工程水文學(xué)第四章

1、2021/3/231 第四章第四章 流域產(chǎn)匯流分析流域產(chǎn)匯流分析 2021/3/232 降雨降雨P(guān)(t) 蒸發(fā)蒸發(fā)E(t) 產(chǎn)流計(jì)算產(chǎn)流計(jì)算 凈雨凈雨R(t) 匯流計(jì)算匯流計(jì)算 流域出口斷面流域出口斷面 徑流過程徑流過程Q(t) 數(shù)量上相等數(shù)量上相等 2021/3/233 2021/3/234 基本思路基本思路:先從實(shí)際降雨徑流資料出發(fā)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)分析產(chǎn)流或匯流的規(guī) 律律;然后然后,用于設(shè)計(jì)條件時(shí)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)洪水于預(yù)報(bào)時(shí)，則由實(shí)際暴雨預(yù)報(bào)洪水。 2021/3/235 20

2、21/3/236 2021/3/237 2021/3/238 注注:其縱坐標(biāo)（左）為時(shí)段內(nèi)降雨量（實(shí)際為降雨強(qiáng)度）其縱坐標(biāo)（左）為時(shí)段內(nèi)降雨量（實(shí)際為降雨強(qiáng)度）, 橫坐標(biāo)為時(shí)序橫坐標(biāo)為時(shí)序,通常以直方圖或曲線表示。通常以直方圖或曲線表示。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t（h） 2021/3/239 注注: 其橫坐標(biāo)為時(shí)序其橫坐標(biāo)為時(shí)序; 縱坐標(biāo)為降雨開始到縱坐標(biāo)為降雨開始到 各時(shí)刻的降雨量的累積值各時(shí)刻的降雨量的累積值。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t（h） 2021/3/2310 說明說明: 根據(jù)一場(chǎng)降雨根據(jù)

3、一場(chǎng)降雨 過程的記錄統(tǒng)計(jì)其過程的記錄統(tǒng)計(jì)其 不不 同歷時(shí)內(nèi)同歷時(shí)內(nèi)最大平最大平 均均 降雨強(qiáng)度降雨強(qiáng)度, ,以其為以其為 縱坐標(biāo)縱坐標(biāo), ,以歷時(shí)為以歷時(shí)為 橫橫 坐標(biāo)坐標(biāo), ,由大至小繪成由大至小繪成 的變化曲線。它的的變化曲線。它的 變化規(guī)律是雨強(qiáng)與變化規(guī)律是雨強(qiáng)與 歷時(shí)長短成反比。歷時(shí)長短成反比。 時(shí)間（h） 降雨強(qiáng)度過程線 2021/3/2311 2021/3/2312 n i i n P nn PPP P 1 21 1. 2021/3/2313 n i i i nn F f P F fPfPfP P 1 2211 . 2021/3/2314 n i ii fP F P 1 1 該方法

4、能考慮流域地形的變化繪制等雨量線該方法能考慮流域地形的變化繪制等雨量線,比較好比較好 地反映了降雨在流域上的變化地反映了降雨在流域上的變化,精度較高。精度較高。 但是繪制等雨量線需要較多站點(diǎn)的資料但是繪制等雨量線需要較多站點(diǎn)的資料,且每次都要且每次都要 重繪重繪,工作量大。工作量大。 2021/3/2315 2021/3/2316 等值線法的優(yōu)點(diǎn)等值線法的優(yōu)點(diǎn): 求流域平均降水量精度較高求流域平均降水量精度較高,適合于地形變化顯著的適合于地形變化顯著的 流域流域; 能反映出降雨量在空間的實(shí)際分布情況。能反映出降雨量在空間的實(shí)際分布情況。 等直線法的不足等直線法的不足: 繪制等雨量線需較多站點(diǎn)雨

5、量資料繪制等雨量線需較多站點(diǎn)雨量資料;不同時(shí)段的等值不同時(shí)段的等值 線圖需重繪線圖需重繪,工作量大。工作量大。 2021/3/2317 一次洪水流量過程一次洪水流量過程 地面徑流地面徑流 表層流徑流表層流徑流 地下徑流地下徑流 前期洪水未退完的部分水量前期洪水未退完的部分水量 非本次降雨補(bǔ)給的深層地下徑流非本次降雨補(bǔ)給的深層地下徑流 本次洪水形成本次洪水形成 割除割除 2021/3/2318 A E G B C H I D t(h) Q(m3/s) F 深層地下徑流（基流）深層地下徑流（基流） 前期前期 洪水洪水 未退未退 完的完的 部分部分 本次降雨形成的徑流過程本次降雨形成的徑流過程 20

6、21/3/2319 2021/3/2320 2021/3/2321 2021/3/2322 2021/3/2323 2021/3/2324 2021/3/2325 2021/3/2326 2021/3/2327 F tQ R 6 . 3 2021/3/2328 A E G B C H I D t(h) Q(m3/s) F 深層地下徑流（基流）深層地下徑流（基流） 前期前期 洪水洪水 未退未退 完的完的 部分部分 本次降雨形成的徑流過程本次降雨形成的徑流過程 C D CDDCDD的面積與的面積與AEFAEF大約相等大約相等,ABCDFAABCCDFEA,ABCDFAABCCDFEA 2021/3

7、/2329 對(duì)地下徑流小對(duì)地下徑流小,洪水歷時(shí)短的流域洪水歷時(shí)短的流域 ac地面地下徑流分割線地面地下徑流分割線 （2）水源劃分 2021/3/2330 地下徑流比重大地下徑流比重大,洪洪 水持續(xù)時(shí)間長的流域水持續(xù)時(shí)間長的流域 20 840 . F.N 2021/3/2331 2021/3/2332 2021/3/2333 tata KPP ,1, 如果第如果第t日內(nèi)有降雨日內(nèi)有降雨P(guān)t,但未產(chǎn)流但未產(chǎn)流,則則 )( ,1,ttata PPKP 如果第如果第t日內(nèi)有降雨日內(nèi)有降雨P(guān)t并產(chǎn)生徑流并產(chǎn)生徑流Rt,則則 )( ,1,tttata RPPKP 注意注意:PaWM,若計(jì)算出若計(jì)算出PaW

8、M,則取則取Pa=WM。 2021/3/2334 ERPWM 流域?qū)嶋H蓄水量在流域?qū)嶋H蓄水量在0WM之間變化。之間變化。 2021/3/2335 M M t t E W W E 2021/3/2336 tatatat PKPPE ,1, )1 ( 又又: tta WP , M M t t E W W E 代入代入: 得得: M M W E K 1 EM為流域蒸發(fā)能力為流域蒸發(fā)能力, 可用可用E601觀測(cè)器觀測(cè)的觀測(cè)器觀測(cè)的 水面蒸發(fā)值作為近似值水面蒸發(fā)值作為近似值 2021/3/2337 )()( 0 WWEPR m 由于流域上不同的點(diǎn)由于流域上不同的點(diǎn), ,蓄滿有早有晚蓄滿有早有晚, ,產(chǎn)流

9、產(chǎn)流 有先有后有先有后, ,所以還要考慮降雨開始時(shí)流域的蓄所以還要考慮降雨開始時(shí)流域的蓄 水分布情況（即流域蓄水容量分布曲線），求水分布情況（即流域蓄水容量分布曲線），求 得各點(diǎn)缺水量在流域上的分布，與上式合解，得各點(diǎn)缺水量在流域上的分布，與上式合解， 得流域的凈雨深得流域的凈雨深R R。 2021/3/2338 一、降雨徑流相關(guān)圖法一、降雨徑流相關(guān)圖法 每場(chǎng)降雨過程流域的面平均雨量每場(chǎng)降雨過程流域的面平均雨量 相應(yīng)產(chǎn)生的徑流量相應(yīng)產(chǎn)生的徑流量 影響徑流形成的主要因素影響徑流形成的主要因素 相關(guān)分析相關(guān)分析,建立相關(guān)圖建立相關(guān)圖 Pa、W0、降雨歷時(shí)等、降雨歷時(shí)等 2021/3/2339 1

10、1）隨著降雨量）隨著降雨量 的增加的增加, ,產(chǎn)流面產(chǎn)流面 積也隨之增加。積也隨之增加。 2 2）產(chǎn)流面積的）產(chǎn)流面積的 變化與降雨強(qiáng)變化與降雨強(qiáng) 度無關(guān)。降雨度無關(guān)。降雨 強(qiáng)度只影響徑強(qiáng)度只影響徑 流的分配流的分配, ,而不而不 影響總徑流量。影響總徑流量。 2021/3/2340 兩時(shí)段降雨兩時(shí)段降雨: P1=49mm P2=81mm 降雨開始時(shí)降雨開始時(shí): Pa=60mm 由由 P1=49mm, 查得查得 R1=20.0mm。 （49mm) 由由 P1 +P2=130mm, 查得查得 R1+R2=80.0mm。 (130mm) 則第二時(shí)段凈雨為則第二時(shí)段凈雨為 R2=80-20=60mm

11、 2021/3/2341 2021/3/2342 2021/3/2343 2021/3/2344 第三節(jié)第三節(jié) 蓄滿產(chǎn)流的產(chǎn)流計(jì)算蓄滿產(chǎn)流的產(chǎn)流計(jì)算 二、流域蓄水容量（面積分布）曲線二、流域蓄水容量（面積分布）曲線 2021/3/2345 2021/3/2346 二二. 2021/3/2347 2021/3/2348 2021/3/2349 2021/3/2350 ba f e g 2021/3/2351 2021/3/2352 則有則有: 2021/3/2353 2021/3/2354 B1 W dW W W 1dWw1WM mm m w 0 mm m m w 0 m mm mm mm mm

12、 m a 0 mm m m a 0 m0 W a 11 B1 W dW W W 1dWw1W （1） （2） 將（將（1 1）式代入）式代入(2)(2)式整理得式整理得 B1 1 0 mm WM W 11Wa 2021/3/2355 mm WaEP B1 mm 0 m m E-Pa a W E-Pa 1WM)WWM(EP dWW1EPWEPR mm WaEP )WWM(EPWEPR 0 （3） （4） 2021/3/2356 2021/3/2357 WM W EME t tt 時(shí)段內(nèi)流域的蒸散發(fā)能力時(shí)段內(nèi)流域的蒸散發(fā)能力 t EM 2021/3/2358 含水量W 2021/3/2359 含水

13、量W WWdm dm 深層 WLM WL EUEMEL C WLM WL EUEM(CEL t t ）（ ）， 當(dāng)當(dāng) 即即 2021/3/2360 WLM WL EUEM(CEL t ）， 0EDEUEMCEL EU-EMCWLt ），（ ）：（ EDELEUE EL-EU)-C(EMEDWLEL EU-EMCWL t t ， ）：（ 當(dāng)當(dāng) 即即 當(dāng)當(dāng) 當(dāng)當(dāng) 2021/3/2361 2021/3/2362 2021/3/2363 2021/3/2364 2021/3/2365 地面徑流 2021/3/2366 (1) (2) 2021/3/2367 2021/3/2368 2021/3/236

14、9 第四節(jié)第四節(jié) 超滲產(chǎn)流的分析與計(jì)算超滲產(chǎn)流的分析與計(jì)算 2021/3/2370 一、下滲曲線法一、下滲曲線法 2021/3/2371 初滲階段初滲階段,降雨降雨 全部損失全部損失,不產(chǎn)不產(chǎn) 流。流。 i0f,產(chǎn)流產(chǎn)流R if,下滲損失下滲損失 后損后損 2021/3/2372 P 0 Pt fIPR ss 2021/3/2373 二二.初損后損法計(jì)算地面凈雨過程初損后損法計(jì)算地面凈雨過程 （一）基本原理（一）基本原理 將下滲損失過程簡(jiǎn)化為初損和后損兩個(gè)階段將下滲損失過程簡(jiǎn)化為初損和后損兩個(gè)階段 初損初損:產(chǎn)流前降雨量全部損失產(chǎn)流前降雨量全部損失I0（if）,包括植物截流包括植物截流 、填、填 洼等洼等,歷時(shí)歷時(shí)t0 后損后損:產(chǎn)流后的損失產(chǎn)流后的損失, 為平均下滲能力。為平均下滲能力。 產(chǎn)流歷時(shí)產(chǎn)流歷時(shí) tR內(nèi)內(nèi)if，取，取f = ，地面凈雨強(qiáng)度為，地面凈雨強(qiáng)度為I- ， 產(chǎn)生地面凈雨深產(chǎn)生地面凈雨深Rs if ，Rs=0，按