工程水文學(xué)第3章 流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算

1、第三章 流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算第一節(jié) 概述 2第二節(jié) 降雨徑流要素計(jì)算 3第三節(jié) 流域產(chǎn)流分析 9第四節(jié) 產(chǎn)流計(jì)算 11第五節(jié) 流域匯流計(jì)算22小結(jié) 30課前學(xué)習(xí)指導(dǎo)本章要求 （1）掌握實(shí)測降雨徑流要素的分析計(jì)算方法； （2）掌握蓄滿產(chǎn)流和超滲產(chǎn)流的基本概念，及其產(chǎn)流面積變化過程的分析方法；（3）了解影響流域產(chǎn)流量的因素，掌握 蓄滿產(chǎn)流和超滲產(chǎn)流 的產(chǎn)流量計(jì)算方法；（4）了解流域匯流的物理過程，掌握流域匯流計(jì)算方法。 課時(shí)安排 共需7個(gè)課內(nèi)學(xué)時(shí)，10個(gè)課外學(xué)時(shí) 課前思考 如何由單站降雨量推求流域平均降雨量？ 為什么要對實(shí)測流量過程線的不同水源成分進(jìn)行劃分？ 降雨是怎么變成徑流的？有哪些基本的產(chǎn)流方

2、式？ 哪些因素影響流域徑流的形成？如何計(jì)算一場降雨所產(chǎn)生的徑流量？ 匯流計(jì)算的目的是什么？常用的匯流計(jì)算方法有哪些？ 什么是單位線？如何推求單位線？如何進(jìn)行單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換？ 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 掌握流域產(chǎn)流計(jì)算和匯流計(jì)算的方法。 難點(diǎn) 將水文循環(huán)中蒸發(fā)、下滲、產(chǎn)流、匯流等過程聯(lián)系起來，結(jié)合水量平衡原理實(shí)現(xiàn)產(chǎn)匯流過程的逐時(shí)段連續(xù)演算。 知識點(diǎn) 單站降雨特性分析 流域降雨特性分析 實(shí)測徑流量計(jì)算 前期影響雨量 包氣帶對降水的再分配 蓄滿產(chǎn)流和超滲產(chǎn)流 產(chǎn)流面積及其變化過程 降雨徑流關(guān)系 蓄滿產(chǎn)流的產(chǎn)流量計(jì)算 蒸散發(fā)計(jì)算 超滲產(chǎn)流的產(chǎn)流量計(jì)算 流域匯流過程、流域匯流時(shí)間、流域調(diào)蓄作用 單位線的基本概念、單位

3、線的推求、單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換 瞬時(shí)單位線的基本概念 地下徑流匯流 第一節(jié) 概述 內(nèi)容提要 1、由降雨過程推求徑流過程的基本內(nèi)容與流程 2、流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本方法與思路 學(xué)習(xí)要求 掌握由降雨過程推求徑流過程的主要環(huán)節(jié)與基本思路1、流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程 由流域降雨推求流域出口的流量過程，大體上分為兩個(gè)步驟：a、產(chǎn)流計(jì)算：降雨扣除植物截留、蒸發(fā)、下滲、填洼等各種損失之后，剩下的部分稱為凈雨，在數(shù)量上等于它所形成的徑流深。在我國常稱凈雨量為產(chǎn)流量，降雨轉(zhuǎn)化為凈雨的過程為產(chǎn)流過程，關(guān)于凈雨的計(jì)算稱為產(chǎn)流計(jì)算。b、匯流計(jì)算：凈雨沿著地面和地下匯入河網(wǎng)，然后經(jīng)河網(wǎng)匯流形成流域出口的流量過程，關(guān)于流域

4、匯流過程的計(jì)算稱為匯流計(jì)算。計(jì)算流程如圖3-1所示：圖3-1 產(chǎn)匯流計(jì)算流程簡圖2 、流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本方法與思路 流域產(chǎn)匯流計(jì)算的方法 很多，本課程主要介紹目前使用比較普遍和比較成熟的計(jì)算原理及其計(jì)算方法。產(chǎn)流計(jì)算的方法因產(chǎn)流方式不同而異，分別闡述蓄滿產(chǎn)流方式和超滲產(chǎn)流方式的產(chǎn)流計(jì)算方法；匯流計(jì)算方法重點(diǎn)闡述時(shí)段單位線法和瞬時(shí)單位線法。 無論產(chǎn)流計(jì)算還是匯流計(jì)算，基本思路都是： 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)律；然后，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，用于預(yù)報(bào)時(shí)，則由實(shí)際暴雨預(yù)報(bào)洪水。第二節(jié) 降雨徑流要素計(jì)算 內(nèi)容提要 流域產(chǎn)匯流計(jì)算一般需要先對實(shí)測暴雨、徑流和蒸發(fā)

5、等資料做一定的整理分析，以便在定量上研究它們之間的因果關(guān)系和規(guī)律。本節(jié)介紹這些要素的分析計(jì)算方法。 學(xué)習(xí)要求 掌握一次實(shí)測降雨洪水過程的 面平均雨量、總徑流深、地面徑流深、地下徑流深和前期影響雨量的計(jì)算方法。一、流域降雨分析 降雨資料是產(chǎn)流計(jì)算的輸入。 降雨包括降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、降雨過程、降雨分布、籠罩面積及暴雨中心位置等。 1 、單站降雨特性分析 降雨強(qiáng)度過程線：降雨強(qiáng)度隨時(shí)間的變化過程線。 降雨量累積曲線：自降雨開始起至各時(shí)刻降雨量的累積值隨時(shí)間的變化過程線。 圖 3-3 降雨量累積曲線 降雨強(qiáng)度歷時(shí)曲線：某場降雨最大平均雨強(qiáng)與歷時(shí)的關(guān)系曲線。 圖 3-4 降雨強(qiáng)度歷時(shí)曲線2 、

6、流域降雨特性分析 a.流域平均降雨量的計(jì)算方法 算術(shù)平均法：適用于面積不大，地形起伏不大，站點(diǎn)較多且布設(shè)較均勻的流域。計(jì)算簡便。 泰森多邊形法：適用于降雨分布不均，站點(diǎn)較少，面積不大的流域。在確定各站的權(quán)重后也很簡便，且精度較好。缺點(diǎn)是在各場降雨中把雨量站權(quán)重視為固定，與實(shí)際情況不完全一致。 等雨量線法：適用于面積大、站點(diǎn)密的流域。理論上較完善，但每次降雨都必須繪制等雨量線，并計(jì)算權(quán)重，工作量大。泰森多邊 形作圖步驟及計(jì)算公式 連三角形 作三角形各邊的垂直平分線 以交點(diǎn)連線及與流域邊界相交的垂直平分線構(gòu)成單元面積 量出各單元面積，總面積A=（A1+A2+A3+A4+A5+A6） 由此可得出各單

7、元面積的權(quán)重 i=Ai/A 并進(jìn)一步得到流域平均雨量 =iPi圖 3-6 等雨量線法示意圖總面積 A=（A1+A2+A3+A4+A5+A6） 各子塊權(quán)重 i= Ai/A = iPib.時(shí)面深曲線 在某種歷時(shí)的等雨量線圖上，最大平均雨深與面積的關(guān)系曲線稱為面積深度曲線。對一場降雨分不同歷時(shí)作面積 深度曲線，并繪于同一圖上，稱為時(shí)間面積深度曲線。二、徑流量計(jì)算1 、流量過程的分割 觀測到的次洪流量過程包括：本次洪水形成的地面徑流、壤中流、地下徑流，前期洪水尚未退盡的水量及非本次降雨補(bǔ)給的深層地下徑流，如果 該次洪水尚未退完又遇降雨時(shí)，還會(huì)有后期洪水混入 。如圖 3-7所示： 圖 3-7 實(shí)測流量過

8、程示意圖（曲線下方數(shù)字為洪號）流量過程的分割有兩項(xiàng)工作：一是將非本次降雨形成的徑流分割出去，求出本次洪水的徑流總量。 二是由于不同水源的水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同，所以還需將本次洪水徑流總量劃分為不同的水源，包括 地面徑流、壤中流和地下徑流。一般將地面徑流和壤中流合并為直接徑流，通常仍稱為地面徑流，所以最終將 徑流總量 劃分成 地面徑流和地下徑流。 流量過程分割的依據(jù)是地下水退水曲線。a、地下水退水曲線的推求 繪制流域地下水退水曲線的具體步驟如下： 以相同的比例尺，在方格紙上繪出各場洪水的退水流量過程線； 用一張透明紙描繪出最低的退水過程線； 將此曲線移到另一場洪水的次低的退水段，在保持時(shí)間坐標(biāo)重合的條

9、件下左右移動(dòng)透明紙 ，使方格紙上的退水過程線在后部與透明紙上的退水過程線相重合 ，并把它也描繪在透明紙上；如此逐一描繪各場洪水的退水流量過程線，最后作光滑下包線，就構(gòu)成Qgt線。描述地下水退水規(guī)律的方程： （3-1）式中： Qtt 時(shí)刻流量； Q0t=0 時(shí)的流量； Kg地下水退水參數(shù)，具有時(shí)間因次。 確定Kg的方法 ： （1）在Qgt 曲線上每隔 t摘取一個(gè) 流量值，任意兩個(gè)相鄰的流量按式（3-2）即可算出Kg，取平均值作為該流域的Kg。 由 可知：數(shù)，所以若繪出lnQtt圖，則所定直線的斜率 = -1/Kg，從而定出Kg。 b. 次洪劃分 當(dāng)洪水的起漲流量小于后繼洪水的起漲流量時(shí)，用流域退

10、水曲線將退水過程延長到與起漲流量相等。如圖3-9所示，圖中陰影部分面積為該次洪水的徑流總量。 圖 3-9 次洪徑流深計(jì)算示意圖 用矩形法求面積，則次洪徑流量R0的計(jì)算公式為： c . 水源劃分 不同徑流成分（直接徑流和地下徑流）的匯流速度不同，劃分水源便于對它們分別進(jìn)行匯流計(jì)算。 最常用的是斜線分割法。首先在退水曲線上找到直接徑流的終止點(diǎn)；將起漲點(diǎn)A與直接徑流終止點(diǎn)B直線相連，AB線以上為直接徑流Ws，以下為地下徑流Wg，其地面徑流深Rs、地下徑流深Rg只要分別除以流域面積F即可得到。直接徑流終止點(diǎn)B點(diǎn)的確定方法：（1）將繪在透明紙上的 標(biāo)準(zhǔn)退水曲線 蒙在要分割的洪水過程線的 退水段 上（注意

11、比例尺的一致），使橫軸重合，然后左右移動(dòng)，當(dāng)透明紙上的標(biāo)準(zhǔn)退水曲線與洪水退水段的 尾部吻合 后，則兩線前方的 分叉點(diǎn) B 就是 地面徑流終止點(diǎn) 。 （2）用經(jīng)驗(yàn)公式確定洪峰出現(xiàn)時(shí)刻到直接徑流終止點(diǎn)的時(shí)距N（日數(shù)），也可以定出B點(diǎn)。N值與流域面積、下墊面產(chǎn)流匯流特性以及降雨分布等有關(guān)。 三、前期影響雨量 降雨開始時(shí)，流域內(nèi)包氣帶土壤含水量的大小直接影響降雨損失的大小。描述前期土壤含水量大小的指標(biāo)：（1）前期影響雨量Pa；（2）流域的蓄水量W。在此只介紹第一種，第二種涉及蒸發(fā)計(jì)算和產(chǎn)流計(jì)算，需由水量平衡方程間接計(jì)算得到，在本章第三節(jié)中介紹。 1、前期影響雨量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 Pa,t+1=K(Pt-

12、Rt)+KPa,t （3-4）式中：Pa,t+1第t+1日的前期影響雨量； Pa,t第t日的前期影響雨量； Pt 第t日的降雨量； Rt第t日產(chǎn)生的徑流量； K土壤含水量的日折減系數(shù)。 若t日無雨，顯然 Pt=Rt=0；若t日有雨，因Rt難以確定，實(shí)際計(jì)算時(shí)仍按Rt=0處理，并以Pa不超過流域最大蓄水量為控制。 若流域較大，Pa值應(yīng)按雨量站分塊計(jì)算，全流域Pa值由各塊Pa值加權(quán)平均。2 、流域最大蓄水量WM 和土壤含水量日折減系數(shù)K a 、流域最大蓄水量 流域最大蓄水量又稱流域蓄水容量，主要是指包氣帶的蓄水容量。包氣帶含水量中有一部分水在最干旱的自然狀況下也不可能被蒸發(fā)掉，包氣帶蓄水容量是包氣

13、帶達(dá)到田間持水量時(shí)的蓄水量與最干旱時(shí)的蓄水量之差。數(shù)值上等于包氣帶最干旱時(shí)的缺水量 。 WM 可根據(jù)水量平衡原理，選前期十分干旱，雨末蓄滿的一次降雨產(chǎn)流過程的雨洪資料分析得到。因前期干旱，雨末蓄滿，故W初0，W末WM，WM=P-R-E。（WM，P，R，E的單位為mm） b、流域蓄水容量曲線 因流域內(nèi)各處的下墊面條件不同，流域內(nèi)各點(diǎn)包氣帶的蓄水容量是不同的。 以包氣帶達(dá)到田間持水量時(shí)的土壤含水量Wm為縱坐標(biāo)，以流域內(nèi)小于等于該Wm的面積占全流域的面積比a為橫坐標(biāo)，所繪的曲線稱為流域蓄水容量面積分配曲線，簡稱流域蓄水容量曲線。如圖 3-11 所示。 圖 3-11 流域蓄水容量曲線曲線所包圍的面積為

14、流域蓄水容量WM。Wmm為流域最大點(diǎn)蓄水容量。 c、土壤含水量日折減系數(shù)K K 綜合反映流域蓄水量因流域蒸散發(fā)而減少的特性。流域蒸散發(fā) 一方面取決于蒸散發(fā)能力EM，另一方面 取決于供水條件（即流域蓄水量），假定流域蒸散發(fā)量E與兩者呈線性正比關(guān)系，若 t日無雨，則根據(jù)水量平衡方程：3 、算例 動(dòng)手算一算 例 某流域經(jīng)分析求得 WM= 100 mm ，6、7月份多年平均的流域日蒸散發(fā)能力為5.6mm /d和6.2mm /d，試計(jì)算表3-1中6月25日7月5日的逐日Pa值。 首先，算得： 表 3-1Pa 計(jì)算示例 月日 Pt(mm) K P a(mm) 備注 (1) (2) (3) (4) (5)

15、6.25 60.3 0.944 W m = 100 mm P a為每日開始時(shí)的前期影響雨量 6.26 78.8 0.944 6.27 14.7 0.944 100 6.28 0.944 100 6.29 0.944 94.4 6.30 0.944 89.1 7.1 0.932 83.0 7.2 20.2 0.932 77.4 7.3 21.9 0.932 90.9 7.4 2.2 0.932 100 7.5 0.932 95.3 表3-1所列資料可知，6月25日27日雨量很大，并產(chǎn)生了徑流，故6月27日Pa可達(dá)到WM，于是該日Pa值取100mm，按照式（3-4），6月28日的Pa=0.944(

16、100+140.7)=108.3100 ，故28日的P a值取100 mm 。第三節(jié) 流域產(chǎn)流分析 內(nèi)容提要 介紹自然界兩種基本的產(chǎn)流形式，并建立產(chǎn)流理論的基本概念。 學(xué)習(xí)要求 掌握自然界兩種基本的產(chǎn)流形式，并建立產(chǎn)流理論的基本概念。 一、包氣帶對降水的再分配作用 流域上沿深度方向取一剖面，以地下水面為界可把土柱劃分成兩個(gè)含水帶，即地下水面以下的飽和帶和地下水面以上的包氣帶。包氣帶中孔隙和裂隙等具有吸收、儲(chǔ)存和輸送水分的功能。1、包氣帶地面對降雨的再分配作用 包氣帶的上界面即地面。降雨到達(dá)地面后，一部分消耗于植物截留、蒸發(fā)、填洼等損失，剩下部分被分成兩部分：超過地面下滲能力部分留在地表，其余部

17、分滲入地下。分配的結(jié)果將雨水分為地面徑流RS 和下滲水量兩個(gè)部分 。圖 3-12 包氣帶地面對降雨的再分配作用 對一場總降雨量為P的降雨過程來說，雨強(qiáng)時(shí)大時(shí)小，有時(shí)ifp，有時(shí)ifp，下滲到包氣帶土層中的水量I為： 而形成的地面徑流 RS 為： 根據(jù)水量平衡原理，顯然有：P=I+RS2、包氣帶土層對下滲水量的再分配作用 下滲水量一部分以蒸發(fā)形式逸出地面，剩余部分又被 分成兩部分：首先補(bǔ)充土壤缺水，超過包氣帶蓄水容量部分成為自由重力水。 若雨末包氣帶達(dá)到田間持水量，則： I=E+(WM-W0)+RG （3-8） 若雨末包氣帶未達(dá)到田間持水量，則： I=E+(We-W0) （3-9） 其中： W0

18、降雨開始時(shí)包氣帶蓄水量； We雨末包氣帶蓄水量； E蒸發(fā)量； RG包氣帶中能自由運(yùn)動(dòng)的重力水。3、蓄滿產(chǎn)流包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量前(即未蓄滿)不產(chǎn)流，降雨全部被土壤吸收，補(bǔ)充包氣帶缺水量；包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量后(即蓄滿)開始產(chǎn)流，之后的降雨扣除蒸發(fā)后全部形成凈雨。這種產(chǎn)流方式稱為“蓄滿產(chǎn)流”。4、超滲產(chǎn)流 在干旱和半干旱地區(qū)，地下水埋藏很深，流域包氣帶很厚，缺水量大，降雨過程中下滲的水量不易使整個(gè)包氣帶達(dá)到田間持水量，很少產(chǎn)生壤中流或地下徑流。但當(dāng)雨強(qiáng)超過土壤下滲能力時(shí)會(huì)產(chǎn)生地面徑流。 這種產(chǎn)流方式稱為“超滲產(chǎn)流”。5、流域產(chǎn)流方式論證 蓄滿與超滲，產(chǎn)流量的影響因素與計(jì)算方法

19、是不同的，故在編制產(chǎn)流計(jì)算方案前，應(yīng)初步論證流域主要的產(chǎn)流方式，以便確定計(jì)算模型。 蓄滿產(chǎn)流和超滲產(chǎn)流 是兩種基本產(chǎn)流方式。 論證一個(gè)流域的產(chǎn)流方式，可以從以下幾方面入手： （1）分析流域出口的流量過程線形狀 （2）分析流域的氣候、地理及下墊面特征 （3）分析影響次洪產(chǎn)流量的因素 表 3-2 兩種產(chǎn)流方式的對比 產(chǎn)流方式 蓄滿產(chǎn)流 超滲產(chǎn)流 產(chǎn)流條件 包氣帶土濕達(dá)田間持水量 雨強(qiáng)超過滲強(qiáng) 損失量 包氣帶雨始土濕達(dá)田間持水量的缺水量 雨期下滲量 產(chǎn)流量 包氣帶達(dá)田間持水量后的后續(xù)降雨量 超滲時(shí)期雨強(qiáng)與滲強(qiáng)之差 徑流成分 地面徑流與地下徑流 地面徑流 決定產(chǎn)流量的因素 降雨量，雨始土濕 雨強(qiáng)，雨始

20、土濕 對某個(gè)具體流域，兩種產(chǎn)流方式是相對的。濕潤地區(qū)以蓄滿產(chǎn)流為主的流域， 在久旱后遇到雨強(qiáng)超過下滲能力的降雨，也會(huì)產(chǎn)生超滲地面徑流。同樣，干旱地區(qū)以超滲產(chǎn)流為主的流域，在多雨季節(jié)也出現(xiàn)蓄滿產(chǎn)流現(xiàn)象。第四節(jié) 產(chǎn)流計(jì)算 內(nèi)容提要 在以上產(chǎn)流理論基本概念的基礎(chǔ)上，介紹降雨徑流相關(guān)圖法、蓄滿產(chǎn)流模型法和超滲產(chǎn)流中的圖解法、初損后損法等產(chǎn)流計(jì)算方法。是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。 學(xué)習(xí)要求 掌握經(jīng)驗(yàn)的降雨徑流相關(guān)圖的制作和應(yīng)用，掌握蓄滿產(chǎn)流模型、初損后損法等產(chǎn)流計(jì)算方法。 一、降雨徑流相關(guān)法 1、相關(guān)圖的建立 降雨徑流相關(guān)是在成因分析與統(tǒng)計(jì)相關(guān)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，用每場降雨過程流域的面平均雨量和相應(yīng)產(chǎn)生的徑流量，以及

21、影響徑流形成的主要因素建立的一種定量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。 影響降雨徑流關(guān)系的主要因素有：前期影響雨量Pa或流域起始蓄水量W0、降雨歷時(shí)、降雨強(qiáng)度、暴雨中心位置、季節(jié)等。 生產(chǎn)上最常用的是R=f(P，Pa)的三變數(shù)相關(guān)圖。 以R為橫標(biāo)，P為縱標(biāo)，將(Pi，Ri) 點(diǎn)繪于坐標(biāo)圖上，標(biāo)明各點(diǎn)的參變量Pa值，根據(jù)參變量的分布規(guī)律及降雨產(chǎn)流的基本原理，繪制Pa等值線簇。如圖 3-18 所示。 圖 3-18 降雨徑流相關(guān)圖PPaR 相關(guān)圖具有以下特征： （1）Pa曲線簇在45o直線的左上側(cè)，Pa值越大，越靠近45o線，即降雨損失量越??； （2）每一Pa等值線都存在一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)以上的Pa線呈45o直線，轉(zhuǎn)折點(diǎn)

22、以下為坡度大于45o的曲線； （3）Pa直線段之間的水平間距相等。 2 、相關(guān)圖的應(yīng)用 PPaR相關(guān)圖作好后，就可以根據(jù)降雨過程及降雨開始時(shí)的Pa在圖上求出凈雨過程。如圖3-19 所示。 圖 3-19 降雨徑流相關(guān)法推求凈雨過程示意圖有一場兩個(gè)時(shí)段的降雨，第一時(shí)段雨量為P1，第二時(shí)段雨量為P2，降雨開始時(shí)Pa為80mm，在圖3-19Pa=80mm 的線上由P1查得產(chǎn)流量為R1，再由P1+P2查得產(chǎn)流量為R1+R2，則第二時(shí)段凈雨R2 =（R1+R2）-R1。對于多時(shí)段降雨過程，依此類推就可求出凈雨過程，即產(chǎn)流量過程。若降雨開始時(shí)Pa不在等值線上，可用內(nèi)插方法查算。二、蓄滿產(chǎn)流的產(chǎn)流量計(jì)算 蓄滿

23、產(chǎn)流以滿足包氣帶缺水量為產(chǎn)流的控制條件，包氣帶缺水量可根據(jù)流域蓄水容量曲線和降雨起始土壤含水量確定。 圖 3-17中已明確當(dāng)W0 = W時(shí)PE所產(chǎn)生的徑流量為圖中淺綠色填充面積，本節(jié)的任務(wù)是在本章第二節(jié)定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)流量的定量計(jì)算。為此需先解決以下問題： 確定流域蓄水容量曲線的線型； 計(jì)算 W 0對應(yīng)的縱坐標(biāo) A ； 蒸散發(fā)計(jì)算。1 、流域蓄水容量曲線的線型 （3-10） 式中：Wmm為流域最大點(diǎn)蓄水容量；B為蓄水容量曲線的指數(shù)，反映流域中蓄水容量的不均勻性。 根據(jù)流域蓄水容量曲線的定義，曲線所包圍的面積為流域蓄水容量WM，即： （3-11） 2、計(jì)算W0對應(yīng)的縱標(biāo) A 由圖 3-17

24、 中可知： W 0 = W 時(shí)降雨 徑流關(guān)系示意圖（3-12）降雨開始時(shí)，圖中a點(diǎn)左邊的a面積上已經(jīng)蓄滿，a點(diǎn)右邊未蓄滿，(1-a)面積上的初始蓄水量為A。 3、蒸散發(fā)計(jì)算 由本章第二節(jié)知，在降雨期，降雨扣除蒸發(fā)后才能參與產(chǎn)流計(jì)算；在無雨期，蒸發(fā)消耗了土壤中的含水量，影響了降雨開始時(shí)的土壤含水量，從而也影響產(chǎn)流量，可見蒸散發(fā)計(jì)算對產(chǎn)流計(jì)算的重要性。 常用的蒸發(fā)模型有三種： a.一層模型 一層模型假定流域蒸散發(fā)量與流域 蒸散發(fā)能力和流域蓄水量呈正比。計(jì)算公式如下： 式中：Et、EMtt時(shí)段內(nèi)流域的蒸散發(fā)量與蒸散發(fā)能力； WM、Wt流域蓄水容量和時(shí)段初流域蓄水量。 一層模型雖然簡單，但沒有考慮土壤

25、水分在垂直剖面中的分布情況。如久旱之后下小雨，Wt很小，算出的 Et很小，但由于雨實(shí)際上分布在表面上，很容易蒸發(fā)。所以一層蒸發(fā)模型計(jì)算的蒸發(fā)量比實(shí)際的偏小。 b.二層模型 二層蒸發(fā)模型把流域蓄水容量WM分為上下二層，WUM和WLM，WM=WUM+WLM。實(shí)際蓄水量相應(yīng)分為上下二層，WUt和WLt，Wt = WUt+WLt。實(shí)際蒸發(fā)量也相應(yīng)分為上下二層，EUt和ELt，Et= EUt+ ELt 。并假定：下雨時(shí)，先補(bǔ)充上層缺水量，滿足上層后再補(bǔ)充下層。蒸散發(fā)則先消耗上層的蓄水量，上層蒸發(fā)完了再消耗下層。計(jì)算公式如下： 二層蒸發(fā)模型相對于一層模型有所改進(jìn)。但久旱以后，WLt已很小，算出的ELt很小

26、，但此時(shí)植物根系仍可將深層水分供給蒸散發(fā)。所以二層蒸發(fā)模型計(jì)算的蒸發(fā)量比實(shí)際的偏小。c. 三層模型 三層蒸發(fā)模型把流域蓄水容量 WM 分為上下三層，WUM、WLM和WDM，WM=WUM+WLM+WDM。實(shí)際蓄水量相應(yīng)分為上下三層，WUt、WLt和WDt，Wt= WUt+WLt+WDt。實(shí)際蒸發(fā)量也相應(yīng)分為上下三層， EUt、ELt和EDt，Et =EUt+ELt+EDt。并假定：下雨時(shí)，先補(bǔ)充上層缺水量，滿足 上層后再補(bǔ)下層，滿足下層后再補(bǔ)充深層。蒸發(fā)則先消耗上層蓄水量，上層水量不足再蒸發(fā)下層，下層水量不足再蒸發(fā)深層。 計(jì)算公式如圖 3-20 所示。 圖 3-20 三層蒸發(fā)模型計(jì)算框圖 4、產(chǎn)

27、流計(jì)算公式 圖3-17中已明確當(dāng)W0 =W時(shí)PE t所產(chǎn)生的徑流量為圖中淺綠色填充面積（其中PE t=P t-E t）。(3-16) (3-17) 5、流域蓄水量計(jì)算 產(chǎn)流計(jì)算是逐時(shí)段進(jìn)行的，每個(gè)時(shí)段的產(chǎn)流計(jì)算都需確定出時(shí)段初的流域蓄水量。設(shè)一場暴雨起始的流域蓄水量W0已知，它就是第1時(shí)段初的流域蓄水量，第1時(shí)段末的流域蓄水量就是第2時(shí)段初的流域蓄水量，時(shí)段末流域蓄水量的計(jì)算公式如下： 6、產(chǎn)流過程計(jì)算 蓄滿產(chǎn)流連續(xù)計(jì)算的步驟如下： (1) 根據(jù)本時(shí)段初的Wt、本時(shí)段的P t和流域蒸發(fā)能力 EM t，按三層蒸發(fā)模式計(jì)算本時(shí)段的 E t； (2) 根據(jù)本時(shí)段的 P t和由第1步計(jì)算的本時(shí)段E t

28、，計(jì)算本時(shí)段 的 P E t； (3) 根據(jù)本時(shí)段初的 Wt 和由第 2 步計(jì)算的本時(shí)段PE t計(jì)算本時(shí)段的 R t； (4) 根據(jù)本時(shí)段初的 Wt 、本時(shí)段的 P t和由第 1、2、3步計(jì)算的 Et、Rt，計(jì)算本時(shí)段末的Wt+1； (5) 本時(shí)段末的W t+1 即下一時(shí)段初的流域土壤含水量，于是進(jìn)入下一時(shí)段的計(jì)算。 7、地面地下徑流的劃分 以上求得的總徑流量包括地面徑流和地下徑流。為對 地面徑流 和 地下徑流 分別進(jìn)行匯流計(jì)算，需要進(jìn)行水源劃分。 首先明確一點(diǎn)，只有產(chǎn)流面積上才存在水源劃分的問題。 設(shè)產(chǎn)流面積為FR，則產(chǎn)流面積上PE t都轉(zhuǎn)化成徑流，R t=（FR/ F）PE t。若 PE

29、t fc t ，按fc下滲形成地下徑流，來不及下滲部分成為地面徑流；若 PE tfct，全部下滲形成地下徑流。即： 當(dāng) PE t fct時(shí) ， RG t=（FR/F）fct=（R t/PE t）fct (3-19) 當(dāng) PE tfct時(shí) ， RG t=R t (3-20) 所以總地下徑流：fc可以利用實(shí)測的降雨徑流資料分析得到，首先要推求出一次洪水的地下徑流總量 ，及相應(yīng)的降雨過程 P t t ，蒸散發(fā)過程 E t t ，產(chǎn)流量過程 R t t 。然后采 用試錯(cuò)法，即假設(shè)一個(gè) ，代入公式（3-21）計(jì)算，當(dāng) 計(jì)算值與洪水分割的 相等時(shí)即為所求。為確保精度，宜選產(chǎn)流計(jì)算誤差小的洪水。分析多次洪水

30、，定出流域平均的值。8 、算例 動(dòng)手算一算 a 、蓄滿產(chǎn)流計(jì)算與三層蒸散發(fā)計(jì)算 例 濕潤地區(qū)某流域，已知流域參數(shù)為：WM = 130mm ，其中WUM = 20mm，WLM= 70mm，WDM = 40mm， B =0.4 ， C =1/8 。流域起始蓄水量W 0 = 41.3mm ，其中 WU 0 = 0mm ， WL 0 = 1.3mm ， WD 0 = 40.0mm 。逐時(shí)段降雨量及蒸發(fā)能力見表 3-3 。流域蒸散發(fā)采用三層模型，計(jì)算時(shí)段 t= 1d 。試計(jì)算逐日產(chǎn)流量。三、超滲產(chǎn)流的產(chǎn)流量計(jì)算 超滲產(chǎn)流以雨強(qiáng) i 是否超過下滲能力 f p為產(chǎn)流的控制條件。因此，用實(shí)測的雨強(qiáng)過程 i(t

31、)t扣除下滲過程 fp(t)t，就可得凈雨過程。1、fp(t)t、Fp(t)t、fpFp曲線 設(shè)下滲曲線用霍頓公式 ，根據(jù)物理意義，對該式從 0t積分，有：式中： Fp(t) 為（0，t）時(shí)段內(nèi)的累積下滲水量。 由 fp(t)t和 Fp(t)t 曲線可得到 fp Fp曲線。因 Fp( t ) 數(shù)值上等于 t 時(shí)刻流域的土壤含水量 Wt，所以 fp Fp曲線實(shí)際上相當(dāng)于 fp W 曲線。圖 3-21 fp(t)t、Fp(t)t和 fpFp曲線示意圖。2、超滲產(chǎn)流量計(jì)算 a、應(yīng)用fp(t)t和fpW曲線推求產(chǎn)流量 將降雨過程劃分為不同的計(jì)算時(shí)段，逐時(shí)段計(jì)算的步驟如下： 1）根據(jù)降雨開始時(shí)流域的土壤

32、含水量W0，在fpW曲線上查出本次降雨開始時(shí)土壤的下滲能力f0 ； 2）將第1時(shí)段平均雨強(qiáng) 與f0比較，本時(shí)段不產(chǎn)流，時(shí)段內(nèi)的降雨全部下滲，下滲水量 ，時(shí)段末流域土壤含水量W1=W0+I1；當(dāng) ，本時(shí)段產(chǎn)流，以時(shí)段初下滲率f0 在 fpt 曲線上查出對應(yīng)的時(shí)間 t0，再以內(nèi)t0+t1=t1在 fpt曲線上查出時(shí)段末的下滲率f1，又以f1在fpW 曲線上查出時(shí)段末的流域土壤含水量W1，本時(shí)段的下滲水量，而第1時(shí)段的產(chǎn)流量。 3）第1時(shí)段末的下滲能力和土壤含水量即為第2時(shí)段初的數(shù)值，重復(fù)第2步即可實(shí)現(xiàn)逐時(shí)段的產(chǎn)流量計(jì)算。 b、圖解法推求產(chǎn)流量 將流域下滲累積曲線Fpt和雨量累積曲線Pt繪在同一張圖

33、上，因?yàn)榻涤炅坷鄯e曲線的斜率代表雨強(qiáng)i，下滲能力累積曲線的斜率代表下滲能力fp，因此比較兩條曲線的斜率即可判斷是否產(chǎn)流，并推求產(chǎn)流量。 按不同雨強(qiáng)段，逐段進(jìn)行比較： 若ifp，則產(chǎn)流產(chǎn)流量等于本降雨段末端垂直至 F(t) 線的長度，進(jìn)行下一時(shí)段的比較時(shí)，將下一時(shí)段降雨的起始端移至本降雨段末端垂直 t 軸方向與 F(t) 線的交點(diǎn)上。 若ifp，不產(chǎn)流降雨全部下滲，進(jìn)行下一時(shí)段的比較時(shí)，將下一時(shí)段降雨的起始端移至本降雨段末端垂直Fp（P）軸方向與F(t)線的交點(diǎn)上。 圖3-22為圖解法推求產(chǎn)流量示意圖，設(shè)降雨開始時(shí)的流域土壤含水量W0=0，折線 ABCD 為三個(gè)時(shí)段的累積降雨過程，曲線AE為下滲

34、累積曲線，下面逐段進(jìn)行分析： a.AB段ifp，故該時(shí)段產(chǎn)流，過C點(diǎn)作 垂直t軸的直線與Fpt曲線交于C點(diǎn)，因雨強(qiáng)超過下滲能力時(shí)只能按下滲能力下滲，故第二時(shí)段下滲的水量為 CG 深度，第二時(shí)段末流域土壤含水量等于BF +CG 深度，CC深度為第二時(shí)段的產(chǎn)流量； d. 將 CD 段平移至 CD，該段ifp，不產(chǎn)流，降雨全部下滲，第三時(shí)段末流域土壤含水量等于 BF +CG+DH 深度。c、初損后損法推求產(chǎn)流量 該方法把實(shí)際的下滲過程簡化為初損和后損兩個(gè)階段，如圖3-23 所示。 圖 3-23 初損后損法 初損：降雨開始到出現(xiàn)超滲 產(chǎn)流時(shí)，歷時(shí)t0，降雨全部損失，記為I0，包括初期下滲，植物截留，填

35、洼等。 后損：產(chǎn)流以后下滲的水量，記超滲歷時(shí)t內(nèi)的平均下滲能力為 。 當(dāng)時(shí)段內(nèi) 時(shí)，按 入滲，入滲量為 ； 當(dāng)時(shí)段內(nèi)時(shí)，按i入滲，入滲量為時(shí)段降雨量； 由 水量平衡 原理，凈雨深RS用下式計(jì)算：（3-23） 式中：P為次降雨深（mm）；Rs為P形成的地面凈雨深（mm）；I0為初損（mm）；t為后損階段的超滲歷時(shí)（h）；為 后期t內(nèi)的平均后損率（mm /h）；P為后損階段非超滲歷時(shí)t內(nèi)的雨量（mm ）。 各場暴雨的I0及并不相同，對于洪水預(yù)報(bào)及設(shè)計(jì)洪水推求，應(yīng)通過實(shí)測暴雨洪水資料分析它們的變化規(guī)律，然后再依預(yù)報(bào)及設(shè)計(jì)時(shí)的具體情況，確定相應(yīng)I0及，從而進(jìn)一步由降雨過程推算 凈雨過程。 （1）確定初

36、損I0 對于小流域，由于匯流時(shí)間短，出口斷面流量過程的起漲點(diǎn)大體可以作為產(chǎn)流開始時(shí)刻，因而起漲點(diǎn)以前雨量的累積值可作為初損的近似值，如圖 3-23 所示。對較大的流域，需考慮流域內(nèi)各雨量站至流域出口斷面匯流時(shí)間不同的問題?？煞钟炅空景锤髯缘膮R流時(shí)間定出各自的產(chǎn)流開始時(shí)刻，并取該時(shí)刻以前各站累積雨量的平均值或其中最大值作為流域的初損 I0 。 利用實(shí)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 ,0），初損期的平均雨強(qiáng) ，建立三者的相關(guān)圖，如圖 3-24 。此外，初損 I0還受季節(jié)的影響，也可建立以月份為參數(shù)的初損相關(guān)圖。 圖 3-24 湟水西寧 民和區(qū)間初損關(guān)系曲線（2）確定

37、平均后損率平均后損率的計(jì)算公式： 一次降雨過程中，由于后損是初損的延續(xù)，初損量越大，土壤含水量越大，則后損能力越低，就越小，所以后損下滲率不僅與流域起始土壤含水量W0有關(guān)，而且與初期降雨特性有關(guān)，初期 降雨特性用初損期平均雨強(qiáng) 表示。因此，可以根據(jù)實(shí)測 雨洪資料，建立與產(chǎn)流歷時(shí)tR及初損期平均雨強(qiáng) 的相關(guān)圖，如圖 3-25 。 圖 3-25 湟水西寧 民和區(qū)間后損關(guān)系曲線 （3）計(jì)算產(chǎn)流量 確定了初損I0 和后損 t關(guān)系圖后，根據(jù)已知的降雨過程采用試錯(cuò)法就可推求產(chǎn)流量過程。3、算例動(dòng)手算一算 例 已知湟水西寧民和區(qū)間初損和后損關(guān)系曲線如圖3-24和圖3-25。實(shí)測降雨過程見表3-5，降雨開始時(shí)

38、Pa =18.1mm，計(jì)算時(shí)段 t =1h。試推求產(chǎn)流量過程。 表 3-5 初損后損法產(chǎn)流計(jì)算表 時(shí)段 P(mm)I0 (mm)(mm)R1 2.5 2.5 2 3.8 3.8 3 4.6 4.6 4 11.2 1.3 9.9 5 7.8 1.3 6.5 6 4.6 1.3 3.3 7 4.0 1.3 2.7 8 3.1 1.3 1.8 9 0 0 41.6 10.9 6.5 24.2 a、從 降雨起始時(shí)刻開始，先設(shè)t0 =2h，則I0=2.5+3.8=6.3mm， b、由W0=Pa,0=18.1mm ，=3.15mm/h 查圖3-24，得； c、再設(shè)t0=3h，則 I0=2.5+3.8+4.

39、6= 10.9 mm ，； d、 由W0=18.1 mm ，= 3.63 mm/h 查圖 3-24 ，得 ，所以初損量 I0=10.9 mm ，從第4個(gè)時(shí)段開始 產(chǎn)流 。 e、設(shè)產(chǎn)流歷時(shí)tR=4h，由 ，tR=4h查圖3-25，得=1.75mm/h。查表3-5 中的降雨過程，第8時(shí)段 i=3.1mm /h，該時(shí)段可以產(chǎn)流； f、重新設(shè)tR=5h，重復(fù)上述步驟最后得=1.3mm/h 。各時(shí)段產(chǎn)流量。產(chǎn)流過程見表3-5中最后一欄，該過程為 地面徑流（凈雨）過程。第五節(jié) 流域匯流計(jì)算內(nèi)容提要1、分析流域出口斷面流量的組成，揭示流域匯流的本質(zhì)； 2、介紹時(shí)段單位線的基本概念與原理、單位線的推求、單位線

40、的時(shí)段轉(zhuǎn)換和單位線的應(yīng)用； 3、介紹瞬時(shí)單位線的概念和應(yīng)用瞬時(shí)單位線進(jìn)行匯流計(jì)算的方法； 4、介紹地下徑流匯流計(jì)算的方法。 該節(jié)是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn) 。 學(xué)習(xí)要求 了解流域出口斷面流量的組成；深刻理解單位線的兩項(xiàng)基本假定，并能熟練地運(yùn)用這些假定推求單位線及洪水過程；了解瞬時(shí)單位線的概念，掌握用瞬時(shí)單位線推求流域出口洪水過程的方法；掌握地下徑流匯流計(jì)算的方法。一、流域出口斷面流量的組成 1、基本概念及含義 流域匯流是指，在流域各點(diǎn)產(chǎn)生的凈雨，經(jīng)過坡地和河網(wǎng)匯集到流域出口斷面，形成徑流的全過程。 同一時(shí)刻在流域各處形成的凈雨距流域出口斷面有遠(yuǎn)有近、流速有大有小，所以不可能全部在同一時(shí)刻到達(dá)流域出口斷面

41、。但是，不同時(shí)刻在流域內(nèi)不同地點(diǎn)產(chǎn)生的凈雨，卻可以在同一時(shí)刻流達(dá)流域的出口斷面，如圖3-26 圖 3-26 等流時(shí)面積分布示意圖2、流量成因公式及匯流曲線 設(shè)t-時(shí)刻的凈雨強(qiáng)為i(t-)，由于流域調(diào)蓄作用的存在，t-時(shí)刻降落在流域上的凈雨不可能全部在同一時(shí)刻流到出口斷面，只有那些流達(dá)時(shí)間為的凈雨質(zhì)點(diǎn)（將所有質(zhì)點(diǎn)面積的總和稱為等流時(shí)面積）才正好在t時(shí)刻到達(dá)出口斷面。所形成的出口斷面的流量為： 上式稱為卷積公式，表明流域出口斷面的流量過程取決于流域內(nèi)的凈雨過程和匯流曲線。因此，匯流計(jì)算的關(guān)鍵是確定流域的匯流曲線。實(shí)際工作中，常用的匯流曲線有等流時(shí)線、單位線、瞬時(shí)單位線等。二、單位線 1、單位線的基

42、本概念 在給定的流域上，單位時(shí)段內(nèi)分布均勻的單位直接凈雨量，在流域出口斷面所形成的流量過程線。單位凈雨量常取 10 mm 。單位時(shí)段可取1、3、6、12h 等，依流域大小而定。 采用單位線法進(jìn)行匯流計(jì)算基于以下假定： （1）倍比假定：如果單位時(shí)段內(nèi)的凈雨不是一個(gè)單位而是 k 個(gè)單位，則形成的流量過程是單位線縱標(biāo)的k倍。 （2）疊加假定：如果凈雨不是一個(gè)時(shí)段而是 m 個(gè)時(shí)段，則形成的流量過程是各時(shí)段凈雨形成的部分流量過程錯(cuò)開時(shí)段疊加。 根據(jù)以上假定，出口斷面流量公式的表達(dá)式為：式中：Qi流域出口斷面各時(shí)刻的直接徑流流量值，m3/s； hj各時(shí)段的直接凈雨量， mm ； qi-j+1 單位線各時(shí)刻

43、縱坐標(biāo)， m3/ s ； m 凈雨時(shí)段數(shù)； n 單位線時(shí)段數(shù)。2 、單位線的推求 以下介紹分析法推求單位線的步驟。 (1) 從實(shí)測資料中選降雨、洪水過程，要求降雨時(shí)空分布較均勻，雨型和洪水呈單峰，洪水起漲流量小，過程線光滑； (2) 推算凈雨過程和分割直接徑流，要求直接凈雨等于直接徑流深； (3) 解線性代數(shù)方程組求不同時(shí)刻單位線的縱坐標(biāo)。例：對以下方程組，紅線框內(nèi)的量均已知，由第1個(gè)方程解出q1 ，將q2代入第2個(gè)方程解出q2 ，將q2 代入第3個(gè)方程解出q3 ，依次類推 由于實(shí)際上流域匯流并不嚴(yán)格遵循倍比和疊加假定，實(shí)測資料及推算的凈雨也具有一定的誤差，分析法求出的單位線縱坐標(biāo)有時(shí)會(huì)呈鋸齒

44、狀，甚至出現(xiàn)負(fù)值。這種情況下應(yīng)對單位線作光滑修正，但應(yīng)保持其總量為10mm 。3 、單位線的時(shí)段轉(zhuǎn)換 單位線是有一定時(shí)段長的。凈雨時(shí)段長必須和單位線時(shí)段長一致，當(dāng)兩者不一致時(shí)，可通過 S 曲線對原單位線進(jìn)行時(shí)段轉(zhuǎn)換。 S曲線就是單位線各時(shí)段累積流量和時(shí)間的關(guān)系曲線。由一系列單位線加在一起而構(gòu)成，每一條單位線比前一條單位線滯后t小時(shí)。因時(shí)段凈雨量連續(xù)不斷，則地面徑流量不斷累積，至某一時(shí)刻，全流域凈雨量參加匯流以后，徑流量就成了不變的常數(shù)，其形狀如S。如圖 3-27 所示。 圖 3-27 S 曲線示意圖 圖3-28(A)中，曲線a即q(t0，t) 是t0 時(shí)段內(nèi)10 mm 凈雨在流域出口斷面形成的

45、流量過程。將已知時(shí)段為t0的單位線q(t0，t)轉(zhuǎn)換成時(shí)段為t的單位線q(t，t) 的 步驟 如下： （1） 根據(jù)時(shí)段為t0的單位線q(t0，t) 得到時(shí)段為t0的S曲線S(t)。即：如圖3-28(A)中，由曲線a得到曲線b，這只需將多條依次滯后1個(gè)t0的q(t0，t) 的同時(shí)刻縱坐標(biāo)相加即可實(shí)現(xiàn)。 說明：由S 曲線的概念知，若在圖3-28 (A) 中增加一條曲線c(它與曲線b的差別是向后平移了1個(gè)時(shí)段t0) ，則同時(shí)刻曲線b曲線c的縱坐標(biāo)相減就回到曲線a，即：q(t0，t)=S(t)-S(t-t0) 。 （2） 將兩條時(shí)段為t0的 S 曲線繪在同一張圖上，并錯(cuò)開欲求單位線的時(shí)段長t ，如圖3

46、-28(B)所示。兩條S曲線同時(shí)刻縱坐標(biāo)的差S(t)-S(t-t) ，就是t時(shí)段內(nèi)強(qiáng)度為的凈雨所形成的流量過程線，即圖3-28 (B)中的曲線e，其總量等于 。 （3） 由于單位線應(yīng)保持總徑流量為10mm，所以將各縱坐標(biāo)差S(t)-S(t-t) 分別乘以 ，就得時(shí)段為t 的單位線。用數(shù)學(xué)公式表示為： 最后得到的曲線f就是時(shí)段為t的單位線q(t，t)，其總量=10mm 。（）（）圖 3-28 單位線時(shí)段轉(zhuǎn)換示意圖 4 、單位線存在的問題及處理方法 單位線的兩個(gè)假定不完全符合實(shí)際，一個(gè)流域上各次洪水分析的單位線常常有些不同，有時(shí)差別還比較大。在洪水預(yù)報(bào)或推求設(shè)計(jì)洪水 時(shí)，必須分析單位線存在差別的原

47、因并采取妥善的處理辦法。 （1）、凈雨強(qiáng)度對單位線的影響及處理方法 在其他條件相同的情況下，凈雨強(qiáng)度越大，流域匯流速度越快，由此洪水分析出來的單位線的洪峰比較高， 峰現(xiàn)時(shí)間也提前；反之，由凈雨強(qiáng)度小的中小洪水分析單位線，洪峰低， 峰現(xiàn)時(shí)間也要滯后。針對這一問題，目前的處理方法是：分析出不同凈雨強(qiáng)度的單位線，并研究單位線與凈雨強(qiáng)度的關(guān)系。進(jìn)行預(yù)報(bào)或推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)，可根據(jù)具體的凈雨強(qiáng)度選用相應(yīng)的單位線。（2）、凈雨地區(qū)分布不均勻的影響及處理方法 同一流域，凈雨在流域上的平均強(qiáng)度相同，但當(dāng)暴雨中心靠近下游時(shí)，匯流途徑短，河網(wǎng)對洪水的調(diào)蓄作用減少，從而使單位線的峰偏高，出現(xiàn)時(shí)間提前；相反，暴雨中心在上

48、游時(shí)，大多數(shù)的雨水要經(jīng)過各級河道的調(diào)蓄才流到出口，這樣使單位線的峰較低，出現(xiàn)時(shí)間推遲，如圖3-29 所示。針對這種情況， 應(yīng)當(dāng)分析出不同暴雨中心位置的單位線，以便洪水預(yù)報(bào)和推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)，根據(jù)暴雨中心的位置選用相應(yīng)的單位線。 圖 3-29 長江三峽區(qū)間單位線按暴雨中心分類圖當(dāng)一個(gè)流域的凈雨強(qiáng)度和暴雨中心位置對單位線都有明顯影響時(shí)，則要對每一暴雨中心位置分析出不同凈雨強(qiáng)度的單位線，以便將來使用時(shí)能同時(shí)考慮這兩方面的影響。 5 、單位線的應(yīng)用 動(dòng)手算一算 如已知時(shí)段凈雨量和單位線，即可求得流域出口斷面的流量過程。具體步驟是先將時(shí)段凈雨量乘單位線縱標(biāo)所得的部分流量過程疊加，再加上前期洪水退水及基流，

49、就得出口斷面的總流量過程。 某流域一場降雨產(chǎn)生三個(gè)時(shí)段凈雨，且已知流域Dt=6h 的單位線，見表3-6。試推求流域出口斷面流量過程。 表 3-6 單位線推流計(jì)算表（F=3391km2） 時(shí)間 日時(shí) 地面凈雨 h (mm) 單位線 q(t) (m3/s) 部分地面徑流(h/10)q(t) 地面徑流 Qs(t)(m3/s) 地下徑流 Qg(t)(m3/s)出口斷面流量過程 Q(m3/s) h1=19.7h2=9.0 h3=7.0 23.08 0 0 0 20 20 23.14 19.7 44 87 0 87 24 111 23.20 9.0 182 358 40 0 398 24 422 24.0

50、2 7.0 333 656 164 31 851 24 875 24.08 281 554 300 127 981 30 1011 24.14 226 445 253 233 931 30 961 24.20 156 307 203 197 707 30 737 25.02 121 238 140 158 536 26 562 25.08 83 164 109 109 382 26 408 25.14 60 118 75 85 278 26 304 25.20 40 79 54 58 191 26 217 26.02 23 45 36 42 123 24 147 26.08 11 22 21 28 71 24 95 26.14 6 12 10 16 38 24