第四章 流域产流与汇流计算
4.1 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
一、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,它在数量上等于它 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,关于流域汇流 过程的计算称之为汇流计算。
二、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。产流计算的方法有降雨径流相关图法、流域蓄水 容量曲线法和初损后损法等;汇流计算方法的重点是 时段单位线法和瞬时单位线法。
①水平线分割法: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: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,即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。
第四章 流域产流与汇流计算
研究内容 : 从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方
法,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图4-2-3 水平 Nhomakorabea分割法示意图
图4-2-4斜线分割法示意图
⑵地面、地下径流深的计算
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。图4-22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;
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。
目录
4.1 概述 4.2 基本资料的整理与分析 4.3 前期流域蓄水量及前期影响雨量的计算 4.4 降雨径流相关图法推求净雨 4.5 初损后损法计算地面净雨过程 4.6 流域汇流分析 4.7 单位线法推求流域出口洪水过程
4.2 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。本节介绍这些要素 的分析计算方法。
学习要求
掌握一次实测降雨洪水的总径流深、地面径流 深和地下径流深以及流域蒸散发量的计算方法。
一、降雨资料的整理
二、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
图4-2-1 次降雨径流分割及总径流量计算示意图
说明:但必须注意的是,降雨场次的划 分一定要与洪水场次的划分相对应,如图所 示。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。
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。
降雨P(t) 蒸发E(t)
产流计算
净雨R(t)
数量上相等
汇流计算
流域出口断面 径流过程Q(t)
由降雨过程推求径流过程流程图
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。
图7-2-2 古田溪达才站退水曲线(图中数字为洪号)
图4-2-2 古田溪达才站退水曲线(图中数字为洪号)
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 将总径流中进行地下径流(基流)分割。常用的有两种 方法:
1、降雨时程变化的计算
(1) 雨强过程线: 如图中的1线,表示各时段的降雨强度随时间的变化。
(2)瞬时雨强过程线 图中3线。 (3)累积降雨过程线:如图中的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,线上任一点的坡 度为雨强,即
降雨量累积曲线
3
(4)降雨强度~历时曲线 用降雨强度过程线可以分析绘制降雨强度~历时曲
2) 垂直平分法(泰森多边形法) 条件:流域雨量站分布不太均匀,为了更好地反映各站在 计算流域平均雨量中的作用。 假设:流域各处的雨量可由与其距离最近的雨量站代表。
3)等雨量线法 条件:当流域地形变化较大,而雨量站分布较密, 能结合地形变化绘制等雨量线时。
该方法能考虑流域地形的变化绘制等雨量线, 比较好地反映了降雨在流域上的变化,精度较高。
线。统计降雨强度过程线中各种历时的最大平均雨强, 以最大平均雨强为纵坐标,相应历时为横坐标即可点 绘出降雨强度~历时曲线。
降雨强度~历时曲线是一条下降曲线,说明最大平 均降雨强度随历时增长而减小。
2、流域降雨特性分析
(1)流域平均雨量计算: 1) 算术平均法 条件:流域内雨量站分布较均匀、地形起伏变化不大。
但是绘制等雨量线需要较多站点的资料,且每 次都要重绘,工作量大。
(2)时~面~深关系曲线 先绘制一场暴雨不同历时的等雨量线图,如
历时12h、24h、48h,再从各种历时等雨量 线图上的暴雨中心开始,依次向外量取每条等 雨量线包围的面积并求出各面积上的平均雨深, 即可绘制面平均雨深~面积~历时曲线。 (3)点~面关系 1)定点~定面关系。2)动点~动面关系。