的 整理与计算
1、洪水场次划分及次洪水总径流深W的计算
洪水场次划分是指将非本次降雨所形成的径流分割出去 。多数情况下，与本次降雨所对应的径流过程，不仅包括本次降雨 形成的地面、地下径流，而且还包括前期降雨的地下径流。如图中 的虚线ag以下的水量，它表示如果没有降雨Ⅰ时，河中仍有持续的 径流，称其为“基流”。另外，该次洪水尚未退完又遇降雨时，还 会有后期洪水混入，如图中的第Ⅱ场洪水。
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2、流域地下径流标准退水曲线
流量过程线上的a点或a’点是否为流域地下退水流量，可由流域地下 径流标准退水曲线来确定。右图中的下包线Qg～t，即为流域地下径流标准退
水曲线，其绘制方法步骤是：
（1）以相同的比例尺，在方格纸上绘出各场洪水的退水流量过程线 （2）用一张透明纸描绘出最低的退水过程线 （3）将此曲线移到另一场洪水的次低的退水段，在保持时间坐标重合的条件 下左右移动透明纸，使方格纸上的退水过程线在后部与透明纸上的退水过程 线相重合，并把它也描绘在透明纸上 （4）如此逐一描绘各场洪水的退水流量过程线，就构成Qg～t线。
线上任一点的坡度为雨强，即
1、时段平均雨强过程线 2、累计雨量过程线
华南理工雨场次的划分一定要与洪水场次的划分相对
应。当把洪水划分为两次时，暴雨也要相应地划分为两次
，且两两对应，前次暴雨Ⅰ对应前面的洪水Ⅰ，后次暴雨 Ⅱ对应后面的洪水Ⅱ，切不可混淆。
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发量（mm），一般取E601型或80cm套盆式水面蒸发器的观测值；KW,t为
折算系数，对一定的蒸发器和一定的流域，将随季节而变化，可参考附近 地区的数值或通过优选求得。
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4.3
前期流域蓄水量及前期影响雨量的计算
内容提要：
降雨开始时流域是干旱还是湿润，
对此次降雨产 生径流的多少影响极大，流域 的干湿程度常用流域蓄水量W或其前期影响雨
量Pa 表示，介绍W和Pa 的分析计算方法。
学习要求：
掌握降雨前期流域蓄水量或流域前期影
响雨量的计算方法。
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4.3.1 前期流域蓄水量W 的计算
流域蓄水量主要是指在流域降雨能够影响的土层内土壤含蓄的 吸着水、薄膜水和悬着毛管水，不包括重力水，是土壤能够保 持而不在重力作用下流走的水分。 在土壤蓄水量的计算中，往往取土壤蓄水量的最小值（相当于 凋萎系数）为计算零点，称田间持水量与最小蓄水量的差值为 土壤蓄水容量。土壤实际蓄水量在零与蓄水容量之间变化。流 域上各地点的蓄水容量是不同的，可从零变化到点最大蓄水容 量，其流域平均值以Wm表示，称流域蓄水容量。
口的径流过程，关于流域汇流过程的计算称之为汇流计算。
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4.1.2
流域产汇流计算的基本思路
流域产汇流计算方法的内容十分丰富，这里仅介绍目前使
用比较普遍和比较成熟的计算原理及其计算方法。产流计
算的方法主要有降雨径流相关图法和初损后损法等，汇流 计算方法的重点是时段单位线法和瞬时单位线法。 无论产流计算还是汇流计算，基本思路都是先从实际降雨 径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后用于设计条
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⑵
地面地下径流深的计算
地面、地下径流分割后，分割线上面的部分即地面径 流WS，下面的部分即地下径流Wg，分别除以流域面积F 即可得到其地面径流深RS和地下径流深Rg。
Ws Rs F
Rg
Wg F
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4.2.3 蒸发资料的整理与计算
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第四章
流域产汇流计算
研究对象：从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括
流域的产流计算和汇流计算。的计算方法。
研究内容：产流计算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下渗、 填洼等损失，转化为净雨过程的计算方法。汇流计算主
要研究净雨沿地面和地下汇入河网，并经河网汇集形成
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4.1.1
流域产汇流计算基本内容与流程
由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体 上分为两个步骤：
① 产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、
蒸发等损失之后，剩下的部分称为净雨，在 数量上等于它所形成的径流深。在我国常称
净雨量为产流量，降雨转化为净雨的过程为
产流过程，关于净雨的计算称之为产流计算。 ② 汇流计算：净雨沿着地面和地下汇入河网，然后经河网汇流形成流域出
① P相同时，Pa 越大，损失愈小，R(Rs)愈大，
流域蒸散发是产流量计算中的重要环节，是影响流域土壤蓄水量的主要 因素。流域蒸散发一方面取决于蒸散发能力，另一方面取决于供水条件， 即流域蓄水量的大小。实用中一般假定流域蒸散发量E与流域蓄水量W成 正比，即：
Wt Et KW ,t EW ,t Wm
式中，Et 为第 t 日的流域蒸散发量（mm）；Wt为第 t 日开始时的流域蓄 水量（mm）；Wm 为流域蓄水容量（mm）；EW,t 为第t日的水面蒸发器蒸
用
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4.4.1 P～Pa ～R(Rs) 相关图法
随着各流域的条件不同，相关图中考 虑的影响因素的多少有很大差别。 ⑴ 降雨径流经验相关图法制作 以次降雨量P为纵坐标，以相应的 径流深R(Rs)为横坐标，可按对应的P 、R(Rs)在图上绘一个点，并把它的Pa 值注在点旁，然后按点群分布的趋势 ，照顾大多数点子，绘出以Pa为参数 的等值线，既为P～Pa ～R(Rs)三变量 相关图法。
流深和地下径流深以及流域蒸散发量的计算方法。
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4.2.1 降雨资料的整理
降雨时程变化的计算 雨强过程线：如右图中的1线，表
示各时段的降雨强度随时间的变化 。每个直方图代表该时段的雨量。
累积降雨过程线：如右图中的2
线，是各时段雨量沿时间的累积值 ，也是雨强过程线的积分。显然，
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3、地面地下径流分割及计算
（1） 地面地下径流分割
为了分别研究地面径流和地下径流的产汇流规律，需将总径流进 行地下径流（基流）分割。常用的有两种方法：
① 水平线分割法：如上图所示，从实测流量过程线的起涨点a作一
水平线交过程线的退水段于c点，则水平线ac就认为是该次洪水的地 面地下径流分割线。
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② 斜线分割法： 如上图所示，将绘在透明纸上的标准退水曲线蒙在要分 割的洪水过程线的退水段上（注意比例尺的一致），使横轴重合，然后左右 移动，当透明纸上的标准退水曲线与洪水退水段的尾部吻合后，则两线前方 的分叉点C就是地面径流终止点。从实测流量过程线的起涨点a到地面径流终 止点c连一斜线ac，既为地面地下径流分割线。 水平线分割法简便易行，对地下径流小，洪水历时短的流域较为适合；而对 地下径流比重大、洪水连续时间长的流域，则会造成比较大的误差，此时改 用斜线分割法较为合理。
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某流域经分析求得Wm=100mm ，5月份多年平均的流
域日蒸散发能力为5mm，6月份为6.2mm，由此算得：
5月份K5月=1-5/100=0.95， 6月份K6月=1-6.2/100=0.938
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例题：某流域经分析WM=100mm，6、7月份平均EM分别为 5.6mm/d和6.8mm/d。计算逐日Pa。 K6=1-5.6/100=0.944；K7=1-6.8/100=0.932
月 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 日 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 20.2 21.9 2.2 6.8 P(mm) 60.3 78.8 14.7 EM(mm/d) 5.6 K 0.944 0.944 0.944 0.944 0.944 0.944 0.932 0.932 0.932 0.932 0.932 100 100 94.4 89.1 83.0 77.4 90.9 100 95.3 Pa(mm)
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4.4
利用降雨径流相关图法推求净雨
内容提要：
由分析计算得到的降雨量、流域 蓄水量或前期影响雨量，按相关分析的方法， 建立它们与径流深之间的相关图，这些相关图 反映了流域的产流规律。应用此相关图可以由 降雨计算出相应的产流量。
学习要求：
掌握经验的降雨径流相关图的制作和应
Pa,t 1 Wm
式中，Pa.t 、Pa.t+1 分别为第t天和第t+1天开始时刻的前期影响雨 量（mm）；Pt为第t天的流域降雨量（mm）；K为流域蓄水的日 消退系数，每个月可近似取一个平均值，等于 (1 E m / Wm ) ，其中
E m 为流域月平均日蒸散发能力。
用上式计算可取连续大暴雨之后的Pa 等于Wm ，由此向后逐日 推算。
黑龙江140mm等等。流域的实际蓄水量W在0～Wm之间变化。
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2、流域蓄水量W的计算 实际上，一般都没有实测的流域土壤蓄水量资料，必须通过间接 计算来推求前期流域蓄水量W 。利用流域影响土层的水量平衡方程 来推求，其计算式为 Wt+1 = Wt + Pt - Rp.t - Et 式中，Wt+1、Wt分别为第t+1天、第t天开始时刻的流域蓄水量 (mm)；Pt为第t天的流域降雨量； RP,t为Pt产生的总径流深(mm)，或 由实测径流资料计算，或按后面讲述的降雨径流计算方法计算。Et 为第t天的流域蒸散发量(mm)，按蒸发公式计算。 由P、R和E资料，按上式逐日连续计算，便可求得各日的流域蓄 水量。该方法，概念明确，成果精度较高，但计算工作量大，多用 于水文预报。