工程水文學第四章課件

第四章流域產(chǎn)匯流計算工程水文學第四章第四章流域產(chǎn)匯流計算工程水文學第四章第一節(jié)降雨徑流要素分析計算第二節(jié)流域產(chǎn)流分析第三節(jié)產(chǎn)流計算第四節(jié)流域匯流計算第四章流域產(chǎn)匯流計算工程水文學第四章第一節(jié)降雨徑流要素分析計算第四章流域產(chǎn)匯流計算工程水文學

第二章對徑流的形成過程作了定性的描述，本章從定量的角度闡述降雨形成徑流的原理和計算方法，它是以后學習由暴雨資料推求設(shè)計洪水、降雨徑流預(yù)報等內(nèi)容的基礎(chǔ)。降雨P(guān)(t)蒸發(fā)E(t)產(chǎn)流計算凈雨R(t)匯流計算流域出口斷面徑流過程Q(t)數(shù)量上相等降雨P(guān)(t)蒸發(fā)E(t)產(chǎn)流計算凈雨R(t)流域出口斷面徑流過程Q(t)第四章流域產(chǎn)匯流計算工程水文學第四章第二章對徑流的形成過程作了定性的描述，本章從一.流域產(chǎn)匯流計算基本內(nèi)容

由流域降雨推求流域出口的河川徑流，大體上分為兩個步驟：①產(chǎn)流計算：降雨扣除截留、填洼、下滲、蒸發(fā)等損失之后，轉(zhuǎn)化為凈雨的計算稱為產(chǎn)流計算。②匯流計算：凈雨沿著坡度匯入地面和地下河網(wǎng)，并經(jīng)河網(wǎng)匯流形成流域出口的徑流過程的計算稱之為匯流計算。第四章流域產(chǎn)匯流計算工程水文學第四章一.流域產(chǎn)匯流計算基本內(nèi)容第四章流域產(chǎn)匯流計算工程水文學二.流域產(chǎn)匯流計算基本流程和思路

產(chǎn)流與匯流之間的聯(lián)系可簡明地表示成圖4.1所示的流程圖。圖4.1基本思路:先從實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)計條件時，則可由設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水，用于預(yù)報時，則由實際暴雨預(yù)報洪水。第四章流域產(chǎn)匯流計算工程水文學第四章二.流域產(chǎn)匯流計算基本流程和思路圖4.1基本思路:先從實第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算一、降雨特征分析（一）單站降雨特性分析（點降雨特性）

點降水量（pointrainfall）：

由于雨量觀測站觀測到的降雨量僅代表其周圍小范圍內(nèi)的降水量，故稱為點降水量。

工程水文學第四章第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算一、降雨特征分析工程水文學第四①降雨強度過程線（Rainfallprocess）

表示降雨強度隨時間的變化過程，表示方法如下：降雨強度過程線（降雨量過程線）②降雨量累積曲線該曲線上任意一點的坡度即是該時刻的瞬間雨強，而某一時段的平均坡度就是該時段內(nèi)的平均雨強。第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章①降雨強度過程線（Rainfallprocess）第一節(jié)③降水強度~歷時曲線：(Rainfallintensity-durationcurve)說明：

根據(jù)一場降雨過程的記錄統(tǒng)計其不同歷時內(nèi)最大平均降雨強度，以其為縱坐標，以歷時為橫坐標，由大至小繪成的變化曲線。它的變化規(guī)律是雨強與歷時長短成反比。時間（h）降雨強度過程線工程水文學第四章③降水強度~歷時曲線：說明：根據(jù)一場降雨過程的記錄統(tǒng)計其（二）流域降雨特性分析1、面平均降水量(ArealmeanRainfall)

實際生產(chǎn)上水文工作多以流域作為研究對象，面降雨量多指流域平均雨量，通常稱為面平均雨量。一般由已知的各點雨量來推求面雨量。

由點雨量估算面雨量的常用方法：

第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章（二）流域降雨特性分析第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文流域平均雨量計算：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。第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章流域平均雨量計算：第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第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。工程水文學第四章2）.垂直平分法（泰森多邊形法）工程水文學第四章3）.等雨量線法條件：當流域地形變化較大，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的資料，且每次都要重繪，工作量大。工程水文學第四章3）.等雨量線法該方法能考慮流域地形的變化繪制等2、降雨深—面積關(guān)系

降雨深—面積關(guān)系曲線，是反映同一場降雨過程中，降雨深與面積之間對應(yīng)關(guān)系的曲線，一般規(guī)律是面積越大，降雨深越小。3、降雨深與面積和歷時關(guān)系曲線一般規(guī)律是：面積一定時，歷時越長平均雨深越大；歷時一定時，則面積越大，平均雨深越小。面積雨深—面積—歷時示意圖第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章2、降雨深—面積關(guān)系面積雨深—面積—歷時示意圖第一節(jié)降雨徑二、徑流量計算一次洪水流量過程地表徑流壤中流地下徑流前期洪水未退完的部分水量本次洪水形成割除非本次降雨補給的深層地下徑流工程水文學第四章二、徑流量計算一次洪水流量過程地表徑流本次洪水形成割除非本次AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)F深層地下徑流（基流）前期洪水未退完的部分本次降雨形成的徑流過程工程水文學第四章AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)F深層地下徑流（基流）（一）次洪水過程分割次洪水過程分割的目的是把幾次暴雨所形成的，混在一起的徑流過程線獨立分割出來。

此類分割常用退水曲線進行。洪水的退水流量來自流域蓄水的消退。第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章（一）次洪水過程分割第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學工程水文學第四章工程水文學第四章工程水文學第四章工程水文學第四章1、水平線分割法:適用情況：對地下徑流小，洪水歷時短的流域

ac——地面地下徑流分割線（二）地面地下徑流的分割工程水文學第四章1、水平線分割法:適用情況：對地下徑流小，洪水歷時短的流域2、斜線分割法適用情況：地下徑流比重大，洪水持續(xù)時間長的流域。第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章2、斜線分割法第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章（三）徑流量計算黃色的面積（ABCDFA）：第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章（三）徑流量計算第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)F深層地下徑流（基流）前期洪水未退完的部分本次降雨形成的徑流過程C’D’C′D′D的面積與AEF大約相等，ABCDFA≈ABCC′D′FEA工程水文學第四章AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)F深層地下徑流（基流）第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算【例1】已知某水文站流域面積F=2000km2，某次洪水過程線如下表，試推求該次洪水的總凈流量W和總徑流深R。某水文站一次洪水過程時間（月日時）5.2.25.2.85.2.145.2.205.3.25.3.85.3.145.3.205.4.25.4.8流量Q(m3/s)120110100210230160014501020800530時間（月日時）5.4.145.4.205.5.25.5.85.5.145.5.205.6.25.6.85.6.145.6.20流量Q(m3/s)41036033030027025016010080130工程水文學第四章第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算【例1】已知某水文站流域面積F第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算解：該次洪水過程計算時間：5月2日14時—5月6日8時。（1）徑流總量：（2）總徑流深：工程水文學第四章第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算解：該次洪水過程計算時間：5月三、前期影響雨量的計算

降雨開始時，流域土壤的干濕程度（即土壤的含水量大?。┦怯绊懡涤晷纬蓮搅鬟^程的一個主要因素。

如何來表示流域的土壤含水量？

前期影響雨量Pa、前期流域蓄水量W0

流域蓄水量是指流域中土壤能夠保持且在重力作用下不產(chǎn)生向下運動的水量。降雨一定時，雨前流域需水量大，則凈雨多，徑流大；反之，則凈雨少，徑流也小。

Wm=P-R-E

第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章三、前期影響雨量的計算第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文對于濕潤地區(qū)來說，包氣帶較薄，Pa有一上限值Im,Im稱為流域最大蓄水容量。（一）Im的確定選擇久旱不雨，突然發(fā)生大暴雨資料，計算流域平均雨量P及其所產(chǎn)生的徑流深R。Im=P-R-E經(jīng)多分析幾次，選最大的Im為本流域的Im值。

(我國濕潤地區(qū)的Im值在80-120mm之間）第一節(jié)降雨徑流要素的分析計算工程水文學第四章對于濕潤地區(qū)來說，包氣帶較薄，Pa有一上限值Im（二）前期影響雨量Pa的計算公式如果第t日內(nèi)有降雨P(guān)t，但未產(chǎn)流，則如果第t日內(nèi)有降雨P(guān)t并產(chǎn)生徑流Rt，則注意：Pa≤Im，若計算出Pa>Im，則取Pa=Im。如果第t日內(nèi)無降雨P(guān)tK：土壤含水量的日消退系數(shù)Pa,t:t日開始時刻的土壤含水量工程水文學第四章（二）前期影響雨量Pa的計算公式如果第t日內(nèi)有降雨P(guān)t，但未

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?！纠?】：試求某流域5月28日和6月3日兩次降雨的Pa值。由資料可知，5月28日~20日3天雨量很大，土壤完全濕潤，產(chǎn)生徑流，可取20日的Pa為Im=100mm，其后逐日的Pa只計算如下：經(jīng)實驗資料分析80cm口徑套盆式蒸發(fā)皿的水面蒸發(fā)量的觀測值可作為Em的近似值。工程水文學第四章【例1】：試求某流域5月28日和6月3日兩次降雨的Pa值。日期降雨量（mm）平均日蒸發(fā)能力消退系數(shù)土壤含水量（mm）年月日196551878.22.50.9751935.62.50.9752015.12.50.975100.0211.22.50.975100.0225.00.95098.7235.00.95093.8245.00.95089.1255.00.95084.6265.00.95080.4275.00.95076.42821.42.50.97572.62935.32.50.97591.6300.82.50.975100.0315.00.95098.3616.20.93893.426.20.93887.638.53.10.96981.5449.73.10.96986.4516.83.10.969100.0工程水文學第四章日期降雨量（mm）平均日蒸發(fā)能力消退系數(shù)土壤含第二節(jié)流域產(chǎn)流分析一、包氣帶對降雨的調(diào)節(jié)與分配作用包氣帶可把一場暴雨量分成下滲水量、地表徑流量、雨量蒸發(fā)量3部分。由水量平衡原理：

P=I+Rs+E1

式中：

P—一次降雨總量，mm；I—深入包氣帶土壤中的水量，mm；Rs—地表徑流量，mm；E1—雨期蒸發(fā)量，mm；工程水文學第四章第二節(jié)流域產(chǎn)流分析一、包氣帶對降雨的調(diào)節(jié)與分配作用工程水包氣帶土壤層對下滲水量可起進一步的調(diào)解與再分配作用。包氣帶含水量達到田間持水量時的蓄水容量稱該包氣帶的最大蓄水容量，記為W'm,包氣帶含水量達到田間持水量時,習慣上稱為“蓄滿”。當包氣帶未蓄滿時，下滲水量將滯留在土壤中；當蓄滿后，再滲入的水量在重力作用下產(chǎn)生壤中流RG1和淺層地下徑流RG2。

綜上所述，在包氣帶的調(diào)節(jié)、分配作用下，降雨有兩種產(chǎn)流方式：包氣帶未蓄滿產(chǎn)流方式和包氣帶蓄滿產(chǎn)流方式，包氣帶未蓄滿產(chǎn)流方式稱為超滲產(chǎn)流方式。

第二節(jié)流域產(chǎn)流分析工程水文學第四章包氣帶土壤層對下滲水量可起進一步的調(diào)解與再分配作用

一般認為，濕潤地區(qū)的流域以蓄滿產(chǎn)流方式為主，干旱地區(qū)的流域以超滲產(chǎn)流方式為主。第二節(jié)流域產(chǎn)流分析壤中流RG1、淺層地下徑流RG2、雨期蒸發(fā)量E1，土壤蒸、散發(fā)量E2工程水文學第四章一般認為，濕潤地區(qū)的流域以蓄滿產(chǎn)流方式為主，干二、產(chǎn)流面積變化1、蓄滿產(chǎn)流方式下的產(chǎn)流面積變化特點：降雨增加，產(chǎn)流量面積增加；產(chǎn)流面積與降雨強度無關(guān)。(a)流域蓄水容量曲線圖(c)(a)(c)產(chǎn)流面積變化(b)降雨量過程線工程水文學第四章二、產(chǎn)流面積變化1、蓄滿產(chǎn)流方式下的產(chǎn)流面積變化特點：降雨增2、超滲產(chǎn)流方式下產(chǎn)流面積變化

特點：產(chǎn)流面積的大小與時段初流域蓄水量及時段平均雨強有關(guān)。同雨強情況，時段初流域蓄水量大，產(chǎn)流面積也大，反之亦然；時段初流域蓄水量相同時，如果時段平均雨強大，則產(chǎn)流面積就大，反之亦然。1.0流域下滲容量面積分布曲線超滲產(chǎn)流情況下產(chǎn)流面積變化（a）（c）（b）工程水文學第四章2、超滲產(chǎn)流方式下產(chǎn)流面積變化1.0流域下滲容量面積分布曲線三、降雨徑流關(guān)系產(chǎn)流分析的目的是為推求凈雨量和凈雨過程，因此，需要分析降雨徑流關(guān)系。1、蓄滿產(chǎn)流方式的降雨徑流關(guān)系工程水文學第四章三、降雨徑流關(guān)系產(chǎn)流分析的目的是為推求凈雨量和凈雨過程，

降雨徑流關(guān)系圖的形態(tài)取決于流域蓄水容量曲線，其規(guī)律為W0=0時，直線部分在縱軸上的截距為WM；W0=WM時，蓄水容量曲線為45度線；曲線上部為一組平行線。2、超滲產(chǎn)流方式的降雨徑流關(guān)系

原則上可根據(jù)流域下滲容量面積分布曲線，按同樣的原理求出。第二節(jié)流域產(chǎn)流分析工程水文學第四章降雨徑流關(guān)系圖的形態(tài)取決于流域蓄水容量曲線，其

一、蓄滿產(chǎn)流與降雨徑流相關(guān)法1、原理蓄滿產(chǎn)流以滿足包氣帶缺水量為產(chǎn)流控制條件。就流域中某點而言，蓄滿前的降雨不產(chǎn)流，凈雨量為零；蓄滿后才產(chǎn)流，產(chǎn)流量（總凈雨量）可以很簡單地用下面的水量平衡方程計算：

由于流域上不同的點，蓄滿有早有晚，產(chǎn)流有先有后，所以還要考慮降雨開始時流域的蓄水分布情況（即流域蓄水容量分布曲線），求得各點缺水量在流域上的分布，與上式合解，得流域的凈雨深R。第三節(jié)產(chǎn)流計算工程水文學第四章一、蓄滿產(chǎn)流與降雨徑流相關(guān)法2、應(yīng)用降雨總徑流相關(guān)圖法求產(chǎn)流量

由蓄水容量曲線，可得流域的降水總徑流相關(guān)圖

【例1】：已知某流域一次降雨的逐時段雨量，且計算得雨前土壤含水量W0=58mm，根據(jù)P～W0～R相關(guān)圖查算該次所形成的逐時段徑流深。j(△t=3h)PjRj(1）（2）（3）（4）（5）15050181823080382032510563254251308825由P~W0~R相關(guān)圖查算時段徑流深單位：mm工程水文學第四章2、應(yīng)用降雨總徑流相關(guān)圖法求產(chǎn)流量j(△t=3h)58mm工程水文學第四章58mm工程水文學第四章3、地面、地下徑流（凈雨）的劃分

總徑流量R的劃分指區(qū)分地面徑流Rs和地下徑流Rg。在蓄滿產(chǎn)流的模式中，只有當產(chǎn)流面積上的土層的含水量達田間持水量Wm時，才會產(chǎn)生徑流量R。由于此時土層的含水量很高，故可認為入滲率達到穩(wěn)定入滲率fc

，因此，進入土層的降雨以穩(wěn)定入滲率fc

的速度形成地下徑流。

可見，地下徑流量取決于產(chǎn)流面積大小(α=f/F)、降雨強度i

與穩(wěn)定入滲率fc

的相對關(guān)系。當雨強i>fc時，（i-fc）形成地面徑流，fc形成地下徑流。

第三節(jié)產(chǎn)流計算工程水文學第四章3、地面、地下徑流（凈雨）的劃分總徑流量R的劃分指第三節(jié)產(chǎn)流計算設(shè)Δt時段內(nèi)流域的降雨量為P，蒸散發(fā)量為E，產(chǎn)流面積為FR，只有在產(chǎn)流面積上才發(fā)生穩(wěn)定下滲。地下徑流量總徑流量產(chǎn)流面積與徑流系數(shù)相等

工程水文學第四章第三節(jié)產(chǎn)流計算設(shè)Δt時段內(nèi)流域的降雨量為P，蒸散發(fā)第三節(jié)產(chǎn)流計算

知道流域的穩(wěn)定下滲率fc，就可以把時段產(chǎn)流量劃分為地面徑流和地下徑流兩部分。

穩(wěn)定下滲率fc的推求方法：可以利用實測的降雨徑流資料反推求得。方法是：從洪水過程線中分割出一次降雨過程P～t所形成的地下徑流總量∑Rg，并計算出相應(yīng)的產(chǎn)流過程R～t，配合蒸散發(fā)過程，采用試算法求解。

根據(jù)穩(wěn)定下滲率fc和產(chǎn)流面積比α，可將各時段凈雨劃分為地面凈雨hs和地下凈雨hg兩部分。工程水文學第四章第三節(jié)產(chǎn)流計算根據(jù)穩(wěn)定下滲率fc和【例4-2】某流域一次降雨過程，及地下徑流總量48.1mm，并推求出時段凈雨量，見下表，試推求穩(wěn)定下滲率fc。t(時)P(mm)h(mm)αfc=2.0mm/hfc=1.6mm/hαfc△t(mm)hg(mm)αfc△t(mm)hg(mm)（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）2～819.68.60.445.35.34.24.28～1411.49.30.829.89.37.97.914～2045.545.5112129.69.620～22323112129.69.62～813.513.5112129.69.68～146.56.51126.59.66.5∑119.5106.457.147.4第三節(jié)產(chǎn)流計算工程水文學第四章【例4-2】某流域一次降雨過程，及地下徑流總量48.1mm，二、超滲產(chǎn)流與初損后損法1、基本原理將下滲損失過程簡化為初損和后損兩個階段初損：產(chǎn)流前降雨量全部損失I0（i≤f），包括植物截流、填洼等，歷時t0后損：產(chǎn)流后的損失，為平均下滲能力。

①產(chǎn)流歷時

tR內(nèi)i﹥f，取f=，地面凈雨強度為i－

，產(chǎn)生地面凈雨深Rs②i≦f，Rs=0，按i下滲。第三節(jié)產(chǎn)流計算工程水文學第四章二、超滲產(chǎn)流與初損后損法將下滲損失過程簡化為初損和后損由水量平衡原理得：

I0——初損；t0——初損歷時；

ts——產(chǎn)流歷時；——后損中的非超滲雨，mm。工程水文學第四章由水量平衡原理得：工程水文學第四章初損量的確定平均后損率的確定產(chǎn)流量計算2、初損量的確定A:小流域起漲點以前雨量的累計值大流域各站累計雨量的平均值或最大值起漲點t(h)t0aQ~t∑P~tI0Q、∑P小流域大流域工程水文學第四章初損量的確定平均后損率的確定產(chǎn)流量計算2、初損量的確定A:小I0(mm)M(月）7654W0(mm)圖4-18W0-M-I0關(guān)系曲線圖4-17W0-i0-I0關(guān)系曲線2030100102030W0(mm)0.51.02.03.04.05.06.0初損期平均雨強i0（mm/h)2、初損量的確定

B:利用實測雨洪資料，分析各場洪水的I0

及相應(yīng)的流域起始蓄水量W0（Pa），初損期的平均雨強，并建立相關(guān)圖。I0(mm)第三節(jié)產(chǎn)流計算工程水文學第四章I0(mm)M(月）7654W0(mm)圖4-18W0-一次降雨形成的徑流深R為：3、平均后損率的確定

(利用實測資料試算)0Qit0t1t2Q~tP1P2P3P4tˊtRt0TR假設(shè)tR平均后損率計算示意圖第三節(jié)產(chǎn)流計算工程水文學第四章一次降雨形成的徑流深R為：3、平均后損率的確定0Qit0t14、地面凈雨的計算

有了初損、后損有關(guān)數(shù)據(jù)后，就可由已知的降雨過程推求凈雨過程。3、平均后損率的確定(利用相關(guān)圖求解)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。所以平均后損率與流域起始土壤含水量W0及初損期平均雨強有關(guān)系。f(mm/h)015101520tR(h)23450.51.01.52.02.53.04.54.05.03.5初損期平均雨強i0湟水西寧~民和區(qū)間后損關(guān)系曲線工程水文學第四章4、地面凈雨的計算3、平均后損率的確定(利用相關(guān)圖求解)工程水文學第四章工程水文學第四章第四節(jié)流域匯流計算降落在流域上的雨水，從流域各處向流域出口斷面匯集的過程，稱為流域匯流。同一時刻在流域各處形成的凈雨距流域出口斷面遠近、流速不相同，所以不可能全部在同一時刻到達流域出口斷面。但是，不同時刻在流域內(nèi)不同地點產(chǎn)生的凈雨，卻可以在同一時刻流達流域的出口斷面。流域出口斷面流量的組成：工程水文學第四章第四節(jié)流域匯流計算降落在流域上的雨水，從流域各處一、等流時段及其應(yīng)用（一）基本概念

第三節(jié)流域匯流計算ΔτΔτ2Δτ2Δτ3Δτ3Δτ4Δτ4Δτf1f2f3f4f5圖4-19流域等流時線匯流時間τ:流域各點的凈雨到達出口斷面所經(jīng)歷的時間。流域匯流時間：流域上最遠點的凈雨到達出口斷面的匯流時間。等流時線：流域上匯流時間相同點的連線。等流時面積：兩條相鄰等流時線之間的面積。工程水文學第四章一、等流時段及其應(yīng)用第三節(jié)流域匯流計算ΔτΔτ2Δτ2ΔF1上Δτ時間內(nèi)的地面凈雨Rs1會在Δτ間匯合成流量該流量于Δτ時流到流域出口單位時段Δt（Δτ）時間內(nèi)的地面凈雨Rs1在流域出口的徑流過程：t（Dt）01234Qi0i1F1i1F2i1F30工程水文學第四章F1上Δτ時間內(nèi)的地面凈雨Rs1會在Δτ間匯合成流量該流量于2個時段地面凈雨RS1

、RS2在流域出口的地面徑流過程t012345Q1i0i1F1i1F2i1F30Q2i0i2F1i2F2i2F30Qii1F1i1F2+i2F1i1F3+i2F2i2F3在流域出口的地面徑流過程=RS1

、RS2各自的流量過程相疊加工程水文學第四章2個時段地面凈雨RS1、RS2在流域出口的地面徑流過程t01、一個時段凈雨

工程水文學第四章1、一個時段凈雨工程水文學第四章2、兩個時段凈雨

工程水文學第四章2、兩個時段凈雨工程水文學第四章3、三個時段凈雨

工程水文學第四章3、三個時段凈雨工程水文學第四章4、具體計算方法見下表：時間凈雨出流出流出流。。。出口處地面徑流過程Q

1

。。。2

。。。3。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

工程水文學第四章4、具體計算方法見下表：時間凈雨出流出流出流。。時間地面凈雨（mm）等流面積（km2）部分徑流（m3/s）總徑流（m3/s）=5=8=1085500118102.302.3141054.63.708.3172.37.44.614.32003.79.212.904.64.600【例】等流時線法匯流計算算例：q=0.278if工程水文學第四章時間地面凈雨等流面積部分徑流（m3/s）總徑流=5=8=10幾個重要概念：（1）一個時段的凈雨在流域出口斷面所形成的地面徑流過程，就等于該凈雨強度is與各塊等流時面積Fj依次相乘，即Qj=isfj（2）多時段凈雨在流域出口斷面所形成的地面徑流過程是它們各自在出口形成的地面過程的疊加。（3）當凈雨歷時Ts小于流域匯流時間τm時，洪峰流量是由各部分流域面積上凈雨匯集而成，稱為部分匯流造峰；當Ts≥τm時，若凈雨保持不變，則洪峰流量是由全流域面積上凈雨匯集而成，稱為全面匯流造峰。（4）地面徑流總歷時T應(yīng)等于凈雨歷時Ts與流域匯流時間τm之和，即T=Ts+τm工程水文學第四章幾個重要概念：工程水文學第四章二、時段單位線法（一）基本概念在給定的流域下，單位時段內(nèi)均勻分布的單位地面（直接）凈雨量，在流域出口斷面形成的地面（直接）徑流過程線，稱為單位線。單位凈雨量（徑流深）一般取為10mm。單位時段△t可取1、3、6、12、24h等等，依流域大小而定。

時間h10mm流量m3/s△t單位線的三要素：單位線洪峰流量、單位漲洪歷時、單位線總歷時。工程水文學第四章二、時段單位線法時間h10mm流量m3/s△t單位線的三要素單位線的兩個假定倍比假定：如單位時段地面凈雨量是n個單位，則所形成過程線的流量為單位線流量的n倍，其歷時仍與單位線的歷時相同。疊加假定：如地面凈雨歷時是m個時段，則各時段地面凈雨所形成的徑流過程線之間互不干擾，出口斷面的流量等于各時段凈雨量所形成的流量之和。工程水文學第四章單位線的兩個假定倍比假定：如單位時段地面凈雨量是n個單位，則時間h10mm流量m3/s△t時間h19.7mm流量m3/s△tQmQmQm×19.7/10Q×19.7/10Qk倍比關(guān)系工程水文學第四章時間h10mm流量m3/s△t時間h19.7mm流量m3/s時間h10mm流量m3/s△tQm10mm時間h流量m3/s△tQm△t△t疊加關(guān)系工程水文學第四章時間h10mm流量m3/s△tQm10mm時間h流量m3/s（二）用時段單位線推求地面徑流過程線根據(jù)時段單位線的定義與基本假定，只要流域上凈雨分布均勻，無論其強度與歷時如何變化，都可以利用時段單位線推求其形成的地面徑流過程線。第四節(jié)流域匯流計算工程水文學第四章（二）用時段單位線推求地面徑流過程線第四節(jié)流域匯流計算工單位線的應(yīng)用時間h流量m3/sQ1Q2Q3Q1+Q2+Q20000工程水文學第四章單位線的應(yīng)用時間h流量m3/sQ1Q2Q3Q1+Q2+h3q1/10

h3q2/10

h3q3/10

h3q4/10

工程水文學第四章h3q1/10 h3q2/10 h3q3/10 h3q4/1時段單位線（m3/s）Rs（mm）部分徑流（m3/s）總地面徑流（m3/s）

=5

=10

=81050

0281040

43208108018412

6206.432.456

312163162

169.616.670

024.86.8

01.61.6

00列表計算：倍比假定疊加假定工程水文學第四章時段單位線Rs部分徑流（m3/s）總地面=5通用計算公式：

Qi—i時段末流量值；

i=1，2，3，…l流量過程線時段數(shù)qi-j+1—i-j+1時段末的單位線縱坐標；

i-j+1=1，2，3，…n單位線時段數(shù)

hj—j時段末的凈雨深；

j=1，2，3，…m凈雨時段數(shù)工程水文學第四章通用計算公式：Qi—i時段末流量值；工程水文學第四章（三）工程水文學第四章（三）工程水文學第四章工程水文學第四章工程水文學第四章工程水文學第四章工程水文學第四章工程水文學第四章工程水文學第四章時段△t(h)地面徑流Q面m3/s地面凈雨h面mm部分徑流（m3/s）單位線q計(m3/s)修正后單位線q計(m3/s)計算量h1=24.5形成h2=20.3形成（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）0000001186186076761862667513154210210338319351510425617617193642450120012504904902450519009109903723551865612805257552142421308785041543517015886785602163448810757194002211799073392102779418338522761120212478513819912142391031622131138048322012841440040002415000合計10969合44.8mm2452合10.0mm2452合10.0mm1095724.520.3q計本流域面積為5290mm，q計退水段有跳動，Q面由q修推流得來。q計q計工程水文學第四章時段△t(h)地面徑流Q面m3/s地面凈雨部分工程水文學第四章工程水文學第四章(四）不同時段單位線的時段轉(zhuǎn)換

單位線應(yīng)用時，往往因?qū)嶋H降雨歷時和已知單位線的時段長不相符合，不能任意移用；

在對不同流域的單位線進行地區(qū)綜合時，各流域的單位線也應(yīng)取相同的時段長才能綜合。例如，降雨記錄只有四段制的，即每6小時觀測一次，由此可分析得6h單位線，但實際上則需3h的單位線，就要將6小時單位線轉(zhuǎn)換為3小時單位線。最常用的方法是S曲線法。工程水文學第四章(四）不同時段單位線的時段轉(zhuǎn)換工程水文學需要轉(zhuǎn)換的情況：

a：應(yīng)用單位線求流量過程線時，凈雨時段與單位

線時段不統(tǒng)一。

b：在對不同流域的單位線進行地區(qū)綜合時，各流域的單位線也要統(tǒng)一時段。

S曲線的概念假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時段凈雨均為一個單位，在流域出口斷面形成的流量過程線，稱為S曲線。

第四節(jié)流域匯流計算工程水文學第四章需要轉(zhuǎn)換的情況：第四節(jié)流域匯流計算工程水文學第四章時段△t(h)=6單位線(m3/s)凈雨深h

mm部分徑流（m3/s）S曲線(m3/s)h1=10h2=10h3=10h4=10...（1）（2）（3）（4）（5）0000143043004302630630430010603400400630430014604270270400630430017305180180270400630...19106118118180270400...202877070118180270...20988404070118180...2138916164070118...21541000164070...21541101640......12016......0......0...S曲線計算表工程水文學第四章時段△t(h)=6單位線凈雨深hmm部分徑流（m應(yīng)用S曲線求不同時段的單位線的實例：【例】已知：時段Δt0=6