工程水文學(xué)第四章課件

第五節(jié)流域匯流分析與計(jì)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(guò)程，稱為流域匯流流域匯流坡地匯流河網(wǎng)匯流地面徑流壤中流地下徑流直接徑流匯流（地面徑流）第五節(jié)流域匯流分析與計(jì)算流域匯流坡地匯流地面徑流直接徑流匯一、流域出口斷面流量的組成（1）匯流時(shí)間：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，稱為匯流時(shí)間（τ）。（2）等流時(shí)面積：將流域上匯流時(shí)間相等的點(diǎn)子連成一條曲線，就是等流時(shí)線。兩條相鄰等流時(shí)線間的面積稱為等流時(shí)面積（F1、F2、F3、...）。1τ2τ3τdF1dF2dF3一、流域出口斷面流量的組成1τ2τ3τdF1dF2dF31τ2τ3τdF1dF2dF3凈雨i(t-τ)設(shè)等流時(shí)面積dF1上t-τ時(shí)刻形成凈雨i(t-τ)正好在t時(shí)刻到達(dá)流域出口斷面，所形成的出口斷面流量為:而流域出口斷面t時(shí)刻的流量Q(t)，是所有等流時(shí)面積上在t時(shí)刻到達(dá)出口斷面的流量之和：1τ2τ3τdF1dF2dF3凈雨i(t-τ)設(shè)等流時(shí)面積ddF(τ)對(duì)τ求偏導(dǎo)，有：流量成因公式流域匯流曲線流域凈雨過(guò)程

流域匯流曲線u(t)：等流時(shí)線、單位線、瞬時(shí)單位線、地貌單位線等。dF(τ)對(duì)τ求偏導(dǎo)，有：流量成因公式流域匯流曲線流域凈雨過(guò)工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件一個(gè)時(shí)段凈雨

二、等流時(shí)線法

一個(gè)時(shí)段凈雨二、等流時(shí)線法F1上一個(gè)時(shí)段Δτ時(shí)間內(nèi)的地面凈雨h1會(huì)在Δτ間匯合成流量該流量于Δτ時(shí)流到流域出口一個(gè)時(shí)段D

t（Δτ）時(shí)間內(nèi)的地面凈雨h1在流域出口的徑流過(guò)程F1上一個(gè)時(shí)段Δτ時(shí)間內(nèi)的地面凈雨h1會(huì)在Δτ間匯合成流量該兩個(gè)時(shí)段凈雨

兩個(gè)時(shí)段凈雨2個(gè)時(shí)段地面凈雨h1、h2在流域出口的地面徑流過(guò)程在流域出口的地面徑流過(guò)程=h1、h2各自的流量過(guò)程相疊加2個(gè)時(shí)段地面凈雨h1、h2在流域出口的地面徑流過(guò)程在流域出三個(gè)時(shí)段凈雨

三個(gè)時(shí)段凈雨具體計(jì)算方法見(jiàn)下表：@COPYRIGHT揚(yáng)大陳平具體計(jì)算方法見(jiàn)下表：@COPYRIGHT揚(yáng)大陳平1、計(jì)算公式j(luò)=1,2,…,nri：第i時(shí)段凈雨強(qiáng)度（h/Δt），mm/hfi：匯流時(shí)間（j-1）Δt和jΔt兩條等流時(shí)線之間的面積，km2qi，i+j-1：在fj上的ri形成的i+j-1時(shí)段末出口斷面流量，m3/sQk：第k時(shí)段末出口斷面的流量，m3/s1、計(jì)算公式j(luò)=1,2,…,nri：第i時(shí)段凈雨強(qiáng)度（h/Δ等流時(shí)線法匯流計(jì)算算例：等流時(shí)線法匯流計(jì)算算例：2、凈雨歷時(shí)與流域匯流時(shí)間對(duì)Q（t）（1）當(dāng)>時(shí)，全部流域面積與部分凈雨造峰。

（2）當(dāng)=時(shí)，全部流域面上的全部?jī)粲暝旆濉?/p>

（3）當(dāng)<時(shí)，部分面積上的全部?jī)粲暝旆濉?/p>

3、等流時(shí)線法缺點(diǎn)

（1）降雨分布不均勻問(wèn)題未考慮；（2）流速變化問(wèn)題；（3）河槽調(diào)蓄問(wèn)題。@COPYRIGHT揚(yáng)大陳平2、凈雨歷時(shí)與流域匯流時(shí)間對(duì)Q（t）（1）當(dāng)>時(shí)，全部流域面三、時(shí)段單位線法（一）單位線基本概念在給定的流域下，單位時(shí)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(guò)程線，稱為單位線。單位凈雨量（徑流深）一般取為10mm。單位時(shí)段△t可取1、3、6、12、24h等等，依流域大小而定。

時(shí)間h10mm流量m3/s△t三、時(shí)段單位線法時(shí)間h10mm流量m3/s△t

（二）單位線法計(jì)算流域出口洪水過(guò)程（二）單位線法計(jì)算流域出口洪水過(guò)程

工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件h3q1/10

h3q2/10

h3q3/10

h3q4/10

h3q1/10 h3q2/10 h3q3/10 h3q4/1通用計(jì)算公式：Qi——i時(shí)段末流量值；

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

i-j+1=1，2，3，…n單位線時(shí)段數(shù)hj——j時(shí)段末的凈雨深；

j=1，2，3，…m凈雨時(shí)段數(shù)通用計(jì)算公式：Qi——i時(shí)段末流量值；工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件(三）單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換單位線應(yīng)用時(shí)，往往因?qū)嶋H降雨歷時(shí)和已知單位線的時(shí)段長(zhǎng)不相符合，不能任意移用；在對(duì)不同流域的單位線進(jìn)行地區(qū)綜合時(shí)，各流域的單位線也應(yīng)取相同的時(shí)段長(zhǎng)才能綜合。例如，降雨記錄只有四段制的，即每6小時(shí)觀測(cè)一次，由此可分析得6h單位線，但實(shí)際上則需3h的單位線，就要將6小時(shí)單位線轉(zhuǎn)換為3小時(shí)單位線。最常用的方法是S曲線法。(三）單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換不同時(shí)段單位線的轉(zhuǎn)化換

需要轉(zhuǎn)換的情況：a應(yīng)用單位線求流量過(guò)程線時(shí)，凈雨時(shí)段與單位線時(shí)段不統(tǒng)一。b在對(duì)不同流域的單位線進(jìn)行地區(qū)綜合時(shí)，各流域的單位線也要統(tǒng)一時(shí)段。

常采用s曲線進(jìn)行單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換

不同時(shí)段單位線的轉(zhuǎn)化換S曲線的概念

假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時(shí)段凈雨均為一個(gè)單位，在流域出口斷面形成的流量過(guò)程線，稱為S曲線。

S曲線的概念假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時(shí)段凈雨均工程水文學(xué)第四章課件應(yīng)用S曲線求不同時(shí)段的單位線的實(shí)例：【例】已知：時(shí)段Δt0=6h的單位線求：時(shí)段Δt=3h的單位線解：①由Δt0=6h的單位線，累加求到Δt0=6h的S（t）曲線②將S曲線向右平移Δt=3h得另一曲線S（t-Δt）應(yīng)用S曲線求不同時(shí)段的單位線的實(shí)例：【例】已知：時(shí)段Δt0=③S曲線與S（t-Δt）曲線各時(shí)段末的流量差

S（t）-S(t-Δt)

組成的流量過(guò)程線即為時(shí)段Δt=3h，降雨強(qiáng)度為10/Δt0的凈雨形成的流量過(guò)程線。④應(yīng)用倍比假定，有轉(zhuǎn)換后的單位線為：③S曲線與S（t-Δt）曲線各時(shí)段末的流量差轉(zhuǎn)換后的單位線Δt=Δt0/2=3hΔt0q（Δt，t）=[S（Δt0）-S（Δt0-Δt）]Δt0/Δt時(shí)段Δt=3h，凈雨量h=10mm形成的流量過(guò)程線Δt=Δt0/2=3hΔt0q（Δt，t）=[S（Δt0

已知時(shí)段為Δt0的單位線，求任意時(shí)段Δt的單位線q(Δt,t)的通用公式Δt0——原單位線的時(shí)段長(zhǎng)S（t）——時(shí)段長(zhǎng)為Δt0的S曲線縱坐標(biāo)S（t-Δt）——時(shí)段錯(cuò)開(kāi)Δt小時(shí)的S曲線縱坐標(biāo)q(Δt,t)——時(shí)段為Δt0的單位線的縱坐標(biāo)已知時(shí)段為Δt0的單位線，求任意時(shí)段Δt的單位線q(Δ單位線的應(yīng)用

已根據(jù)多次實(shí)測(cè)雨洪資料確定出該流域?qū)嵱玫膯挝痪€，當(dāng)流域內(nèi)降了一場(chǎng)雨后，先采用產(chǎn)流計(jì)算方法推求出凈雨過(guò)程，再用單位線推求出流過(guò)程。

單位線的應(yīng)用已根據(jù)多次實(shí)測(cè)雨洪資料確定出該流域?qū)嵱玫膯危ㄎ澹﹩挝痪€存在的問(wèn)題及處理方法1.洪水大小的影響大洪水，流速大，匯流較快，單位線尖瘦，峰高且峰現(xiàn)時(shí)間早。小洪水則相反。2.暴雨中心位置的影響單位線假定降雨在流域內(nèi)分布均勻。實(shí)際上降雨分布是不均勻的。暴雨中心在上游的洪水，匯流路徑長(zhǎng)，受流域調(diào)蓄作用也大，洪水過(guò)程較平緩，單位線也平緩，峰低且峰現(xiàn)時(shí)間偏后。若暴雨中心在下游則相反。（五）單位線存在的問(wèn)題及處理方法

三.納希（瞬時(shí)）單位線法：三.納希（瞬時(shí)）單位線法：工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件33工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件（1）（1）（2）（2）（3）（3）（3）（1）將（1）式代入（3）式得（3）（1）將（1）式代入（3）式得工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件課堂作業(yè)：某流域的流域面積F=412.2km2，已分析得1997年6月一次暴雨洪水的地面徑流過(guò)程及地面流量過(guò)程見(jiàn)下表：(1)分析該流域3h10mm凈雨單位線；(2)將3h10mm單位線轉(zhuǎn)換為6h10mm單位線。課堂作業(yè)：某流域的流域面積F=412.2km2，已分析得19工程水文學(xué)第四章課件第五節(jié)流域匯流分析與計(jì)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(guò)程，稱為流域匯流流域匯流坡地匯流河網(wǎng)匯流地面徑流壤中流地下徑流直接徑流匯流（地面徑流）第五節(jié)流域匯流分析與計(jì)算流域匯流坡地匯流地面徑流直接徑流匯一、流域出口斷面流量的組成（1）匯流時(shí)間：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，稱為匯流時(shí)間（τ）。（2）等流時(shí)面積：將流域上匯流時(shí)間相等的點(diǎn)子連成一條曲線，就是等流時(shí)線。兩條相鄰等流時(shí)線間的面積稱為等流時(shí)面積（F1、F2、F3、...）。1τ2τ3τdF1dF2dF3一、流域出口斷面流量的組成1τ2τ3τdF1dF2dF31τ2τ3τdF1dF2dF3凈雨i(t-τ)設(shè)等流時(shí)面積dF1上t-τ時(shí)刻形成凈雨i(t-τ)正好在t時(shí)刻到達(dá)流域出口斷面，所形成的出口斷面流量為:而流域出口斷面t時(shí)刻的流量Q(t)，是所有等流時(shí)面積上在t時(shí)刻到達(dá)出口斷面的流量之和：1τ2τ3τdF1dF2dF3凈雨i(t-τ)設(shè)等流時(shí)面積ddF(τ)對(duì)τ求偏導(dǎo)，有：流量成因公式流域匯流曲線流域凈雨過(guò)程

流域匯流曲線u(t)：等流時(shí)線、單位線、瞬時(shí)單位線、地貌單位線等。dF(τ)對(duì)τ求偏導(dǎo)，有：流量成因公式流域匯流曲線流域凈雨過(guò)工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件一個(gè)時(shí)段凈雨

二、等流時(shí)線法

一個(gè)時(shí)段凈雨二、等流時(shí)線法F1上一個(gè)時(shí)段Δτ時(shí)間內(nèi)的地面凈雨h1會(huì)在Δτ間匯合成流量該流量于Δτ時(shí)流到流域出口一個(gè)時(shí)段D

t（Δτ）時(shí)間內(nèi)的地面凈雨h1在流域出口的徑流過(guò)程F1上一個(gè)時(shí)段Δτ時(shí)間內(nèi)的地面凈雨h1會(huì)在Δτ間匯合成流量該兩個(gè)時(shí)段凈雨

兩個(gè)時(shí)段凈雨2個(gè)時(shí)段地面凈雨h1、h2在流域出口的地面徑流過(guò)程在流域出口的地面徑流過(guò)程=h1、h2各自的流量過(guò)程相疊加2個(gè)時(shí)段地面凈雨h1、h2在流域出口的地面徑流過(guò)程在流域出三個(gè)時(shí)段凈雨

三個(gè)時(shí)段凈雨具體計(jì)算方法見(jiàn)下表：@COPYRIGHT揚(yáng)大陳平具體計(jì)算方法見(jiàn)下表：@COPYRIGHT揚(yáng)大陳平1、計(jì)算公式j(luò)=1,2,…,nri：第i時(shí)段凈雨強(qiáng)度（h/Δt），mm/hfi：匯流時(shí)間（j-1）Δt和jΔt兩條等流時(shí)線之間的面積，km2qi，i+j-1：在fj上的ri形成的i+j-1時(shí)段末出口斷面流量，m3/sQk：第k時(shí)段末出口斷面的流量，m3/s1、計(jì)算公式j(luò)=1,2,…,nri：第i時(shí)段凈雨強(qiáng)度（h/Δ等流時(shí)線法匯流計(jì)算算例：等流時(shí)線法匯流計(jì)算算例：2、凈雨歷時(shí)與流域匯流時(shí)間對(duì)Q（t）（1）當(dāng)>時(shí)，全部流域面積與部分凈雨造峰。

（2）當(dāng)=時(shí)，全部流域面上的全部?jī)粲暝旆濉?/p>

（3）當(dāng)<時(shí)，部分面積上的全部?jī)粲暝旆濉?/p>

3、等流時(shí)線法缺點(diǎn)

（1）降雨分布不均勻問(wèn)題未考慮；（2）流速變化問(wèn)題；（3）河槽調(diào)蓄問(wèn)題。@COPYRIGHT揚(yáng)大陳平2、凈雨歷時(shí)與流域匯流時(shí)間對(duì)Q（t）（1）當(dāng)>時(shí)，全部流域面三、時(shí)段單位線法（一）單位線基本概念在給定的流域下，單位時(shí)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(guò)程線，稱為單位線。單位凈雨量（徑流深）一般取為10mm。單位時(shí)段△t可取1、3、6、12、24h等等，依流域大小而定。

時(shí)間h10mm流量m3/s△t三、時(shí)段單位線法時(shí)間h10mm流量m3/s△t

（二）單位線法計(jì)算流域出口洪水過(guò)程（二）單位線法計(jì)算流域出口洪水過(guò)程

工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件h3q1/10

h3q2/10

h3q3/10

h3q4/10

h3q1/10 h3q2/10 h3q3/10 h3q4/1通用計(jì)算公式：Qi——i時(shí)段末流量值；

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

i-j+1=1，2，3，…n單位線時(shí)段數(shù)hj——j時(shí)段末的凈雨深；

j=1，2，3，…m凈雨時(shí)段數(shù)通用計(jì)算公式：Qi——i時(shí)段末流量值；工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件工程水文學(xué)第四章課件(三）單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換單位線應(yīng)用時(shí)，往往因?qū)嶋H降雨歷時(shí)和已知單位線的時(shí)段長(zhǎng)不相符合，不能任意移用；在對(duì)不同流域的單位線進(jìn)行地區(qū)綜合時(shí)，各流域的單位線也應(yīng)取相同的時(shí)段長(zhǎng)才能綜合。例如，降雨記錄只有四段制的，即每6小時(shí)觀測(cè)一次，由此可分析得6h單位線，但實(shí)際上則需3h的單位線，就要將6小時(shí)單位線轉(zhuǎn)換為3小時(shí)單位線。最常用的方法是S曲線法。(三）單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換不同時(shí)段單位線的轉(zhuǎn)化換

需要轉(zhuǎn)換的情況：a應(yīng)用單位線求流量過(guò)程線時(shí)，凈雨時(shí)段與單位線時(shí)段不統(tǒng)一。b在對(duì)不同流域的單位線進(jìn)行地區(qū)綜合時(shí)，各流域的單位線也要統(tǒng)一時(shí)段。

常采用s曲線進(jìn)行單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換

不同時(shí)段單位線的轉(zhuǎn)化換S曲線的概念

假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時(shí)段凈雨均為一個(gè)單位，在流域出口斷面形成的流量過(guò)程線，稱為S曲線。

S曲線的概念假定流域上凈雨持續(xù)不斷，且每一時(shí)段凈雨均工程水文學(xué)第四章課件應(yīng)用S曲線求不同時(shí)段的單位線的實(shí)例：【例】已知：時(shí)段Δt0=6h的單位線求：時(shí)段Δt=3h的單位線解：①由Δt0=6h的單位線，累加求到Δt0=6h的S（t）曲線②將S曲線向右平移Δt=3h得另一曲線S（t-Δt）應(yīng)用S曲線求不同時(shí)段的單位線的實(shí)例：【例】已知：時(shí)段Δt0=③S曲線與S（t-Δt）曲線各時(shí)段末的流量差

S（t）-S(t-Δt)

組成的流量過(guò)程線即為時(shí)段Δt=3h，降雨強(qiáng)度為10/Δt0的凈雨形成的流量過(guò)程線。④應(yīng)用倍比假定，有轉(zhuǎn)換后的單位線為：③S曲線與S（t-Δt）曲線各時(shí)段末的流量差轉(zhuǎn)換后的單位線Δt=Δt0/2=3hΔt0q（Δt，t）=[S（Δt0）-S（Δt0-Δt）]Δt0/Δt時(shí)段Δt=3h，凈雨量h=10mm形成的流量過(guò)程線Δt=Δt0/2=3hΔt0q（Δt，t）=[S（Δt0

已知時(shí)段為Δt0的單位線，求任意時(shí)段Δt的單位線q(Δt,t)的通用公式Δt0——原單位線的時(shí)段長(zhǎng)S（t）——時(shí)段長(zhǎng)為Δt0的S曲線縱坐標(biāo)S（t-Δt）——時(shí)段錯(cuò)開(kāi)Δt小時(shí)的S曲線縱坐標(biāo)q(Δt,t)——時(shí)段為Δt