第10章流域汇流
中科院地理所自然地理学考博水文学试题及参考答案整理2_流域产汇流
一、流域水文模型简述流域水文模型的类型及其应用问题水文模型的基本类型有哪些？各有哪些作用？论述流域水文模型的类型及其特征？二、流域产流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？三、径流形成影响径流形成的主要因素有哪些？气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？试述河川径流中的基流分割主要方法及研究基流的意义。
径流形成的基本原理及其影响条件。
四、下渗影响下渗的因素由哪些？五、蒸发能力何为流域的蒸发能力？干旱和湿润地区的实际蒸发和蒸发能力之间有什么联系和区别？实际蒸发与蒸发能力之间有什么联系和区别，如何计算？六、水文循环如何理解水资源可再生（可更新）性？其意义是什么？试述水量转化及其在水资源评价中的应用。
试述流域水文循环过程及其科学问题。
论述流域水文循环和水量转化过程及其在水资源评价中的应用？七、水文学科理论你认为生态水文学的科学问题有哪些水文学的基础理论问题水文学与水资源学的关系八、人类活动对水文影响试述人类活动的水文效应及其研究方法？气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？九、水资源特点及开发利用论述中国水资源开发利用问题及其对策。
论述中国水资源的时空分布特点及其开发利用对策？十、区域水文分析流域地下水的补给来源、地下水径流、地下水排泄，以及地下水动态的影响因素？如何理解湖泊、沼泽的水量平衡与调节作用？十一、新技术方法一、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。
流域汇流
（二）单位线的推求
单位线可利用实测的降雨径流资料来求，一般选择时空分布 较均匀，历时较短的降雨的单峰洪水来分析。 由单位线定义，单位线是单位时段单位地面净雨在流域出口 形成的地面径流过程线。所以分析前要求出地面径流过程和 地面净雨过程
1、径流的分割
蓄满产流模式：采用斜线分割法，割去地 下径流得地面径流过程线。 超渗产流模式：实测流量过程线即为地面 径流过程线。
Q（t）取决于流域的产流过程 i(t)和汇流曲线。
净雨过程 i( ) 或 i(t ) 在产流计算中已介绍。
只要确定流域的汇流曲线即可求得流域出口断面 的流量过程。
三、流域调蓄作用
1、流域出口断面流量过程的推移和坦化 出流洪峰迟于净雨峰的现象称为洪水过程线的推移； 出流洪峰小于净雨峰的现象称为洪水过程线的坦化。 2、流域调蓄作用 洪水过程中，由于净雨和流量的相对变化，使得流域 内水量或增或减，这种洪水形成过程中所呈现出的流 域需水量增加或减少的现象称为~。 造成流域调蓄作用的物理原因： 降水在流域的注入点有远近之分 流域上水滴速度的分布是不均匀的。 流域出口断面流量的组成 t t
流域蓄泄关系的一般形式， 也称为流域蓄量方程。
S am I bn Q
m 0 n 0
m
m
n
n
如果至少有一个系数为I和Q的函数，则为非线性流域蓄量方程， 否则是线性流域蓄量方程。 特别的，当仅b0不为零时，S=b0Q——“水库”作用
四、等流时线及其在地面汇流分析中的应用
为计算上的方便，取计算时段 分两种情况进行讨论。
时净雨最末时刻t1降落在流域最远点的净雨正好流过出口故此时流量为s2f1一个时段的净雨在流域出口断面形成的地面径流过程等于该净雨强度与各块等流时面积的乘积即b多时段净雨在流域出口形成的地面径流过程等于它们各自在出口形成的地面径流过程叠加
工程水文及水利计算-流域产汇流计算
RS2 产生的 Q2,I (m3/s)
Q20 = 0
Q12 = Q2 Q21
Q21
=
Q11
RS 2 RS1
Q13 = Q3 Q22
Q22
= Q12
RS 2 RS1
Q1-4=Q4-Q2-3
Q23
= Q13
RS 2 RS1
……
……
计算单位线 q (m3/s)
q0 = 0
q1
=
10 RS 1
如表8-6所示，由式（8-28）即可根据地下净雨 过程求得流域的地下径流过程
§8-7 单位线法计算流域出口洪水 过程
一. 单位线定义与基本假定 （一）定义：单位时段内、分布均匀的单位地面净雨，
在流域出口断面形成的地面径流过程，如图8-15。
·单位时段 t ： t =（1/3～1/2）tr， 常选 1，3，6，12，24h
（二）分解法：对多个时段净雨的洪水过程 总的地面径流过程分解为各净雨独立产生的地面
径流过程→按缩放法由某单位时段的地面径流过程求 单位线
以两个时段净雨的流量过程为例，方法步骤如下
1. 分割地下径流，求地面径流过程 Q ~ t 和地面径
流深
RS
=
Qi t F
2. 求地面净雨过程：RS1，RS2 如降雨径流相关图法，注意计算的各时段净雨之和
一定等于RS 3. 将地面径流过程分解为各时段净雨的地面径流过程
（ Q ~ t ）1、（ Q ~ t ）2：按假定一和假定二进 行，如下表
时间 t( t )
0 1
净雨 RS,I(mm)
RS1
Qi (m3/s)
Q0=0 Q1
2
RS2
产流与汇流
一、流域降雨分析
（一）单站降雨特性分析 1、降雨强度过程线 降雨强度过程线就是降雨强度随时间的变化 过程线。
10
通常以时段平均雨强 i 为纵坐标，时间为横坐标的柱 状图表示，当 t 取很小并趋于零，过程线变为光滑 曲线，即为瞬时雨强i过程线。
11
2、降雨量累计曲线
以雨量累积值为纵坐标，相应时间为横坐
17
（1）算术平均法 当流域内雨量站分布均匀，地形起伏 变化不大时，可根据各站同时段观测的 降雨量用算术平均法推求:
18
(2)垂直平分法（泰森多边形法） 当流域雨量站分布不太均匀，为了更 好地反映各站在计算流域平均雨量中的 作用。 假设：流域各处的雨量可由与其距离最 近的雨量站代表。
19
先用直线连接相邻雨量站（包括流域周边外的雨 量站），构成若干个三角形，再作每个三角形各边 的垂直平分线，这些垂直平分线将流域分成n个多 边形，流域边界处的多边形以流域边界为界。每个 多边形内有一个雨量站，以每个多边形内雨量站的 雨量代表该多边形面积上的降雨量，最后按面积加 权推求流域平均降雨量：
i dt
而曲线上任一时段的平均坡度即为该时段平均降雨强 度 ，即 P
i
i
t
14
3、降雨强度～历时曲线 统计降雨强度过程线中各种不同历时 的最大平均雨强。
15
最大平均雨强与历时的关系即为降雨强 度～历时曲线。
16
（二）流域降雨特性分析 1、流域平均降雨量 由雨量站实测雨量记录，计算流域的平 均降雨量，常用的方法有三种： 1）算术平均法 2）垂直平分法（泰森多边形法） 3）等雨量线法
持水量。田间持水量与凋萎含水量的差值称
流域蓄水容量（Wm ）。土壤含水量与前期降 雨有密切关系，可以用参数 前期影响雨量 （Pa ）来反映。
水文与水资源学期末复习资料
12.设计xx：
13.设计xx包括的3个要素
14.推求设计xx的途径
第六章
1.河流泥沙的水力特征
（1）泥沙的沉降速度，指泥沙在静止清水中作等速沉降时的速度，它与泥沙的颗粒大小、形状、容重和水的黏滞性及泥沙沉降时的运动状态有关。
7.影响沟道侵蚀产沙与xx的因素
（1）降雨
（2）地质地貌Ａ岩性与构造，水分下渗所造成的水体体积膨胀、水分沿岩土体结构面运动是引起沟道边坡变形破坏、发生块体运动的主要原因Ｂ坡沟结构，坡沟结构特征对重力侵蚀的形成有较大的影响，各种块体运动的发生，往往与不同方位的结构面有关Ｃ地貌条件，主要是沟坡坡度、坡形及沟道下切特征Ｄ植被状况
（2）“门槛”作用：
降雨通过地面下渗到土壤中的那部分水量即下渗水量为I，首先在土壤吸力作用下被土壤颗粒吸附、保持、储存，成为土壤含水量的一部分，这其中的一些又要以蒸发散形式E逸出地面，返回到大气中去。
6.流域产流方式P114
（1）xx产流：
xx认为降雨径流的产生取决于两个条件：
A：降雨强度超过地面下渗能力B：
（3）平行水系：
支流与干流交汇时大体上程平行趋势，各支流汇集到流域出口的同时性较强，常产生较尖峭的洪水过程。
（4）混合状水系：
把两种以上的水系复合而成的水系称为混合状水系。
14.降水是一个地区最基本的水分来源，更是水量平衡方程的基本参数，它是一个地区河川径流的来源和地下水的主要补给来源，降水的空间分布与时间变化是形成水资源空间分布不均及年内分配不均的主要原因，也是引起洪涝灾害的直接原因。
（2）下垫面因素，主要是通过影响蒸发散和径流起作用的。
(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。
河海大学811水文学原理第九章 第十章
n i1
Ii
(t)
n
i1
Ii (t)
均匀性：若将输入的n倍施加于系统，则产生的系统
响应等于原输入产生的响应的n倍， 均匀性又称为
Q(t) t w(t ) i( )d
0
第三节 线性流域汇流系统分析
系统的输入是净雨过程 系统的输出是出口断面流量
过程. 系统作用就是流域调蓄作用
对系统输入I(t)施行一定运算就可以得到系统的Q(t)。
Qt I (t)
叠加性：n个输入之和产生的总的系统响应等于每个
输入产生的响应的代数和。
t x
dQ t x
即 Q Q dQ 0 联系Q对t的全导数：dQ Q Q dx
t x dA
dt t x dt
等价于以下微分方程组：
dx dt
Ck
dQ dA
dQ 0 dt
表明运动波总是向下游方向传播，Ck=dQ/dA；洪水波运动方 向，任何一个相应流量在运动过程中都不发生变化。
2、运动波是一种没有坦化现象的洪水波，但有可能产生 变形。
第九章 坡面、土壤与河道水流
第一节 河道汇流
一、洪水波特征的描述
几何特征（波长、波高、附加比降） 相应流量、相应水位 波速
波体上某一位相点沿河道的运动速度—该位相的波速。 Ck=dx/dt 传播时间 洪水波上任一位相的水位或流量出现在距离L的下断面的时差。
L 1 dx
0 Ck
当Ck为常数时，
(L0
— 流域形心至流域出口断面的距离）
第二节 流域汇流计算基础
一、汇流特性 洪水过程线的推移：出流
洪峰迟于净雨峰的现象 洪水过程线的坦化：出流
洪峰小于净雨蜂的现象
二、流域调蓄作用 dt 时段内，进入流域的水量是I(t)dt，流出流域的水量是Q(t) dt。
产流与汇流
第二节
降雨径流影响要素计算
产流方案
根据流域降雨、蒸发和
径流资料，分析确定降雨量、土壤含水 量和径流量等要素之间的关系。
汇流方案
根据流域降雨和流量资
料，推求净雨和出口流量之间的关系。
8
P（t）
R（t） P～R Q（t）
R ～Q
流域产流与汇流计算
P（t） P～R
R（t）
R ～Q Q（t）
流域产流方案与汇流方案制定
30
退水曲线是流域蓄水消退曲线，对同 一流域的各次洪水，将若干条流量过程线
的退水部分绘于透明纸上，然后沿时间轴 左右移动，使退水线尾部重合，其下包线
可作为标准的地下水退水曲线。
Q (m3/s)
地下水退水曲线
t 退水曲线
地下水退水满足线性水库微分方程
Байду номын сангаас
dW Q dt
消除 W 得 从0～t 积分
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方法2：根据退水方程
Qt Q0 e
t Kg
有
1 ln Qt ln Q0 t Kg
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 ln Qt ln Q0 t Kg
1/kg 1.0
t
Q
R
t 退水曲线 次洪水过程线划分
t
地表径流和地下径流汇流特性不
若第t日内无雨，则
Pa,t+1= Ｋ Pa,t
若第t日内有雨无径流，则
Pa,t+1= Ｋ（Pa,t+ Pt ）
上式限制条件： 当Pa,t+1≥Wm 时， Pa,t+1=Wm
Pa,t kP 1 k P 2 k P 3 k P n
工程水文学总复习
《工程水文学》总复习
第一章 绪论 第二章 水文循环与河川径流的形成 第三章 水文测验及水文资料的收集与处理 第四章 流域产流、汇流分析与计算 第五章 水文预报 第六章 水文模型简介 第七章 水文统计 第八章 设计年径流及年输沙量的分析与计算 第九章 由流量资料推求设计洪水 第十章 由暴雨资料推求设计洪水
水文调查包括洪、枯水及暴雨调查。
根据洪水痕迹高程确定洪峰流量的常用方法有：水位流量关系法、
比降法（曼宁公式）和水面曲线法。
14
6、水文资料处理
（1）水位流量关系的确定
稳定的水位流量关系曲线： 同一张图上绘制 Z～A、Z～V和Z～Q 关系曲线。
不稳定的水位流量关系曲线：临时曲线法和连时序法。
不同影响因素下水位流量关系：受洪水涨落影响、受河槽冲淤影响、 受变动回水影响及受综合因素影响。
22
3、产流面积的变化
蓄满产流情况：用流域蓄水容量面积分配曲线来表示。随着降雨量 的增加产流面积也增加；产流面积与降雨强度无关。
超渗产流情况：用流域下渗容量面积分布曲线来表示，该曲线与初 始流域蓄水容量有关。随着降雨历时的增长，产流面积时大时小；产流 面积与时段流域蓄水容量和降雨强度有关。
f F
A
大循环与小循环：海陆间的水分交换过程称为大循环；局部地区的 水文循环称为小循环。小循环又分为海洋小循环和内陆小循环。当内陆 距海洋很远时（如我国的西北地区） ，内陆小循环成了内陆地区的主要 水汽来源。
水文循环的作用：联系大气圈、岩石圈和生物圈，塑造地貌形态， 影响气候变迁，决定水资源分布和生物种群的分布，促进全球能量再分 配，侵蚀和搬运泥沙等。
2
第一章 绪论
1、水文学、水资源、应用水文学和工程水文学及它们之间的关系
流域汇流
12
河网汇流时间
河网由大大小小的河流交汇而成。由于在河网 交汇处存在着不同程度的洪水波相互干扰作用， 因此，河网汇流要比河道洪水波运动更难处理。 另外，坡面水流是沿着河道两侧汇入河网的， 所以河网汇流又是一种具有旁侧人流的河道洪 水波运动。 河网中的流速通常比坡面水流大得多，但河网 的长度更长，随着流域面积的增大，流域中最 长的河流将是坡面长度的数倍、数百倍、数千 倍，至数万倍。因此，除了小流域以外，河网 的汇流时间一般远大于坡面的汇流时间。
1 2 1 1 V c RI , c R 6 , 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。
32
对于小流域，坡地汇流所占比重大，则流域汇 流历时为坡地汇流与河网汇流之和，流域平均 汇流速度为
v
1
l1
2
l2
1 为坡 l1为流域最长坡地的长度；l 2 为主河槽长度； 式中，
21
流域蓄泄关系的建立－1
流域作为一个蓄水体，其总蓄量包括地面蓄量 和地下蓄量两部分。地面蓄量又有河网蓄量、 湖泊(水库)洼地蓄量和坡面滞蓄量三种形式。 因此，有
S (t ) D(t ) Sv (t ) S r (t ) S g (t ) dS(t ) dD(t ) dSv (t ) dSr (t ) dSg (t ) dt dt dt dt dt (7 7)
26
第二节
等流时线法
一、基本概念 二、等流时线的绘制 三、等流时线存在的问题
27
一、等流时线基本概念
流域上各点的净雨量汇集到出口断面，其汇 流速度有快有慢，汇流时间也有长有短。把 流域内汇流时间相等的各点连接成的线，称 为等流时线。 降落在同一条线上的降水形成的径流，同时 到达流域出口断面。相邻两条等流时线的面 积，称等流时面积，在上同时产生的径流， 在同一时段内到达出口断面。由于在汇流过 程中，流域上各点的水深不断地变化，流速 相应地改变，所以等流时线的位置也是变化 的。
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。
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。
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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
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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
第十章 流域汇流
(t )
dQ(t ) I ( ) (t ) (t ) I ( )d
(t ) Q(t ) I ( )d 0
t
第二节
流域汇流计算基础
流域形状为矩形， 面积时间曲线为 水平线
第二节
流域汇流计算基础
流域形状为扇形，面积时 间曲线为单一峰曲线
最大流域汇流时间：流域中最长汇流路径的水滴与其平均速度的比
值
Lm m v
1 d F F
平均流域汇流时间
第一节
概 述
汇流汇流滞时：流域净雨过程形心与相应出口断面径流过程形心
之间的时间差
k M1 (Q) M1 (h)
If 各点流速变化不大
L0 k v
第二节
第三节
流域汇流系统分析
d n 1Q d nQ dQ bn n 1 bn 1 n b0 Q dt dt dt d m 1 I dm I dI I am m 1 am 1 m a0 dt dt dt
d D dt
am D m1 am1D m a0 D 1 Q n 1 n b D b D b D 1 I [ I (t )] n n 1 0
i 1 i 1 n n
叠加性
满足倍比性和叠加性原理的流域汇流系统称为线性流域汇流系统， 否则为非线性流域汇流系统
在线性流域汇流系统中，如果系统输入和系统响应之间运算关系
的算符Φ 中包含的参数均为常数，则为线性时不变流域汇流系统，
否则，为线性时变流域汇流系统
第三节
流域汇流系统分析
集总流域汇流系统：当把流域作为一个整体采取 同一组系数进行汇流计算
流域汇流计算题
等流时面积是_____________________。
算时, ______________法可以在计算公式中
a 、增高
b 、不变
c 、减低
d 、增高或不变
[____]
单位线，它们的洪峰流量分，则它们之间一般应该[____]a 、q 上>q 中>q 下b 、q 上<q 中<q 下
c 、q 上=q 中=q 下
d 、q 上>=q 中>=q 下
a 、峰值小，峰现时间早
d 、峰值大，峰现时间迟
b. 洪峰流量小，流量过程历时短，总水量大
c. 洪峰流量大，流量过程历时长，总水量相等
d. 洪峰流量小，流量过程历时长，总水量小
c 、部分流域面积上的部分净雨所形成
、部分流域面积上的全部净雨所形成
b 、全部流域面积上的部分净雨所形成
c 、部分流域面积上的部分净雨所形成
d 、全部流域面积上的全部净雨所形成
a 、洪峰增高，峰现时间推迟
c 、洪峰减小，峰现时间提前
c 、洪峰减小，峰现时间提前
d 、洪峰减小，峰现时间推迟
______________法可以在计算公式中明确反映
用等流时线法和谢尔曼单位线法进行汇流计算
当纳希瞬时单位线u(0,t)的参数K减小时，则u(0,t)
的洪峰__________
6h10mm 单位线（采用水平分割法分割基
1211,2,,10
2,,10m i i j j h Q q i n q h j m
−+=−=⎧==⎩∑""。
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
水文学原理试题及答案
水文学原理试题及答案【篇一：2011年水文学原理习题】t>第一章绪论1. 水文学主要研究那些内容？2. 人类面临的主要水问题有哪些？如何解决？3. 什么是水文现象？水文现象有哪些基本规律和特性？4. 水文学有哪些主要分支学科?5. 水文学经历了哪些发展阶段？6. 简述水文学研究的特点第二章水文循环1. 水有哪些自然属性？社会属性？2. 水循环有哪些环节2. 研究水文循环有哪几种尺度？3. 水循环的主要表现形式（水文现象）有哪些？4. 全球和流域（区域）水量平衡及方程式。
6. 大气中的水分以13000km3 计，多年平均全球年降水量577000 km3 ，试计算大气水的更新期。
7. 根据对水循环及水量平衡规律的了解，谈一谈对合理利用水资源、节约水资源的认识。
第三章河流与流域1. 何谓流域？流域有几种类型，以什么来区分？流域有哪些主要特征？2. 河流有哪些主要特征？3. 水系形状大致可归纳为几种？不同水系对汇流有什么影响？4. 某闭合流域面积a=1000km2 ，流域多年平均降水量x0=1400mm，多年平均流量q0=20m3/s。
现拟在此流域修建水库，由此增加的水面面积⊿a=100km2，当地实际多年平均年蒸发总量z0器=2000mm，蒸发器折算系数k=0.8。
试问建库以后多年平均流量q0是多少？5. 某流域多年平均年降水量为476.1mm，多年平均年径流深为66.1mm。
试求多年平均年蒸发总量，并计算其多年平均径流系数及蒸发系数。
第四章降水1. 降水基本要素有哪些？2. 如何表示降水随时间、空间的变化？3. 降雨量过程线与降雨强度过程线有何联系？4. 降雨大致可分几种类型？5. 影响降雨量的因素是有哪些？6. 我国降水的时空分布有什么特点？7. 计算区域(流域)平均降雨量的方法有哪些？每一种计算方法有哪些适用条件？第五章土壤水与下渗1. 土壤水有哪些存在形式？各受哪些力的作用？2. 土壤水分如何测定？用什么表示？3. 土壤水分常数有哪些？各表征什么物理量？4. 土壤水的能量状态用什么表征？土水势有哪些分势？5. 土壤水分特性曲线反映什么关系？如何获得土壤水分特性曲线？6. 非饱和土壤水运动的基本方程是什么？7. 供水强度、下渗率、下渗能力是如何定义的？什么是下渗曲线？8. 下渗的物理过程（三个阶段）有哪些？什么力起主要作用？含水率如何变化？9. 影响下渗的主要因素有哪些？何为下渗容量？10. 忽略重力作用且扩散率为常数时下渗的定解问题的数学模型如何表达？11. 写出几个有代表性的经验下渗曲线公式。
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L0 K V
第二节
一、流域调蓄作用
流域汇流计算基础
第二节
一、流域调蓄作用
流域汇流计算基础
在流域汇流过程中，随着洪水的涨落所呈现出 的流域蓄水量增加与减少的现象称为流域调蓄
作用。
河网调蓄作用: 对进入河网水流再次分配调节， 即河网在径流形成过程中，起到降低洪峰流量， 减缓洪水过程的作用，这种作用即河网调蓄作 用。
二、流域蓄泄关系
流域汇流计算基础
令流域蓄量为S，则上述讨论的流域调蓄作用必受到下 列流域水量平衡方程式的支配： I(t)-Q(t)=dS(t)/dt 在上式中，只有净雨过程I(t)是已知的，因此，它包含 有两个未知函数，出流量过程Q(t)和流域蓄量过程S(t)。 如果能进一步找出S(t)与I(t)、Q(t)之间的关系，那么将 其与上式联解，能求出一场净雨过程所形成的出流过 程。 S(t)与I(t)、Q(t)之间的关系称为流域蓄泄关系。
不同水源成分由于汇集到流域出口断面所经历的时间 不同，因此在出口断面洪水过程线的退水段上表现出 不同的终止时刻。 槽面降水形成的出流终止时刻tr最早，坡地地面径流形 成的出流终止时刻ts较次，坡地地下径流形成的出流终 止时刻tg最迟。
第一节
二、汇流历时
概述
（1）地表径流汇流时间 坡面被土壤、植被、岩石及其风化层所覆盖。 人类活动，例如农业耕作、水土保持、植树造 林、水利化及城市化等也都主要在坡面上进行。 由于坡面微地形的影响，坡面水流一般呈沟状 流。但当降雨强度很大时，也有可能呈片状流。 坡面阻力一般较大，因而流速较小，但坡面水 流的流程不长，常只有百 m 至数百 m ，所以坡 面汇流时间往往不长，只有几十分钟左右。
第一节
一、流域汇流过程
概述
降落在流域上的降水质点，从流域各处向流域出口
断面汇集的过程称为流域汇流。
通常可以把流域划分为坡地与河网两个基本部分。 河网是由各级河流组成的网络。按斯特拉勒(Strahler)河 流的级一般定义为：从河源出发的河流称为一级河流，两 条Ω级河流汇合成的河流称为Ω+1级河流(Ω±1，2，...)； 两条不同级河流汇合成的河流的级是两条河流中较高的级。 坡地则是指水流能直接汇入各级河流的那部分流域面积。
第一节
二、汇流历时
概述
最大流域汇流时间是指流域中最长路 径的水质点流到出口断面的时间，按 下式近似计算：
Lm m V
第一节
二、汇流历时
概述
流域滞时 有些水文学者认为流域滞时 是一个比最大流域汇流时间 更有意义的术语。它的定义 是： K=v(Q)-v(I) 如果流域各处流速变化不大， 则流域滞时大体相当于流域 平均汇流时间，并可按下式 估算。
第一节
二、汇流历时
概述
（1）地表径流汇流时间 河网由大大小小的河流交汇而成。由于在河网交汇 处存在着不同程度的洪水波相互干扰作用，因此， 河网汇流要比河道洪水波运动更难处理。 另外，坡面水流是沿着河道两侧汇入河网的，所以 河网汇流又是一种具有旁侧人流的河道洪水波运动。 河网中的流速通常比坡面水流大得多，但河网的长 度更长，随着流域面积的增大，流域中最长的河流 将是坡面长度的数倍、数百倍、数千倍，至数万倍。 因此，除了小流域以外，河网的汇流时间一般远大 于坡面的汇流时间。
第一节
汇流过程
概述
流域汇流由坡地表面水流运动、坡地地下水流运动和河网水流运 动所组成。 不仅流域汇流被划分为坡地汇流与河网汇流两个阶段，流域出口 断面的洪水过程一般由槽面降水、坡地地面径流和坡地地下径流 (包括壤中流和地下水径流)三种主要水源汇集至流域出口断面所 形成。
第一节二、汇流历时源自概述第一节二、汇流历时
概述
（3）流域汇流时间 落在流域上的降水质点汇集到流域出口断面所 经历的时间称为流域汇流时间。 地面水的流域汇流时间等于地面水坡面汇流时 间与河网汇流时间之和。 令ts表示地面水坡面汇流时间， tr表示地面水河 网汇流时间， tw表示地面水流域汇流时间，则 有： tw =ts +tr
第一节
二、汇流历时
概述
（2）地下径流汇流时间 渗入坡面以下土层中的水质点流动较缓，故壤 中流及地下水径流的流域汇流时间总是比地面 水的流域汇流时间长得多。 壤中流及地下水径流虽都是地面以下岩土孔隙 中的水流，但在表层较疏松土层中形成的壤中 流，流速相对较大；而在地下水面以下土层中 形成的地下水流，流速相对较小。因此，两者 之中，地下水流的流域汇流时间又要更大些。
第一节
概述
第一节
流域汇流现象
概述
降落在河流槽面上的降水质点，将直接通过河网 汇集至流域出口断面。 降落在坡地上的降水质点，一般要从两条不同的 途径汇集至流域出口断面：
一条是留在坡地表面的降水质点，首先沿着坡地表面汇人
附近的河流，接着汇入更高级的河流，最后汇集到流域出 口断面； 另一条是下渗到坡地表面以下土层中的降水质点，在满足 一定的条件后，也要通过土层中各种孔隙汇集至流域出口 断面。 在实际情况中，以上两条汇流途径常常交替进行，成为所 谓串流现象。
第二节
一、流域调蓄作用
流域汇流计算基础
造成流域调蓄作用的物理原因 ①降水并非从一个地点 注人流域。 ②实际上由于流域各处 水力条件 ( 如糙率、坡 度、……) 不同，流域 各处水质点的速度也 将不同。换言之，流 域上的流速分布是不 均匀的。
流域出口断面流量的组成公式
流域调蓄作用，不仅能很好地解释流域出口断面洪水过 程线与净雨过程之间差别的原因，而且还可以据此导出 流域出口断面流量的组成公式。设τ时刻的净雨率为 i(τ)。显然，由于流域调蓄作用的存在，τ时刻降落在 流域上的净雨不可能全部在同一时刻流到出口断面，只 有那些流达时间为(t-τ)的净雨质点才对t时刻的出流量有 贡献，成为t时刻出流量的一部分(图7—7)，于是
dQ(t ) i( )A(t )
或
A(t ) dQ (t ) i ( )d
因为所有0至t时刻的净雨均对t时刻出流有一定贡献， 所以一场降雨形成的t时刻的总的出流量为
A(t ) Q (t ) i ( ) d 0
t
(7 5)
第二节