《水文学原理》第十章：流域产流机制、形成过程及产流量计算
流域产流与汇流计算
土壤含水量变动地带
包气带 浅层地下水层
不透水层 深层地下水层
不透水层
包气带 潜水层
不透水层 承压水层
前期影响雨量计算采用递推形式：
Pa,t+1= Ｋ（Pa,t+ Pt - Rt ）
简化形式：
Pa,t+1= Ｋ（Pa,t+ Pt ）
上式限制条件：
当Pa,t+1≥Wm 时， Pa,t+1=Wm
在实际工作中，Wm 可看作流域十分干旱
到起始误差的5％。
长时间无雨时，可取起始Pa 值较小些， 或令Pa ＝ 0 。
一次大雨后，土壤比较饱和，可取起始
Pa＝Wm。
【例】某流域Wm=100mm， 6月份Em＝5.6mm/d,7月份Em＝ 6.8mm/d。推求7月2日－3日的P和雨前Pa值。
K6＝1－5.6/100=0.944 K7＝ 1－6.8/100=0.932
lnQ0
1 Kg
t
由若干个Qt 点绘 lnQt～t 图，直线的
斜率为-1/Kg，从而定出Kg。
LnQt
1/kg 1.0
lnQt
lnQ0
1 Kg
t
t
Q
t 退水曲线
R
t 次洪水过程线划分
地表径流和地下径流汇流特性不 同，一般还要划分地面径流和地下径 流。
斜线分割法：从起涨点Ａ到地面 径流终止点Ｂ绘制直线AB ，AB线以上 为地面径流，以下为地下径流。
算得地下径流总量值与实际值相等时即为所求
fc 。分析多次洪水，定出流域fc的平均值。
3与下产F8.C13【径流m8＝设.流面1例mffm量c积。c】×=m＝3再2某8相∆.0R.假t1m流差/m×P设m域e很m产/hf一小c，流=，次。试1面得.6降推积m∑水求fmRc过=稳G/h=1程定，4.67如下.∑m1表渗mRmGm率3/=h-，3f4c8不.。所6等m示于m，，地
流域产汇流过程的理论探讨及其应用
流域产汇流过程的理论探讨及其应用一、本文概述本文旨在深入探讨流域产汇流过程的理论基础及其在实际应用中的重要性。
流域产汇流是水文循环中的关键环节，它涉及到水从地表、大气和地下水体中被汇集到河流、湖泊等水体中的过程。
这一过程的深入理解对于水资源管理、洪水预报、生态环境保护等领域具有重要意义。
本文将首先回顾流域产汇流过程的基本理论，包括产流机制和汇流机制。
在此基础上，我们将探讨不同流域类型、不同气候条件下的产汇流特性，以及这些特性如何影响流域的水文过程。
随后，我们将重点讨论流域产汇流模型的发展和应用，包括物理模型、数学模型和遥感技术的应用。
本文还将关注流域产汇流过程在实际应用中的案例研究。
我们将通过具体案例，分析流域产汇流过程在不同领域的应用，如洪水预报、水资源规划、生态环境保护等。
通过案例分析，我们将展示流域产汇流过程理论在解决实际问题中的有效性，并探讨其在实际应用中的挑战和发展方向。
本文旨在全面深入地探讨流域产汇流过程的理论基础和应用实践，为相关领域的研究和实践提供有益参考。
通过本文的阐述，我们期望能够增强对流域产汇流过程的理解，推动其在水资源管理、生态环境保护等领域的广泛应用。
二、流域产汇流过程的理论基础流域产汇流过程的理论基础主要源于水文学、水力学、气象学以及地理学等多个学科。
这些学科共同构成了理解和分析流域产汇流过程的框架。
产汇流过程描述了雨水或融雪如何在流域内分布、转化和汇集，并最终形成地表径流或地下水流的过程。
在产汇流过程中，降雨或融雪首先转化为地表径流或入渗成为土壤水。
这个过程受到许多因素的影响，包括降雨强度、土壤类型、植被覆盖、地形坡度等。
土壤水一部分会转化为地下水流，一部分则通过蒸发、植物蒸腾等作用回到大气中。
地表径流则会沿地形流动，汇集到河流或湖泊中。
产汇流模型是描述这一过程的数学模型。
常见的产汇流模型有流域水文模型、单位线模型、SCS曲线模型等。
这些模型通过数学公式和参数，模拟降雨或融雪在流域内的转化和汇集过程，从而预测流域的径流量和洪水过程。
(完整)流域产流与汇流计算
第四章流域产流与汇流计算第一节概述根据第二章的论述,由降雨形成流域出口断面径流的过程是非常复杂的，为了进行定量阐述,将这一过程概化为产流和汇流两个阶段进行讨论。
实际上，在流域降雨径流形成过程中，产流和汇流过程几乎是同时发生的，在这里提到的所谓产流阶段和汇流阶段，并不是时间顺序含义上的前后两个阶段，仅仅是对流域径流形成过程的概化，以便根据产流和汇流的特性,采用不同的原理和方法分别进行计算。
产流阶段是指降雨经植物截留、填洼、下渗的损失过程.降雨扣除这些损失后，剩余的部分称为净雨，净雨在数量上等于它所形成的径流量，净雨量的计算称为产流计算。
由流域降雨量推求径流量,必须具备流域产流方案。
产流方案是对流域降雨径流之间关系的定量描述,可以是数学方程也可以是图表形式。
产流方案的制定需充分利用实测的流域降雨、蒸发和径流资料，根据流域的产流模式,分析建立流域降雨径流之间的定量关系。
汇流阶段是指净雨沿地面和地下汇入河网,并经河网汇集形成流域出口断面流量的过程。
由净雨推求流域出口断面流量过程称为汇流计算。
流域汇流过程又可以分为两个阶段，由净雨经地面或地下汇入河网的过程称为坡面汇流;进入河网的水流自上游向下游运动，经流域出口断面流出的过程称为河网汇流.由净雨推求流域出口流量过程，必须具备流域汇流方案。
流域汇流方案是根据流域净雨计算流域出口断面流量过程，应根据流域雨量、流量及下垫面特征等资料条件及计算要求制定。
就径流的来源而论，流域出口断面的流量过程是由地面径流、壤中流、浅层地下径流和深层地下径流组成的，这四类径流的汇流特性是有差别的.在常规的汇流计算中，为了计算简便，常将径流概化为直接径流和地下径流两种水源。
地面径流和壤中流在坡面汇流过程中经常相互交换,且相对于河网汇流，坡面汇流速度较快，几乎是直接进入河网，故可以合并考虑，称为直接径流，但在很多情况仍称为地面径流。
浅层地下径流和深层地下径流合称为地下径流，其特点是坡面汇流速度较慢,常持续数十天乃至数年之久.目前，在一些描述降雨径流的流域水文模型中,为了更确切地反映流域径流形成的过程，采用了三水源或四水源进行模拟计算。
水文学原理 CH9 流域产流
第Ⅰ类
第Ⅱ类
Rs+Rint+Rg
第Ⅲ类
Rs
第Ⅳ类
冲积平原
Rsat+Rg
流量过程线上的主要尖峰都是由槽面降水形 成的直接径流（Rs） ，或者由逐步扩大的 饱和地面径流（Rsat）所造成的，而过程线 总量则主要是由壤中水径流（Rint）组成 的。
第三节 流域产流特征分析
一个大流域是由许多小流域构成的，而小流域又是由更 小的集水单元(山坡流域)所组成的。由于流域内地形地貌、 地质条件、植被类型、土壤类型、包气带厚度、地下水埋 深、土壤湿度及降雨等存在差异，所以流域各点的产流特征 必然存在差异。流域产流的特点： 流域产流由不同的产流模式组成； 流域中占主导地位的产流模式决定了流域产流的基本特征； 在一定条件下，非主导产流模式可以转化为主导型产流模 式。
A1 A2 A3
A6
A5
A4
三、水源划分 前面所求的为总径流量R：R=Rs+Rg 。这里所 讲的是两水源划分方法。 地面径流和地下径流汇流的规律是不相同的。 因此，由已知 PE 求得径流量 R 后，还需再分成地 面和地下两部分，以便进行汇流计算。 按照蓄满产流模型：产流面积上，包气带缺水 量已经满足，产流量 R 按稳定下渗率 fc 下渗，下 渗的水量形成地下径流 Rg ，超过稳定下渗率的部 分形成地面径流 Rs 。（只有在产流面积上才有地 下径流产生）
流域产流特征可从以下几方面进行分析： 1、分析流域的气候及下垫面特征
长年气候干燥的流域，常以超渗模式产流； 长年气候湿润的流域，常以蓄满模式产流。 若下垫面土壤颗粒细小、结构密实、植被差，地下水埋 深大，则常以超渗方式产流； 若下垫面土壤颗粒较粗、结构疏松、植被好，地下水位 高，则常以蓄满方式产流； 我国长江以南的绝大部分地区，属典型的蓄满产流 区；西北干旱地区的一些内陆河流，属典型的超渗产流 区；其余地区属于混合产流区。
水文学原理
10
2-3 Basic solution
简单入流的解称为基本解，又称为(河段)汇流曲线(flow concentration curve)。 如果河段入流为单位入流函 数H(t)，则下断面出流为S曲 线，又称为单位过程线(Unit Hydrograph) 如果某河段上断面入流为单 位瞬时脉冲入流δ(t)，则河 段下断面出流称为瞬时单位 线u(0,t)，简写为u(t)
6
2-2 Processing of inflow hydrograph
(1)简单入流过程(Simple inflow hydrograph)
a)单位入流过程(Unit Inflow hydrograph)：一直维持1个单位流量的入 流过程(例如 1m3/s)
工程水文学题库第章习题流域产汇流计算
问答题1.在进行流域产汇流分析计算时，为什么还要将总净雨过程分为地面、地下净雨过程?简述蓄满产流模型法如何划分地面、地下净雨?2 .目前常用分割基流的方法有哪几种，简述其优缺点？答：有斜线分割法及水平分割法等。
水平分割法简单认为洪水期间地下径流消退，与其补充是相等：斜线分割则认为洪水期间地下径流补充量大于地下径流消退量，对于大多数流域来说，这种认识较符合实际。
3.何为前期影响雨量？简述其计算方法与步骤？答：前期影响雨量Pa是反映本次降雨之前流域土壤干湿程度的一种指标，因此对本次降雨的产流量将产生重要影响。
Pa一般按下式计算：且其计算步骤如下：⑴确定流域蓄水容量Wm；⑵由蒸发资料和Wm确定土壤含水量消退系数Kt；⑶由降雨P、Wm和Kt按上式计算。
4.简述流域土壤前期影响雨量折减系数的确定方法和步骤？答：⑴根据实测雨量资料确定流域的蓄水容量Wm；⑵根据蒸发资料计算流域多年平均的月平均日蒸散发能力Em；⑶以折减系数公式K=1-Em/Wm计算各月的K；⑷通过产流计算方案进一步优选。
5.土壤前期影响雨量Pa 的计算方法有哪几种，其原理和步骤？答：⑴用公式逐日计算，式中P a, t+1、Pa ,t分别第t+1天、第t天的前期影响雨量；Pt为第t天的降雨量；Wm为流域蓄水容量，K为折减系数。
⑵按公式：Pa，t+1=P a +Pt –Rt - E t逐日计算，式中Rt为Pt产生的径流量，Et为第t天的流域蒸散发量。
6.何谓超渗产流，何谓蓄满产流，它们的主要区别是什么？答：不管当地的土壤含水量是否达田间持水量，只要降雨强度超过下渗强度就产生地表径流，称此为超渗产流。
蓄满产流则是指一次降雨过程中，仅当包气带的含水量达田间持水量后才产流，且以后的有效降雨全部变为径流。
可见这两种产流模式的主要区别在于，蓄满产流以包气带的含水量达到田间持水量（即蓄满）作为产流的控制条件，而超渗产流则以降雨强度大过于当地的下渗能力作为产流的控制条件，而不管蓄满与否。
产汇流计算-图文
产汇流计算-图文第七章流域产流、汇流计算研究内容：流域产流机制及产流计算方法；流域汇流原理及汇流计算方法。
研究目的：通过产流计算，由设计暴雨过程推求设计净雨过程；通过汇流计算，由设计净雨过程推求设计洪水过程。
如第二章所述，流域降雨形成径流的过程可分为产流阶段和汇流阶段。
本章讲述流域产流计算和汇流计算。
产流计算是扣除降雨的各种损失，推求净雨过程的计算；汇流计算是利用净雨过程推求径流过程的计算。
第一节降雨径流要素的分析计算一、降雨特性分析降雨特性通常包括降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨面积、降雨中心、降雨分布等要素，已如前述。
天然降雨在空间上的分布往往是不均匀的，流域上如有若干个雨量站，对于一场实际降雨，各站的降雨量、降雨历时、降雨强度等会有所不同。
（一）单站降雨特性分析1．降雨强度过程线时雨强为纵坐标，相应时间为横坐标的曲线图（图7-1，2线），称为瞬时雨强过程线。
2．降雨量累积曲线降雨过程也可用降雨量累积曲线表示。
降雨量累积曲线横坐标为时间，纵坐标是自降雨开始时起到各时刻的累积雨量（图7-1，3线）。
该曲线上任意一点的坡度即是该时刻的瞬时雨强，而某一时段的平均坡度就是该时段内的平均雨强。
3．降雨强度～历时曲线用降雨强度过程线可以分析绘制降雨强度～历时曲线。
统图7-1某雨量站一次降雨过程线及累积雨量曲线计降雨强度过程线中各种历时1—时段平均雨强过程线；2—瞬时雨强过程线；3—累积雨量过程线的最大平均雨强（图7-2，a），以最大平均雨强为纵坐标，相应历时为横坐标即可点绘出降雨强度～历时曲线（图7-2，b）。
由图7-2（b）可以看出，降雨强度～历时曲线是一条下降曲线，说明最大平均降雨强度随历时增长而减小。
时间（h）历时（h）图7-2（a）不同历时平均雨强统计示意图图7-2（b）雨强～历时曲线（二）流域降雨特性分析1．流域平均降雨量计算水文计算往往需要推求流域平均雨量，计算流域平均雨量常用的方法有算术平均法、泰森多边形法和等雨量线图法。
河海大学811水文学原理第十章 地表水流
二、枯水的消退规律
蓄量方程式为线性时，退水方程为指数函数， 蓄量方程为幂函数时，退水方程也是一个幂函 数。
三、影响枯水消退的因素
一是退水开始时洪峰流量的大小。 洪峰流量大，相应的地面蓄水量多，枯水期退水就比 较缓慢，反之则地面蓄水量少，枯水期退水就较快。
1.4 0.5
4.9
蓄水量计算表
时间(月.日)
P
4
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
E 14.8
8.5
39
R
0.4 0.3 0.5 1.5 1.9 4.3 4.5 5.4
4 0.6 0.6 0.7 1.2 1.3
W 1.4 0.5
4.9
41.3 40.9 40.6 40.1
52 50.1 53.8 49.3 43.9 39.9 39.3 38.7
三、 流域蓄水容量曲线
（一）流域蓄水容量曲线：以包气带达到田间 持水量时的土壤含水量w’m为纵坐标，以小于 等于该W’m所占的流域面积比重a为横坐标， 则所得到的曲线称为流域蓄水容量曲线。
（二）流域蓄水容量曲线性质
(1)流域蓄水容量曲线是一条单增曲线。 (2)曲线上任—点的纵横坐标值表示流域中小于
二是潜水蒸发。 潜水蒸发是影响地下水退水的主要因素。一般在潜水 蒸发大的季节地下水退水快，而在潜水蒸发小的季节 地下水退水较慢。
三是径流成分的比重。 在湿润地区，流域蓄水量一般包括地面蓄水量 和地下蓄水量，其比值与降雨强度有关。
四是枯水量沿河长的分布情况。 当蓄水量主要集中在上游时，枯水期的流量消 退就较慢。
水文学原理
任港 姚港
老
海
坝
九 龙 港
十二圩港口 西界港口 东界港口
通
0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
六干河口
测流断面及垂线 潮位站 临时潮位站
-3 -3 -3 0 0 0 -3 -3 -3 0 0 0 -3 -3 -3 0 0 0
-3 -3 -3 0 0 0 -3 -3 -3 0 0 0 -3 -3 -3 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0
小
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
天生港
-2 -2 -2 0 0 0 -2 -2 -2 0 0 0 -2 -2 -2 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0
南通节制闸
-2 -2 -2 0 0 0 -2 -2 -2 0 0 0 -2 -2 -2 0 0 0 -3 -3 -3 0 0 0 -3 -3 -3 0 0 0 -3 -3 -3 0 0 0
4. 现代化时期（1950年- ）
二、中国水文学的发展
第三节 水文现象的基本特点及研究方法
一、水文现象的基本特点
1.时程变化上的周期性与随机性 2.空间变化上的相似性与特殊性
沙
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
水文学
一、流域产流理论产流过程是指流域中各种径流成分的生成过程，也是流域下垫面对降雨的再分配过程。
产流实质上是流域降水后，水在具有不同的阻水、吸水、持水和输水特性的下垫面土层中垂向运行时，“供水与下渗”一组矛盾相互作用的产物。
有供水而无下渗，例如，雨水降在全不透水的岩石面上，并不构成矛盾，没有产流问题，只有汇流。
有供水有下渗，则不仅存在产流问题，同时也存在不同成分的径流生成问题和不同量的时间分配问题。
供水与下渗的矛盾贯穿于整个产流过程中，它不仅时间上自始至终，而且在空间上贯穿于整个包气带和整个流域。
（一）产流机制水在沿土层的垂向运行中，供水与下渗矛盾在一定介质条件下的发展机理和过程，称为产流机制。
不同的供水条件和不同的介质条件，径流的形成过程与机理各异，因而就出现不同的产流机制，呈现不同的径流特征。
1.超渗地面径流的产流机制是指供水与下渗矛盾发生在包气带上界面（地面）的产流机制。
地面径流的形成过程是在降雨、植物截留、填洼、雨期蒸发及下渗等几个过程组合下的发展过程。
它们都是在相应的作用力下垂向运行的过程。
应当指出：同一种土壤情况下，土壤干燥时，下渗能力强，产生超渗降雨所需的降雨强度也大。
土壤湿润时，下渗能力小，产生径流所要求的降雨强度也小。
在同一降雨强度下，由于先后土壤含水量的变化，地面径流的产流率是不同的，在同一下渗能力下，尽管降水量相同，如果雨强不同，所产生的径流量也是不同的。
综上所述，超渗地面径流产生的前提条件是：产流界面是地面（包气带的上界面）；必要条件是要有供水源（降水）；充分条件是降雨强度要大于下渗能力。
三者都具备才能产生超渗地面径流。
2.壤中径流的产流机制壤中径流发生于非均质或层次性土壤中的透水层与相对不透水层界面上，它可以发生在饱和水流情况下，也可以发生在非饱和水流情况下，一般前者是主要的，是形成洪水径流的主要部分。
假定在稳定的供水情况下，下垫面为两种不同质地的土壤所构成，上层为粗质地土壤，下层为相对较细的土壤层，则上层容重小于下层，而上层的毛管传导度、饱和传导度及下渗率均大于下层。
流域产汇流的计算过程
水质预测
水质监测
定期对流域内的水质进行监测，包括 化学需氧量、氨氮、总磷等指标。
水质变化预测
根据历史水质数据和未来气象预测， 预测流域内水质的变化趋势。
06
流域产汇流的实践应用
水资源管理
01
02
03
预测洪水
通过计算流域产汇流，可 以预测洪水发生的时间和 流量，为防洪减灾提供科 学依据。
水资源规划
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水力学模型法
概念
水力学模型法是一种基于水力学原理，通过建立水力学模 型来模拟水流运动的方法。
优点
水力学模型法的计算过程相对简单，能够较为快速地得出 结果，同时也能够考虑流域内的水流运动规律。
计算过程
水力学模型法通常包括水流运动方程的建立、求解和验证 等环节，通过输入流域的水位、流速等数据，模型可以计 算出流域的产流量和汇流量。
植被类型
不同植被类型对土壤湿度、降雨截留和地表径流的影响不同。例如， 森林能够有效地截留降雨、减缓地表径流的形成。
土地利用方式
土地利用方式的变化也会影响流域产汇流。例如，农业用地的大量 开垦可能会导致土壤侵蚀和地表径流的增加。
05
流域产汇流的模拟与预测
水文循环模拟
降水模拟
根据气象数据和地理信息，模拟流域内的降水分 布和过程，为产流计算提供输入。
土地利用规划
流域产汇流计算有助于合理规划土地利用，避免过度开发导致的 土壤侵蚀和水土流失。
水环境治理
水质监测
通过流域产汇流计算，可以监测 水质变化情况，为水环境治理提 供依据。
水生态修复
根据流域产汇流计算ห้องสมุดไป่ตู้果，可以 制定水生态修复方案，恢复水域 生态平衡。
§4.3 流域产流分析 工程水文学
整理课件
蓄满产流情况下 流域产流面积的 变化情况分析
W’m P4-E4W’源自mP3-E3 P2-E2P1-E1
0 α1
α2 α3
α
1.0
P
降雨柱状图
P4
P2 P1
P3
1.0 α
α3 α2 α整01理课件
t 产流面积变化
t
§4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化
6 表层土质结构 7 缺水量
疏松，不易超渗 小，易蓄满
密实，易超渗 大，不易蓄满
8 地下径流
比例大
比例小
9 产流与降雨特征的关系 与降雨量关系密切 与降雨强度关系密切 整理课件
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
• 在湿润地区，由于雨量充沛，地下水位较高，包 气带通常不到几米，其下部经常保持在田间持水 量，上部则因蒸发而缺水。汛期包气带上部缺水 极易为一次降雨所蓄满。如果每次大雨后，流域 平均蓄水量都能达W’m ，则产流量可由降雨量Pe 减去降雨开始时的土壤缺水量(W’m - W’0)求得。 R = Pe-(W’m - W’0) 式中，Pe = P - E
整理课件
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
• 1.包气带地面对降雨的再分配作用
根据降雨强度i和地面下渗能力fp的大小关系，包气带地面 把其所承受的降雨划分为下渗的水量I和地面径流RS两个 部分。 当i＞fp，则实际下渗率为fp，其余部分(i-fp)形成地面径流； 当i≤fp ，则全部降雨都渗入土壤中。 其中： i- 降雨强度
• 蓄满产流情况下产流面积的变化特点： ➢ 随着降雨量的增加，产流面积也随之增加 ➢ 产流面积增加与降雨强度无关
水文学原理-第10章 流域汇流
V c
RI ,
c
1
1
R6
,
12
V mI 2 R 3
n
式中，m为河槽平均糙率系数；I为河槽纵比降；R为水力 半径。
2020年2月1日
25
2020年2月1日
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28
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30
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31
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10
二、流域汇流计算基础 现在来考察流域净雨输入与 相应的出口断面流量过程线之 间的关系，见图，这是根据中 国永定河支流清水河青白口站 以上流域实测资料绘制的流域 净雨过程与相应的出口断面流 量过程对比图。可以看出，流 域出流过程的洪峰流量不仅比 净雨峰推迟出现，而且数量上 的出流远比净雨峰小。这种现 象在任一个流域上都可以发现， 2020年是2月1普日 遍存在的水文现象，对不 11
是河网蓄量变化率和地下蓄量变化率。在地下水丰富的流域，地下蓄
量变化率的作用尤为重要。
流域蓄量通常不仅取决于其入流和出流，而且还与它们的各阶导数
有关，即
. ..
m
. ..
m
S f (I, I, I,, I;Q,Q,Q,,Q)
(7 9)
式中 . .. m 流域的入流及其对时间的各阶导数；
. .. Im, I, I,, I
32
2020年2月1日
33
第二章 结 束
I, I, I,, I
. ..
m
Q, Q, Q,, Q
流域的出流及其对时间的各阶导数。
2020年2月1日
《水文学与水文地质学》总复习
一般要求高水部分不应超过当年实测流量所占水位 变幅的30%，低水部分延长不应超过10%。
11
Kxi 1Kyi 1
r i1
i1
n
n
xi x2 yi y2
n
n
Kxi 12 Kyi 12
i1
i1
i1
i1
水文上常采用幂函数、指数函数两种曲线，基本作法是将其转 换为直线，再进行直线回归分析。
22
第4章 河川径流情势特征值分析与计算
一、年径流及其特性
一年内通过河流某一断面的水量，称为该断面以上流域 的年径流量。
1、径流的年际变化和年内变化 径流过程的不重复
径流的年际变化：丰水年、平水年和枯水年。
径流的年内变化：丰水期（或洪水期）和枯水期，或汛 期与非汛期。 2、设计年径流量：
设计（频率）标准下的年径流量。
23
3、年径流分析计算的目的和内容
目的：推求不同保证率的年径流量及其分配过程。 内容：搜集和审查资料；年径流量的频率分析计算；提供 设计年径流的时程分配；对分析成果进行合理性检查
（1）流量Q 单位时间通过河流某过水断面的水量，单位为 m3/s、 L/s 。
（2）径流总量 指一定时段内通过河流某一过水断面的总水 量。常用单位为m3 ，万m3 ，亿m3 等。 W QT
（3）径流深Y 将计算时段内的径流总量平铺在整个流域面
积上所求得的水层深度，以mm为单位。 Y W
1000F
第一章绪论第二章水文学基本知识第三章水文统计基本原理与方法第四章河川径流情势特征值分析与计算第五章小流域暴雨洪峰流量的计算第八章地下水基本知识第十章地下水的渗流运动1水文学的含义水文学是研究自然界中各种水体的形成分布循环和环境相互作用规律的一门科学
水文学原理课堂PPT
大气水 0.04%
河 水 0.006%
第三节 地球系统中的水及水平衡（续）
水资源问题 原因 水资源量时空分布不均匀； 水资源分布与人口、耕地分布不相适应； 水环境污染； 水资源浪费。
对策 时间和空间上的合理调配； 积极开展水污染防治； 节约用水。
三、主要参考书 山坡水文学，刘新仁译 径流形成原理，芮孝芳编著 土壤和水—物理原理和过程，D·希勒尔著 华孟译 普通水文学，邓绶林编著 工程水文学，（美）林斯莱著 城市水文学，朱元甡、金光炎著
第一章 绪论
第一节 水文学的内容和任务 一、水文学的定义 研究水的科学，核心——水文循环。
广义水文学 按分布划分
二、按降雨强度及过程特征分类
暴雨——历时短、强度大、笼罩面积不大。 气象方面规定：日降雨量> 50mm ——暴雨； 日降雨量>100mm ——大暴雨； 日降雨量>200mm ——特大暴雨。 主要影响小流域洪水。 暴雨型霪雨——历时较长、强度变化大。 影响区域洪水。 霪雨——历时很长、强度小、笼罩面积大。 影响大流域洪水。
第一章 绪 论
第二章 水文循环
第四章 降 水
第五章 土 壤 水
第六章 下 渗
第七章 蒸发与散发
第八章 产流机制
第十章 地表水流
第十一章 洪水演算
第十二章 流域产流
第十三章 流域汇流
第三章 流域和水系
课程介绍
一、水文学原理的主要内容 1. 各种水体的形成、演变； 2. 水体形成的成因、演变的规律； 3. 研究水体形成成因、演变规律的方法。 二、学习目的 1.掌握水文现象的基本规律和研究方法； 2.本课程为专业基础课，为后继课程的学习做准备。
第二章 水文循环
工程水文学习题_流域产汇流计算
第七章流域产汇流计算本章学习的内容和意义：本章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。
产流计算主要研究流域上降雨扣除植物截留、补充土壤缺水量、填洼、蒸发等损失，转化为净雨过程的计算方法。
汇流计算主要研究净雨沿地表和地下汇入河网，并经河网汇集形成流域出口断面径流过程的计算方法。
本章研究的流域产汇流计算是工程水文学中最基本的概念和方法之一，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。
本章习题内容主要涉及：流域产汇流计算基本资料的整理与分析；前期流域蓄水量及前期影响雨量的计算；降雨径流相关图法推求净雨；初损后损法计算地面净雨过程；流域汇流分析；单位线法推求流域出口洪水过程；瞬时单位线法推求流域出口洪水过程；综合单位线法计算流域出口洪水过程。
一、概念题（一）填空题1. 流域产汇流计算所需要的基本资料一般包括_____________,______________,_______________, 三大套资料。
2. 图1-7-1是一次实测洪水过程,ac为分割线,ad为水平线,请指出下列各面积的含义:abca代表_______________; acdefa代表__________________; abcdefa代表___________________。
图1-7-1 一次实测洪水过程3.常用的地面地下径流分割方法有_________________和_________________。
4.蒸发能力E m,它反映了_______________________________________等气象因素的作用。
5.蓄满产流是以________________________________为产流的控制条件。
6.按蓄满产流模式，当降雨使土壤未达到田间持水量时，降雨全部用以补充__________________。
7.按蓄满产流模式,当流域蓄满时,以后的降雨减去雨期蒸发后，剩余的雨水全部转化为__________。
流域产流过程及其方式有哪些
流域产流过程及其方式有哪些试题流域产流过程及其方式有哪些？我国南北方流域产流过程及其方式有哪些不同？Horton产流理论1935年，Horton指出，降雨强度(i)超过地面下渗能力(f p)和包气带缺水量(D)得到满足，即下渗到包气带中的水量(I)与其蒸发量(E)之差超过其缺水量(D)，是产流的基本物理条件。
Horton断言1.当i≤f p，I-E≤D时，无径流产生，河流处于原先的退水状态。
2.当i＞f p，I-E≤D时，河流出现尖瘦且涨落洪段大致对称的洪水过程线，它是由单一的地面径流形成的。
3.当i≤f p，I-E＞D时，河流出现矮胖且涨落洪段大致对称的洪水过程线，它是由单一的地下径流形成的。
4.当i＞f p，I-E＞D时，河流中将出现涨洪快速，落洪缓慢、具有明显不对称的洪水过程线，它是由地面和地下两种径流成分混合而成的。
Horton产流理论阐明了均质包气带情况下超渗地面产流和地下水产生的物理条件，为我国在60年代提出蓄满产流和超渗产流奠定了理论基础，并成为二水源新安江流域水文模型划分地面、地下水的依据。
Horton产流理论不能解释的情况：径流中多于两种成分的存在；在下渗能力很大的地方，即使降雨强度不够大，也可以观测到地面径流现象。
山坡水文学产流理论70年代初，Kirby等人提出。
该产流理论认为：在两种透水性有差别的土层重叠而形成的相对不透水界面上可形成临时饱和带，其侧向流动即成为壤中径流；如果该界面上土层的透水性远远好于其下面土层的透水性，则随着降雨的继续，，这种临时饱和带容易向上发展，直到上层全部达到饱和含水量，这时如仍有降雨补给，则将出现地面径流现象，这种径流称为饱和地面径流。
山坡水文学产流理论是对Horton产流理论的重要补充，并成为日后新安江流域水文模型由二水源发展到三水源的理论动力，是其划分地面水、土壤水和地下水三种水源的理论依据。
流域产流过程及方式产流过程是流域中各种径流成分的生成过程，也就是下垫面对降雨的再分配过程。
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2. 一次降雨过程中，随着降雨的继续，产 流面积不断增大，产流量也增大。
3. 对同一降雨量，其包气带起始蓄水量愈 大，则产流量也愈大，反之，起始蓄水 量愈小，产流量也愈小。
4. 未满足流域的最大蓄水容量以前， dR/dP<1,当满足以后，dR/dp=1。
0
1.0a/A
(2)流域蓄水容量面积分配曲线：
将流域中包气带最大 蓄水量等于或小于某 Sm 一给定降雨量的面积 按总面积比进行统计， 绘成曲线，即可得出 流域蓄水容量面积分 配曲线。
0
1.0a/A
流域蓄水容量面积分配曲线：
• 上述曲线一般可用函数
形式进行表达.
Sm
• (a/A)=1-(-S/Sm)n
1 直接求定法 2 相关曲线法 3 经验系数法 4 流域模型法
SSARR模型 （美国工程兵团河流合成与 水库管理模型，1958），斯坦福模型， 萨克拉门托模型，水箱模型，USDAHL 模型（美国农业部水文研究室模型， 1970），新安江模型。
某流域属蓄满产流，其蓄水容量分配曲
线如图，（1）求流域平均最大蓄水容量 （2）绘出W0=0，W0=40，W0=Wm时的 降雨径流 流域中产流是不同步的，产流最先发生于
透水性较底或土壤湿度较底的地方。 • 产流面积的变化是降雨强度的函数。
2、产流面积空间发展
• (1) 流域下渗能力面积 分配曲线：是指流域 f 中下渗能力等于或小 于某一给定降雨强度 时的面积分配曲线， 它常以相应面积与总 面积的比值来表示。
第十章 流域产流
第一节 流域产流机制
一、流域构造特征与流域产流机制
1. 缓变因素：流域下垫面组成（各种界面）。
2. 变动因素：降雨、蒸发、土壤湿度、下渗 能力、地下水位等。
二、产流模式在流域中的分布
1. 抓主要的：流域产流的主导机制，它确定 了流域产流的基本特征。
2. 忽略次要的。
三、产流面积在流域空间上的发展
二、超渗地面径流的产流过程
1. i>f时,产生地面径流 2. 产流量与降雨强度及下渗能力有关。 3. 产生面积并不是随降雨的继续单向增长，
而是有增有减。
三 降雨径流关系
例：今有某流域的蓄水容量面积分配曲线如下图，试给 出其降雨径流关系曲线的图形。
W（mm)
R
180
60
0
0.5
1.0a/A
P
第五节 产流量的计算方法
• 式中
A:流域面积
a :产流面积
Sm:流域最大蓄水量
S:流域蓄水量
0
n:参数
1.0a/A
第二节 流域产流过程与产流量 一 饱和地面径流的产流过程.
P
W
曲线右下方阴影
部分为满足包气
带蓄水的部分,左
上方为产流部分。
P1
R1 W1
与曲线的交点a 为雨止时的产流
面积比数。
t0
a
1.0a/A
将降雨过程与蓄水容量面积分配相联 系，基本上反映出了饱和产流型的产流特 征，它们是：
（3）已知一场降雨过程如下表所列，试 求出Wm=40mm时各时段产流量
80
时间(时) 8-14 14-20 20-2
40
雨量(mm) 20 20 10
雨量
0.5
1.0a/A