第2章：产流预报资料.
第2-2章-流域产流
WM ' b WM ' ) d (1 ) WMM WMM
WMM WM ' b 1 WMM (1 ) | 0 1 b WMM
WMM 1 b
流域蓄水容量曲线
2.6 蓄满产流
降雨产流量计算(蓄满) P分布均匀
第1个时段： 初始土壤含水量W01=0；蒸发量 E1；降雨量P1 R1、I1、 1 第2个时段： 初始土壤含水量W02= I1 ；蒸发 量E2；降雨量P2 R2、I2、 2 WMM有上限，降水总量达到 一定深度后全流域产流。
0
1.0
代入蓄水容量曲线 可得0
1 (1
WM ' b ) WMM
2.6 蓄满产流
降雨产流量计算(蓄满) 当A+PE<WMM时（局部产流）
A PE
当A+PE>WMM时（全流 域产流）
R dPE
A PE
A
(1 )dWM '
R PE (WM W0 )
A W0
0
1.0
2.6 蓄满产流
降雨产流量计算(蓄满)
WMM
同 WM
A
0
(1 )dWM '
WMM 1 b
WM' WMM
W0 (1 ) dWM '
0
(1
0
A
WM ' )dWM ' WMM
A W0
WMM WMM A (1 )b 1 1 b 1 b WMM WMM A [1 (1 )b 1 ] 1 b WMM A WM [1 (1 )b 1 ] WMM W0 b1 A WMM [1 (1 ) 1 ] WM
第2章_04_05-产流模型
Wm
Wmm
a
1 1 b W a Wmm 1 1 Wm
W
1.0
29
建立降雨径流关系
Wm
Wmm
当 PE a Wmm 时，
R
a PE
a
dWm
1 b
PE
R
a
W
1.0
a PE R PE W Wm Wm 1 W mm
水文预报
Hydrologic forecasting
1
流域产流
第四节 实测径流分析
实测径流分析的内容
根据一场实测的流域出口断面的流量过程，计 算相应的径流深、地面径流深、地下径流深。 Qs
Q
Rs
Qg
t
Rg
t t
2
实测径流分析
一、退水曲线分析 退水曲线是划分地面径流和地下径流的工具。 退水曲线反映流域的退水规律，不同流域有不 同的退水曲线。 1、退水指数方程
30
建立降雨径流关系
Wm
当 PE a Wmm 时，
PE
R
a PE a
Wmm
R
(a PE Wmm ) dWm
a
W
1.0
R PE W Wm
31
建立降雨径流关系
降雨径流关系图的作图过程：
Wm
P
R2
W
PE2
PE1 R1
a
W
1.0
R1
R2
R
蓄水容量曲线
2、面产流模型 事实上，因流域面较大，流域各处自由水蓄水 容量不同，故实际计算时，采用自由水蓄水容量 分布曲线，进行三种水源的划分。 仿照流域蓄水容量分布曲线，流域自由水蓄水 容量分布曲线的指数方程：
水文预报(第二章 流域产流-蓄满产流)
0.2
5.8
5.0 5.2 5.4 6.9
10.29.6 9.0 源自.4 7.80.80.6 0.6 0.6 0.7
河北工程大学水电学院
Hydrological Forecasting
一层模式适用于土壤含水量较大的情况。
一层模式未考虑土壤水分垂向分布，对久旱之 后的小雨，因土壤水分少，计算的总蒸发量明显 偏小。
1970.8.13
1970.8.14 1970.8.15 1970.8.16 1970.8.17
0.2
5.8
5.0 5.2 5.4 6.9
8.3
7.5 6.9 6.3 5.7
0.2
0 0 0 0
0.8
0.6 0.6 0.6 0.7
1.0
0.6 0.6 0.6 0.7
河北工程大学水电学院
Hydrological Forecasting
下垫面 underlaying surface
地形、地质、土壤、植被等。
河北工程大学水电学院
Hydrological Forecasting
二、流量过程线分析 不同流域的降水，经产汇流形成的流量过程线具 有不同的特征。 流量过程线形状不对称系数
Q m3 / s
3
Q m3 / s
150
2
1 0
100
2、产流机制的分析
根据流域产流所表现出来的特点（结果）以及 影响产流过程的因素（原因），分析一个具体流 域所属的产流模式。 河北工程大学水电学院
Hydrological Forecasting
3、产流机制分析的主要内容 影响产流过程的主要因素：气候、下垫面等。
气候 climate
降水、蒸发、气温、湿度、风速风向等。
第2章：产流预报
R＝P E WP WS W R交 R引 R其它
水文预报
4
R＝P E WP WS W R交 R引 R其它
水文预报
5
由于植物截留和地面填洼蓄水与耗于蒸散发的土壤蓄水一样，对降雨 产流来讲都是一种损失，只不过各种滞蓄(例如：植物截留，土壤滞蓄。 坑洼填蓄等)对产流引起的影响机制与消耗机制各不相同。 但对于一般的天然流域，如果其植物截留量和地面坑洼蓄水量不大， 常把这三种蓄量合并作为土壤蓄水量来处理。 如果研究的是闭合流域，且无大的跨流域引水工程和其他影响流域水 量增减的因素，则式(3—1)可表达为
水文预报
25
Pg23
Байду номын сангаас
水文预报
26
Pg22
水文预报
27
流域降雨产流量预报方案的建立是以实测资料为 依据，所用资料有降雨量、蒸发量和流量。一次 洪水流量过程中的水量通常由三部分水量组成： ⑴上次洪水的退水水量； ⑵本次降雨形成的洪水地面径流水量； ⑶本次降雨形成的洪水地下径流水量。 实测径流分析的目的是把本次降雨形成的洪水分 出来（次洪分割）以及本次洪水中的地面径流和 地下径流分出来（径流成分分割）。
水文预报
3
流域产流量计算基于水量平衡。 若把流域视作一个系统，降雨量作为系统的输入，蒸散发量 和出口断面流量为其输出，则流域蓄水量就是系统的状态变 量。 若是一个不闭合流域，还存在与邻近流域的水量变换，交换 导致流域水量增加的为输入，反之为输出。 跨流域引水的流域，水量平衡方程中还应考虑引出或引入的 水量。 因此，流域产流量计算的水量平衡方程可表示为
⑷当WU P EP，WL C ( EP EU )时 EU WU P, EL WL , ED C ( EP EU ) EL
第2章_06-07蓄满产流计算
水源划分
Pe
二水源产流模式
R ＝ R g+ R s
Rs fc Rg
潜 水
水源划分
蓄满产流面积的变化有如下特点： 土壤缺水小、先蓄满的地方先产流 产流面积随着降雨继续而不断增大 产流面积大小与降雨量和初始土壤含水量
有关，与降雨强度无关。
水源划分
Fr ＝ R / Pe
R
Pe
Wm
W0
0
Fr
t
4.4 超渗产流计算
【Problem】
流域上每次降雨的强度并非在持续大于下渗率，不能保证
充分供水条件；其次是初始土壤含水量不等于0，因此，每次 降雨实际下渗曲线是不同的。
解决方法是将下渗率随历时变化的曲线f(t)转换 成随土壤含水量W变化的曲线f（W ）
W F
dt 满产流
R
包
Wm-W0
气
降 水
P
带
W0
计算公式
R = P -(Wm- W0)
潜 水
蓄满产流计算示意图
蓄满产流
1蓄满产流
当流域土壤含水量达Wm时的产流状态为全流域产流
或称全面产流，产流量R = P-(Wm- W0) 。
但当降雨量尚未达到流域的Wm值时，由于包气带各处厚
度不一致，各点蓄水容量也不相同，因而在局部地区也 会产生径流，这种产流状态称之部分产流，然后逐步过 渡到全面产流。
K I 壤中流的出流系数
Rs
Sm
Rg K g Sm
K g 地下径流的出流系数
S
RI
Rg
自由水蓄水库
当 R S Sm 时，
Rs 0
RI K I ( R S )
Rg K g ( R S )
第二章 流域产流 (2)
流域蓄水容量曲线
流域平均蓄水容量WM（按y轴积分）
1 (1
WM ' WMM )
b
WMM
WM
WM
0
WMM
(1 ) d W M '
WM ' WMM
WMM
0
(1
) dW M '
WM ' WMM
b
W M M
0
(1
WM ' WMM
) d (1
b
)
WMM 1 b
0.3
0.35
0.4
0.45
二、下渗曲线
下渗能力随时间的变化过程线，称 为下渗能力曲线，简称下渗曲线。 以fp(t)~t表示。 渗的水量用累积下渗量Fp随时间的 增长曲线来表示：Fp(t)~t。
（一）物理概念公式(Green-Ampt公式）：
f K (Z
f :
简 化
f
h )/ Z
f
入渗速率 地面积水深度 湿润锋面的毛管压力
干旱和半干旱地区的地下水埋藏很深，包气 带可达几十米甚至上百米，降水不易使包气 带蓄满，下渗的水量一般不会产生地下径流。 只有降水强度超过下渗率时才有地面径流产 生，地下径流量RG很少。这种产流方式，称 为超渗产流。
一、超渗产流模型原理
0
RS= PE-F PE>F F的确定是关键 --下渗速率fc
b 1
A
W0 0 p 1.0
A WMM
b 1
A
[1 (1
) ]d W M '
b
PE
)
b 1
第2章_06-07蓄满产流计算
b反映流域内蓄水容量空间分布 不均匀性的参数，取值范围一般
0
为0.2-0.4
W 'mm
Wm
1.0
流域蓄水容量曲线
Wm
Wmm 0
(1
)dWm
Wm
Wmm 1 b
初始蓄水量W0与A值
流域初始蓄水量W0对应于蓄水容量曲线的A值
W0
A
0
(1
)dWm
1 (1 Wm )b
4.4 超渗产流计算
二、初损后渗法
初损后渗法是把实际下渗过程简化为初损后渗 两阶段。
初损是大量产流以前的降雨总损失量，包括植 物截留，填洼和下渗水量，以流域平均深度表示。
后渗（损）是流域产流以后的下渗水量，以平 均下渗率表示。
一次降雨所4.形4成超的渗径产流深流可计用算下式表示：
R ＝ P - Io – ftR - P0
当 R S Sm 时，
Rs 0 RI KI (R S) Rg Kg (R S)
R Rs
S RI
Rg 自由水蓄水库
26
第2章 流域产流 第7节 超渗产流计算
超渗产流计算
定义——超渗产流模式
干旱地区的地下水埋藏很深，包气带可达几 十米甚至上百米，降水不易使包气带蓄满，下渗 的水量一般不会产生地下径流。只有降水强度超 过下渗率时才有地面径流产生。这种产流方式， 称为超渗产流。
式中, P－次降雨量；Io－初损量；f－平均后渗率；tR－后渗 历时；Po －后期不产流的雨量。
P
任务
R
I0
f ftR
P0
t0
tR
t’
初平 损均 分后 析损
chr2 7-8流域产流for05shuiwen
三、参数确定
1.水量平衡法确定参数
(3)步骤
∑P − ∑TR×Q = ∑FΔt +V
i i i t i =1 i =1 i =1
t
t
t
水 平 量 衡 单 蓄 关 一 泄 系
Vt = f (Qt )
1)假设参数计算F 2)平衡方程算V 3)点(Vi,Qi)关系图 4)看关系图是否单一,如单一参数 寻找结束,否则继续下一步 5)根据(Vi,Qi)关系图形状修改参数 重新计算F,转2继续循环, 直到(Vi,Qi)关系图单一为止
2.人机交互率定
Wanilyfor05水文
三、参数确定
2.人机交互率定
假设参数
1)假设参数 2)模型算RC 3)比较误差R-RC,如误差小 寻找结束,否则继续下一步 4)根据误差R-RC修改参数, 转2继续循环, 直到误差R-RC满足要求为止
修正 参数
模型计算RC
比较误差R-RC 不满意
二、下渗模式 3.成因简化公式
(4)关系物理化
FM = FC(α0 +α1D)
FM D=0 = FC
α0 =1
Fmax − FC 1 α1 = FC WM
FM D=WM = Fmax
Wanilyfor05水文
二、下渗模式 3.成因简化公式
(4)关系物理化
Wanilyfor05水文
KF=1.0 RC 6.0 11.0 11.7 7.9 9.15 e -3.6 -5.0 -7.0 -5.0 -5.15
R 2.4 6.0 4.7 2.9 4.0
Δ
三、参数确定
3.人机交互率定举例
Wanilyfor05水文
河海大学水文预报第一、第二章复习
第7节 超渗产流
概念
第8节 混合产流
概念 产流模型建立 （1）资料准备 （2）次洪Ro计算 （3）参数确定（人机结合调试方法） （4）误差讨论
第4章：流域汇流预报
概念：流域汇流是研究流域上地表径流、壤中流 和地下径流如何汇集为出口断面流量过程。 流域汇流分阶段：坡地汇流、河网汇流。 分阶段 （1）坡地汇流：不同水源 （2）河道汇流：无不同水源 各阶段水流的调蓄特点。 影响R～I的因素
等流时线法
等流时线法概念。 如何绘出流域等流时线并求出时间面积 曲线。 等流时线法与单位线法的区别。 等流时线法的前提条件。 等流时线法优缺点。如何改进？ 克拉克法基本思想。
地下径流汇流计算
水文上实用的方法是从地下水水量平衡出发建立的线 性水库演算法。水量平衡与蓄泄关系为：
dW IQE dt W KQ
基于上面两式的地下水汇流计算有马斯京根法： x=0， 演算系数如下
C0 C1 0.5t /( K 0.5t ) C2 (K 0.5t ) /( K 0.5t )
和出流系数法：
Q WKp 式中，地下水出流Q为时段均值，地下水蓄量W为时段 K r 为消退系数， K p 为时段出流系数， K p =1- K r， 初值， 可以根据实测的退水流量资料求得。
水文预报
第一、第二章复习
第1章 降雨产流量预报
蓄满产流与超渗产流 产流方式论证 在湿润及半湿润地区，植被较好，表土的下渗能力很强，一 般的雨强难以超过。由于湿润，地下水位较高，包气带缺水 量不大，易于被一次降雨所满足。这种产流方式的特点是降 雨与总产流量的关系只决定于前期土湿，与雨强无关，叫做 蓄满产流。 在我国干旱地区，特别在植被较差处，雨量稀少，地下水埋 藏深，且包气带下部常为干。由于包气带缺水量大，一般降 雨不可能使包气带达到田间持水量。但植被差，土质贫瘠， 下渗能力低。产流的方式主要是雨强超过渗强而形成地面径 流，成为超渗产流。 有些地区产流方式比较复杂，表现出过渡性，蓄满及超渗兼 有。
水文水资源教程-水文情报预报试题库(附答案)
第一章 河道洪水预报一、填空题：1、描述洪水波运动的特征量有 附加比降 、 位相 、 相应流量 、 波速 。
2、依据圣维南方程组的动力方程中各项作用力的对比关系，可忽略某些次要项，根据简化的情况，可将洪水波分成 运动波 、 扩散波 、 惯性波 和 动力波 。
3、如图为三种简单入流函数的图形，其名称依次为：将它们依次输入系统所形成的响应函数依次为：（a ） S （t ）曲线 (b) U （t ∆，t ） (c) U （0，t ）4、用单位入流函数和单位矩形入流函数来表达一般的入流过程时，其精度取决于 矩形条块的底宽 。
5、附加比降∆i 是洪水波的主要特征之一,稳定流时, ∆i =0；涨洪时, ∆i __>0__ ；落洪时，∆i _<0__。
6、洪水波在传播过程中不断发生形变，洪水波变形有两种形态, 即_展开__和__扭曲___。
造成洪水波变形的原因一般有 洪水波本身的水利特性 、 洪水波传进的边界条件 、河段旁侧的入流 、 。
7、常用的河段洪水预报方法有 相应水位（流量法） 、 流量演算法 。
8、天然河道槽蓄曲线的类型有 单值关系 、 顺时针绳套 和 逆时针绳套 。
9、某河段1989年8月12日发生一次洪水，12日15时上游站洪峰水位为 137.21m,此时的下游站水位为69.78m ，13日8时该次洪水在下游站的洪峰水位。
为71.43m,故该次洪水的上、下游相应水位,传播时间,下游站同时水位分别为___137.21m 、 _______71.43m_______、 ______17h 、 ___69.78m_ 。
10、马斯京根法的假定是示储流量与槽蓄量成线性关系 、 示储流量与入流、出流量成线性关系 。
11、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是_蓄量常数K 、 __河槽调节能力参数X 。
12、对同一河段而言,大洪水的传播时间较____短 _ ，小洪水的传播时间较 _____长 。
第二章 降雨产流量预报
= Q e
0
t / k
流域平均退水曲线
Qt
地下水退水曲线
流域平均退水曲线
Q
地下水退 水曲线
Qt+1
前后时段流量关系图 退水曲线图
t
14
实测径流分析 第四节 实测径流分析
(三) 组合退水曲线 三
Q
lnQ
平均退水曲线
下包线
地下水退水曲线
t
t
15
实测径流分析 第四节 实测径流分析
二、次洪径流深的计算 利用流域退水曲线，分割洪水过程线， 利用流域退水曲线，分割洪水过程线，计算次洪径流深 。 （一）平割法
流域平均自由水蓄积容量: 流域平均自由水蓄积容量
33
第六节 蓄满产流模型 若初始自由水蓄量为S 若初始自由水蓄量为S1
34
第六节 蓄满产流模型 3.水源划分 水源划分
当PE+AU<Smm 时
-(S+S1)
PE-(Sm-S1)
35
第七节 超渗产流模型
36
第七节 超渗产流模型 一、超渗产流模型原理 1.产流模型 产流模型
8
第三节 流域蒸散发量计算
三、水面蒸发量估计 水面蒸发量Eo通常由蒸发皿实测资料而得 水面蒸发量 通常由蒸发皿实测资料而得 （一）水库水量平衡法 （二）空气动力学法 （三）彭曼公式
9
第三节 流域蒸散发量计算
四、流域蒸发量计算 （一） 裸土蒸发过程 在一定的气象条件下，裸土从饱和到干燥的蒸发过程大体呈现三个阶段 在一定的气象条件下，
11
3．三层蒸发模型 上层土壤蒸发 下层土壤蒸发 深层土壤蒸发 土壤土壤蒸发
第三节 流域蒸散发量计算
EU EL ED E= EU+ EL+ED
水文预报试题库(2017年培训班)
第一章 河道洪水预报一、填空题：1、附加比降∆i 是洪水波的主要特征之一,稳定流时, ∆i _________；涨洪时, ∆i _______ ；落洪时，∆i ______。
2、洪水波在传播过程中不断发生形变，洪水波变形有两种形态, 即________和_________。
造成洪水波变形的原因一般有 、 、 、 。
3、常用的河段洪水预报方法有 、 。
4、天然河道槽蓄曲线的类型有 、 和 。
5、某河段1989年8月12日发生一次洪水，12日15时上游站洪峰水位为 137.21m,此时的下游站水位为69.78m ，13日8时该次洪水在下游站的洪峰水位。
为71.43m,故该次洪水的上、下游相应水位,传播时间,下游站同时水位分别为____________ 、 ______________、 ______________ 、 _____________ 。
6、马斯京根法的假定是 、 。
7、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是_____________ 、 _____________ 。
8、对同一河段而言,大洪水的传播时间较______ _ ，小洪水的传播时间较 _______ 。
9、相应水位是指______________________________________________ _；同时水位是指_______________________________________________ 。
10、示储流量是指_______________________________________________ 。
11、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是__________________, __________________ 。
12、河段相应水位(流量)预报的预见期为____________________________ _。
13、当实际河长L 大于特征河长 时,该河段的槽蓄曲线形状为_________________________。
水文预报 第二章 流域产流
地下水埋深
地下水埋小的，潜水位经常保持在毛细管作用 范围内，则土壤含水量能持久地得到补充，蒸发 均匀；反之，地下水埋深大，则蒸发率减小的变 化幅度大。
16
影响土壤蒸发的因素
土壤结构
团粒结构的土壤，蒸发量小；非团粒结构的土壤 ，蒸发量大。
土壤色泽
土壤色泽改变土壤表面反射率，从而影响蒸发 。土壤颜色愈深，蒸发量愈大。棕色土壤的蒸发 量比白色的大19％，黑色土壤的蒸发量比白色的 大32％。
21
流域蒸发能力的确定
因此，水面蒸发折算系数为改进后的E601型蒸 发器的蒸发量与其它蒸发仪器观测的蒸发量的比 值：
E E 601 Kc E器
实际计算中，水面蒸发折算系数的取值常按不 同时段（月、年、冰期、汛期、非汛期等）来划 分。
22
流域蒸发
三、流域蒸发量推求 流域蒸发量计算方法有两类：水量平衡法；模 式计算法。 （一）水量平衡法 根据降水、径流、流域蓄水量变化等资料估算 总蒸发量。 在资料充分而可靠的条件下，推求多年平均总 蒸发量，精度较高。但随着计算时段的缩短，运 用这种方法，要正确给定时段始末的流域蓄水量 是有困难的。
退水曲线的方程 Q Q0 e t / K
Q0 起退流量
K 流域水流平均汇流时间。
36
退水指数方程
Q
Q0
Qt
t
退水曲线 或 退水曲线
Qt 1
Qt t Qt e t / K C g Qt
C g 流量消退系数。
37
退水指数方程
求流域退水曲线的方法—最小二乘法： step1、选定 t ，在多场实测流量过程的退水 Qi 段上取n对流量（ Q i 、 ），i 1,2, L , n 。
第二章流域产流预报2共28页
蒸发潜热（λ）：单位水量蒸发到空气中所需的能量。
凝结潜热（λ）：单位水量从空气中凝结返回水面所释放的能量。λ是温度
（t in oC）的函数：
λ=2491-2.177t（J/g）
蒸发能力：充分供水条件下，单位时间从单位面积逸散到大气中的水分子
与从大气中返回蒸发面的水分子数之差值
饱和水汽压（kPa):在一定温度下，空气含水量达到饱和时的水汽压。是
流域水量平衡原理
闭合流域 非闭合流域
非闭合流域水量平衡
水量平衡方程式：
R=P-E-WP-WS- ΔW±R交±R引±R其他
In: P(降水) Out: E(流域蒸散发量)
WP(植物截留量)
一般植被条件：<10mm 发育完好的森林：次洪降雨量的15%~25%
中等或平缓山坡：5~15mm
WS(地面坑洼储水量)
河流
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：研究流域上降雨扣除植物截留、填洼、蒸发、下渗等 损失，形成净雨量（包括坡面流、壤中流和基流）的计算方法；
汇流计算：研究净雨沿地面和地下汇入河网，并沿河网汇集形成 流域出口断面径流。
第1节 概述
流域产流量计算
C S q t( t t B ) 3 (q t( t t B ) 2 ) 3 2
Cs—不对称系数 qt—比例过程线的纵坐标 tB—过程线重心的时间 t—时间
Cs=-0.0099
Cs=0.7
气候、地理和下垫面特征分析
气
长年干旱、蒸发量大、土壤缺水量大－超渗产流
候 湿润地区，土壤缺水量少－蓄满产流
ΔW土壤蓄水量变化
R(径流量)
耕地：10~40mm 平整的土表面：<10mm
流域产流 ppt课件
Cs=-0.0099
Cs—不对称系数 qt—比例过程线的纵坐标 tB—过程线重心的时间 t—时间
Cs=0.7
13
PPT课件
2.2 产流机制分析
2.气候、地理和下垫面特征分析
气候 下垫面 地理位置
蓄满产流
超渗产流
混合产流
湿润地区，土壤 缺水量少
长年干旱、蒸发 量大、土壤缺水 量大
土壤颗粒大、质 植被差、土壤颗
总径流量：R=Rs。 水量平衡平衡方程：
R=P-E-(We-W0) 10
PPT课件
2.2 产流机制分析
产流机制论证方法 流量过程线分析 气候、地理和下垫面特征分析
1.流量过程线分析 地面与地下径流向流域出口断面运动过程中，因流经的介
质和路径不同，所受流域的调蓄作用不同，反映在流域出 口断面的流量过程线（Q~t）的涨落特征上有明显差异， 为流域产流方式的论证提供信息。 超渗产流和蓄满产流最本质的差别是：在一次洪水过程中， 超渗产流没有或基本没有地下径流，蓄满产流地下径流比例 大
机制的不同。因此，根据流域的自然地理和气候特征，对 复杂的流域产流物理过程进行必要的概化描述，是建立数 学模型的前提。为简化模型结构，把降雨产流过程概化为 超渗产流和蓄满产流两种基本模式。
9
PPT课件
2.2 产流面（包括地面和包气带）作用之后对降 水的再分配的过程。因此，不同的下垫面条件对应不同的流域产流机制，从 而进一步影响到整个流域径流发展的过程也不相同。
地疏松、植被好、 粒细、地下水埋
地下水埋深浅
深大
长江以南地区：
年降雨量 >1000mm，年 径流系数>0.4
西北干旱地区：
年降雨量 <400mm，年径 流系数<0.2
水文预报重点总结(河海)
水文预报重点总结一、选择题 二、填空 三、简答 四、计算 五、综合分析第2章 降雨产流量预报1.降雨径流预报：研究流域内一次降雨将产生多少径流量、径流量的时程分配及径流成分的划分。
2.3.两种产流方式特点和区别: 蓄满产流:1）概念：在湿润及半湿润地区，植被较好，表土的下渗能力很强，一般的雨强难以超过。
由于湿润，地下水位较高，包气带缺水量不大，易于被一次降雨所满足。
这种产流方式的特点是降雨与总产流量的关系只决定于前期土湿，与雨强无关，叫做蓄满产流。
单点产流公式： 2）基本原理：任一地点上，土壤含水量达蓄满（即达田间持水量）前，降雨量全部补充土壤含水量，不产流；当土壤蓄满后，其后续降雨量全部产生径流。
超渗产流:1）概念：在我国干旱地区，特别在植被较差处，雨量稀少，地下水埋藏深，且包气带下部常为干。
由于包气带缺水量大，一般降雨不可能使包气带达到田间持水量。
但植被差，土质贫瘠，下渗能力低。
产流的方式主要是雨强超过渗强而形成地面径流，成为超渗产流：当当 有些地区产流方式比较复杂，表现出过渡性，蓄满及超渗兼有。
2）基本原理：当PE<=F ，RS=0，当PE>=F ，RS=PE —F ，一般，干旱地区降雨强度大，历时短，E 可忽略，PE 可由P 代替。
0()R P E WM W =---:,0;s g i f R i f R >=-=:0s g i f R R <==4.蒸发关系概化：流域蒸散发有：土壤蒸发E S (影响最大)、植物散发E PL 、水面蒸发E W 流域蒸发影响因素：（1）气象要素：太阳辐射、气温、风速、湿度、水汽压等;（2）植被覆盖：覆盖率、植被种类、植被生长季节等;（3）地貌特征：水面、陆面、都市区、朝阳坡、背阴坡;（4）土质：沙地、粘土、土质空隙度等; （5）土湿5.一层、三层蒸发模型：一层蒸发模式：E S =E S (E P ，W)三层蒸发模式：上土层（EU, WU,WUM ）蒸发量：EU=E P下土层（EL, WL,WLM ）蒸发量：EL=E P .WL/WLM 深土层（ED, WD,WDM ）蒸发量：ED=C.E P 土壤蒸发量：E=EU+EL+ED (同时刻相加） 1)当WU+P>=E P ,EU=E p ,EL=0,ED=0;2)当WU+P<E P , WL>=C.WLM,EU=WU+P,EL=(E P -EU)*WL/WLM,ED=0; 3)当WU+P<E P , C.(E P -EU)<=WL<C.WLM, EU=WU+P,EL=C*(E P -EU),ED=0; 4)当WU+P<E P , WL<C.(E P -EU),EU=WU+P,EL=WL,ED=C*(E P -EU)-EL. 6.K 值的确定：K C （蒸散发折算系数：E P ＝K C *E 0）：反映水面与陆面蒸发的差异K 1；反映水面与陆面所在地理位置差异K 2；E 0如是器皿蒸发量，反映器皿与水面差异K 3。
工程水文学流域产流
第二章对径流的形成过程作了定性的描述，本 章从定量的角度阐述降雨形成径流的原理和计 算方法，它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。
降雨P(t) 蒸发E(t) 数量上相等 产流计算
净雨R(t)
汇流计算
流域出口断面 径流过程Q(t)
一. 流域产汇流计算基本内容
一、下渗曲线法
用实测的雨强过程i~t,扣除下渗过程fp~他， 即可得产流量过程R~t。
不稳定下渗和 稳定下渗阶段， i>f，产流R i<f，下渗损失 后损
初渗阶段，降 雨全部损失， 不产流。 i0<f, i0 初损。
点降雨量用以下几个特征值描述： ① 降雨量（Rainfall volume ） 为一定时段内降落到地面上的总雨(mm=mm3/mm2)； ② 降雨历时（Rainfall volume） 一次降雨所经历的时间(day或h)； ③ 降雨强度（Rainfall intensity) 为单位时间内的降雨量(mm/min或mm/h)；
Q(m3/s) B
本次降雨形成的径流过程
H
前期 洪水 未退 完的 部分
C
I
A
E
F G
深层地下径流（基流）
D t(h)
二.径流量计算 （一）降雨场次划分
降雨场次的划分一定要与洪水场次的划分相对应。
如图5.10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。
如何来表示流域的土壤含水量？ 前期影响雨量Pa、流域的蓄水量W
1.反映全流域前期土壤湿润状况的指标
①雨前流域的蓄水量W0（应用水量平衡法计算） ②流域出口径流过程线的起涨点相应的流量（起涨 流量Q’) ③前期影响雨量Pa
水文预报考试重点
第一章绪论1、水文预报：根据已知的信息对未来一定时期内的水文状态做出定性或定量的预测。
2、水文预报内容：洪水预报、旱情预报、估计径流预报、融雪径流预报、冰清预报。
第二章降雨产流量预报1、非闭合流域水量平衡式R=P-E-W P-W S- Δ W±R交±R引±R其他闭合流域的水量平衡式R t=P t-E t+W t-W t+12、超渗产流和蓄满产流区别：超渗产流在一次洪水过程线中没有或者基本没有地下径流，而蓄满产流的地下径流比例大。
3、地面径流和地下径流形成流量过程线区别：地面径流的运动路径短，汇集速度快，受流域的调蓄作用小，流量过程线呈陡涨陡落，对称性好；地地下径流的水流汇集过程运动于土壤空隙中，流速小，受流域的调蓄作用大，流量过程线呈缓涨缓落变化，时间上滞后于地面径流。
4、不对称系数计算要求： 1）进行过程线转化2）孤立洪水，不适用于复式洪水5、产流方式论证中综合分析内容及含义综合性分析表层土质结构疏松、不易超渗密实、易超渗缺水量小、易蓄满大、不易蓄满地下径流比例大比例小产流与降雨特征关系与降雨量关系密切与降雨强度关系密切6、影响土壤蒸发主要因素？土壤蒸发三阶段特征？1）因素：气象因素、土壤供水条件、土壤结构2）特征：第一阶段：θ>= θc1（田间持水量）蒸发主要发生在土壤表层，表层土壤因蒸发而减少的水量通过毛管作用由下层得到充分补充,主要取决于气象因素,蒸发量等于流域蒸发能力第二阶段：（毛管断裂含水量）θc2<θ<θc1 ，E继续，θ减小，上层土壤毛管水开始断裂，随着θ减小，毛管水断裂程度越来越严重，下层对上层供水速率变慢，蒸发受气象因素和土壤含水率影响第三阶段：θ<=θc2 毛管输送水分完全破坏，只能以膜状水或气态水形式移动，速度慢，数量小，E小而稳定，取决于气象因素和地下水的埋深7、 KC包含哪几方面影响？：1）反应水面与陆面蒸发的差异K1 2）水面与陆面所在的地理位置差异K23）器皿与水面的蒸发差异K38、水面蒸发量估计常用方法：水库水量平衡法，空气动力学法，彭曼公式，经验公式法10、一层、二层、三层蒸发模式优缺点三层蒸发模式计算的额蒸发量最大，二层次之，一层最小。
水文预报重点总结(河海)
水文预报重点总结一、选择题 二、填空 三、简答 四、计算 五、综合分析第2章 降雨产流量预报1。
降雨径流预报：研究流域内一次降雨将产生多少径流量、径流量的时程分配及径流成分的划分. 23。
两种产流方式特点和区别: 蓄满产流:1）概念：在湿润及半湿润地区，植被较好,表土的下渗能力很强，一般的雨强难以超过。
由于湿润,地下水位较高,包气带缺水量不大,易于被一次降雨所满足.这种产流方式的特点是降雨与总产流量的关系只决定于前期土湿,与雨强无关，叫做蓄满产流。
单点产流公式： 2）基本原理：任一地点上，土壤含水量达蓄满(即达田间持水量）前，降雨量全部补充土壤含水量，不产流；当土壤蓄满后，其后续降雨量全部产生径流。
超渗产流:1）概念：在我国干旱地区，特别在植被较差处，雨量稀少,地下水埋藏深，且包气带下部常为干。
由于包气带缺水量大，一般降雨不可能使包气带达到田间持水量.但植被差，土质贫瘠，下渗能力低。
产流的方式主要是雨强超过渗强而形成地面径流,成为超渗产流：当当 有些地区产流方式比较复杂，表现出过渡性,蓄满及超渗兼有。
2）基本原理：当PE 〈=F ，RS=0,当PE>=F ，RS=PE —F ，一般，干旱地区降雨强度大,历时短，E 可忽略,PE 可由P 代替.0()R P E WM W =---:,0;s g i f R i f R >=-=:0s g i f R R <==4。
蒸发关系概化:流域蒸散发有：土壤蒸发E S （影响最大）、植物散发E PL 、水面蒸发E W 流域蒸发影响因素：（1）气象要素：太阳辐射、气温、风速、湿度、水汽压等；(2）植被覆盖：覆盖率、植被种类、植被生长季节等；(3)地貌特征：水面、陆面、都市区、朝阳坡、背阴坡；(4)土质:沙地、粘土、土质空隙度等； （5)土湿5.一层、三层蒸发模型：一层蒸发模式：E S =E S (E P ,W ）三层蒸发模式：上土层（EU, WU,WUM ）蒸发量：EU=E P下土层(EL, WL ，WLM)蒸发量：EL=E P .WL/WLM 深土层（ED ， WD,WDM ）蒸发量：ED=C.E P 土壤蒸发量：E=EU+EL+ED （同时刻相加） 1)当WU+P 〉=E P ，EU=E p ，EL=0，ED=0;2）当WU+P<E P ， WL 〉=C.WLM ，EU=WU+P,EL=（E P -EU ）*WL/WLM ，ED=0; 3)当WU+P 〈E P ， C 。
第2讲 产汇流理论基础
填洼
§ 2.3 场地尺度产汇流过程
2.3.2 截留与填洼
填洼量的计算
最大洼地蓄量
洼地蓄量
§ 2.3 场地尺度产汇流过程
2.3.3 下渗
下渗的机理 A. 下渗的三阶段
渗润阶段：分子力 渗漏阶段：毛管力 渗透阶段：重 力
§ 2.3 场地尺度产汇流过程
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 植物散发
植物散发的影响因素 气象因素（日照、温度、湿度、风速等）； 土壤含水量
当土壤含水量充分时，植物散发达到或接近散发能力。随着土壤含 水率的减少，植物散发渐减。当土壤含水量低于凋萎含水量后，植物散 发基本停止。
植物种类和生理阶段
§ 2.2 降水及蒸散发
4、 流域蒸散发
根据蒸发面不同，流域蒸发包括：水面蒸发、土壤蒸发、植 被散发和冰雪蒸发等。通常流域内水面和冰雪覆盖面所占比 重不大，故对绝大多数流域，总蒸发主要包括土壤蒸发和植 物散发。 因此，影响土壤蒸发和植物散发的因素即是影响流域总蒸发
§ 2.1 概述
2.1.1 流域水循环/水文过程
流域水循环作为水循环特定空间范围内的一种具 体实现，是由一系列微观尺度的水循环过程嵌套 而成的。从总体上看，流域水循环包括：降水、 蒸发、下渗、及从上游到下游的过程。
§ 2.1概述
2.1.1流域水循环/水文过程
§ 2.1概述
2.1.2 产流与汇流
分类：
按蒸发面的性质
水面蒸发
土壤蒸发
植物散发
按蒸发面的供水条件
饱和面蒸发——水面蒸发、土壤蒸发
非饱和面蒸发——土壤蒸发、植物蒸发
1、 水面蒸发
一个水平的自由水面，进入水体的热能增加了水分子的动能， 使一些水分子所获得的动能大于水分子之间的内聚力时，就 能突破水面而跃入空中。 那些动能足够大的水分子，逸出水面——蒸发 一些水分子从空中返回水面，称为——凝结 从水面跃出与返回水面的水分子数量之差，就是实际观测到
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水文预报
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3 综合分析
一个流域的产流方式不是绝对的，也很难以简单的指标作定量化描述， 常需作综合性分析。下表列出了产流方式对比分析的内容。
但对于一般的天然流域，如果其植物截留量和地面坑洼蓄水量不大， 常把这三种蓄量合并作为土壤蓄水量来处理。
如果研究的是闭合流域，且无大的跨流域引水工程和其他影响流域水 量增减的因素，则式(3—1)可表达为
R＝P E W
或
Rt＝Pt Et Wt Wt1
利用上式计要解其方程，还需两个方程、关系或模式，才能获得方程的定解。
此外，在具备发布河段预报的较大流域上也常存在 着处理区间入流的问题。
水文预报
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流域产流量计算基于水量平衡。 若把流域视作一个系统，降雨量作为系统的输入，蒸散发量
和出口断面流量为其输出，则流域蓄水量就是系统的状态变 量。 若是一个不闭合流域，还存在与邻近流域的水量变换，交换 导致流域水量增加的为输入，反之为输出。 跨流域引水的流域，水量平衡方程中还应考虑引出或引入的 水量。 因此，流域产流量计算的水量平衡方程可表示为
把降雨径流过程归结为产流和汇流两个阶段及两项预报内 容是为了研究及运算的方便。
产流量计算
汇流计算
Precipitation
Runoff
Q(t)-Discharge
坡地汇流
河网汇流
水文预报
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什么情况下采用降雨径流预报？
在一些地区，没有发布河段预报的条件或预见期太 短，为了满足防洪要求，只能采用降雨径流预报的 方法。
Pg13
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水文预报
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为了定量描述洪水过程线的对称性，把实测过程转化为总量为1.0
的比例过程线（即将流量过程线纵标除次洪净雨深后所得过程线）， 见下图。
Pg13
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用下式计算形状不对称系数
3
CS qt (t tB )3 /( qt (t tB )2 ) 2
这种定量描述判别只适合于对孤立洪水的分析，复式洪水不适用。
2）如果土壤颗粒大，结构疏松、植被度高、地下水位高， 则多属蓄满产流方式。
水文预报
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根据我国的情况,气候呈明显的地带性。
长江以南的绝大部分地区，长年湿润多雨，多 年平均降雨量在1000mm以上，年径流系数大 于0.4，年蒸发量不大，属典型的蓄满产流区。
西北干旱地区的一些内陆河流域，年平均降雨 量小于40mm，年蒸发量很大，属典型的超渗 产流区。
第1节 产流量计算概述 第2节 产流方式论证 第3节 流域蒸散发量计算 第4节 实测径流分析 第5节 前期雨量指数模型 第6节 蓄满产流 第7节 超渗产流
水文预报
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产流量预报再加汇流预报就构成降雨径流预报。
产流量预报:由次洪降雨量预报产流量( 净雨量)，又称扣 损计算；
汇流预报:将产流量演变为出口断面的流量过程。
在干旱和半干旱地区，包气
带土层厚，通常的土壤缺水 量很大，经一场降雨后的补 充水量不易达田间持水量， 或很难使土层蓄满，降雨产 流量主要由雨强超过土壤入 渗率的地面径流RS组成，地 下径流量RG很少，或没有，
这种流域的产流方式属超渗 产流。
蓄满前不产流，
雨强大于地面下渗率产流，
蓄满后全部产流
雨强小于地面下渗率不产流
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气候与产流机制密切关连。
1）长年气候干燥的流域，因蒸发量大，使土壤缺水量大， 一场降雨常以超渗产流形成地面径流。
2）气候湿润地区，土壤缺水量少，多属蓄满产流。
下垫面特征，除土壤含水量外，还包括土壤物理特性、 土层结构、植被条件、地形以及地下水等因素。
1）若土壤颗粒细小，结构密实，植被度差，地下水位埋 深大，因下渗率小，多以超渗方式产生径流。
R＝P E WP WS W R交 R引 R其它
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R＝P E WP WS W R交 R引 R其它
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由于植物截留和地面填洼蓄水与耗于蒸散发的土壤蓄水一样，对降雨 产流来讲都是一种损失，只不过各种滞蓄(例如：植物截留，土壤滞蓄。 坑洼填蓄等)对产流引起的影响机制与消耗机制各不相同。
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1 流量过程线分析
超渗产流和蓄满产流最本质的差别是：超渗产流在一次洪水过 程中没有或基本没有地下径流(不包括地表土层中的水流)，而 蓄满产流的地下径流比例较大。
地面径流与地下径流向流域出口断面的运动过程中，因流经介 质和路径不同所受的流域调蓄作用也不同，则反映在流域出口 断面流量过程线的涨落特征上有明显的差异，这为流域产流方 式的论证提供了信息。
地面径流：运动路径短，汇集速度快，受流域的调蓄作用小， 流量过程线呈陡涨陡落，对称性好。
地下径流：汇集速度小，受调蓄作用大，形成的流量过程线呈 缓涨缓落变化，时间上迟后于地面径流。
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下图是两个不同流域(小流域)的实测洪水流量过程线。 其中左图是以地面径流为主，右图是地面径流与地
下径流均占一定比例。
在产流量计算中，一般利用蒸发计算模式和降雨-径流关系先推求Et和 Rt。
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流域降雨径流过程太复杂，精确描述十分困难。实际工作 中，在建立系统数学模型或概念性模型时，常根据流域的 自然地理与气候特征，对复杂的流域产流物理过程作必要 的概化，以便于数学模拟计算。
对于一个特定的研究流域，其产流方式是在建立产流模型 前必须首先论证的，以使建立的产流计算模型模式既简单 又接近于实际。
由于流域的地理、气候等特征的差异，导致流域降雨产流 机制的不同、通常把降雨产流过程概化为蓄满产流和超渗 产流两种基本模式。
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蓄满产流
超渗产流
蓄满产流是产流机制的一
种概化。其基本假设为， 在流域内任一地点上，土 壤蓄水量蓄满(即达田间持 水量)前，降雨量全部补充
土壤含水量，不产流；当 土壤蓄满后，其后续降雨 量全部产生径流。这种产 流机制比较接近或符合土 壤缺水量不大的湿润地区。
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定量
定性
定性 相关 分析
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第 9 行内容是通过分析产流量与降雨量、降雨强度间 的相关关系来分析产流方式。