第十章 流域汇流
流域产汇流规律
流域产汇流规律嘿，朋友们！今天咱来聊聊流域产汇流规律这个有意思的事儿。
你想想看，那一条条河流就像大地的血脉一样，而流域产汇流规律呢，就是这些血脉流淌的秘密。
水从天空落下来，就像一场奇妙的旅行开始啦！这水呀，有的渗到地下，就像个调皮的孩子找个地方藏起来了；有的在地面汇聚成小水流，然后一路奔跑，汇聚成更大的水流。
这不就跟咱人一样嘛，有的喜欢安静地待着，有的就爱热热闹闹地凑一块儿。
流域就像是个大舞台，各种角色都在上演着自己的故事。
那些山坡、山谷、平原，都是这场大戏的不同场景。
水在不同的地方流动的速度、方式都不一样，有时候快得像风，有时候又慢悠悠的，是不是很神奇？比如说，一场大雨过后，水会迅速地聚集起来，形成小河、小溪。
这就好像突然来了一群小伙伴，一下子就热闹起来了。
然后这些小河小溪又会汇聚到更大的河流里，就像大家一起去参加一个更大的派对。
我们可不能小瞧了这流域产汇流规律，它对我们的生活影响可大着呢！要是不了解它，那发大水的时候可就麻烦啦，就像没头苍蝇一样不知所措。
但要是我们搞清楚了它，就能更好地利用水资源，还能做好防洪减灾的工作。
你说，这是不是很重要？就像我们了解朋友的脾气性格一样，知道了才能更好地相处呀！而且哦，这流域产汇流规律还会影响到生态环境呢。
水的流动会带动各种物质的运输和交换，对动植物的生存和繁衍都有着重要的作用。
如果这个规律被打乱了，那生态平衡不就被破坏了吗？这后果可不堪设想啊！所以啊，我们得好好研究它，就像对待一个珍贵的宝贝一样。
要保护好我们的流域，让水能够自然、顺畅地流动。
总之呢，流域产汇流规律就像是大自然的一个秘密密码，我们要努力去解开它，才能更好地和大自然和谐相处。
让我们一起加油，去探索这个神奇而又重要的规律吧！别不当回事儿哦，这可是关乎我们生活的大事呢！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
第10章流域汇流
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。
水文学原理第10章10月19日24日
什么是河槽洪水演算
Q I
河段
根据河道上断面的洪水过程 推求河道下断面的洪水过程。 在水文预报、水利工程防洪控制等有重要应用。
河段洪水演算的研究对象和内容
洪水演算的研究对象： 已知上断面流量过程，推求下断面的流量 进入河段上下游两断面间的水体（洪水波），
洪水演算关心的研究内容：
河段上下断面的流量、水位随流程与时间的变化。 水文学研究中依据一些假设或经验， 利用上断面的流量过程来推求下断面的流量过程， 涉及到的核心内容是两个断面间蓄水量的变化。
dQdV
Q A 0 L t
dQdV
d Q 1 2 Q Q Q t d t d t 1 2 Q Q L L Q Q L L t ( Q Q L L ) d t d t
dQQ Ldt12QLdtdt
L
2Lt
d V 1 2 A A A L L L 1 2 A A t d t A A L L t( A A L L ) d t L
A A'
B
D
B'
C
D'
要素 波体 波峰 波高 波长
波前 波后
T 时刻 VABCDA
B BD AC
VBCD VBDA
二者关系
>
<
> <
T+dt 时刻 VA’B’C’D’A’
B’ B’D’ A’C’
VB’C’D’ VB’D’A’
C ' 稳定流水
描述洪水波运动特征的要素
位相：洪水波与大气交界面上（或轮廓线上）任一点的位置 同位相：
A
12AdV dtL NhomakorabeadtLL
t
2Lt
Q L d t 1 2 Q L d td t A d tL 1 2 A d tL L
第十章 流域汇流
m
n
周文德认为：如果降雨随时间保持不变，则出流先是随时间渐 增，当达到平衡后，就处于稳定状态。即
I I
Q Q
且I 和Q对时间t的各阶导数必为零。因此，流域达到平衡后，可 认为流域蓄量与稳定状态时的入流和出流成正比，即
S f ( I , Q ) a 0 I b0Q
第二节
第十章
流域汇流
目
录
概述 流域汇流计算基础 流域汇流系统分析 线性分布式流域汇流模型 流域汇流的非线性处理
第一节
概 述
一、流域汇流过程
流域汇流过程：降雨在流域上的降水水滴，扣除损失后，从流域各处向 流域出口断面汇集的过程即为流域汇流过程，它讨论流域出口断面洪水
过程的形成原理和计算方法
第一节
概 述
不同径流成分由于汇集至流
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
第一节
概 述
二、流域汇流时间
流域汇流时间：降雨在流域上的降水水滴汇集至流域出口断面所 经历的时间。由于汇集到流域出口断面的具体条件不同，不同径
流成分的流域汇流时间不一样
系数a和b中只要有一个为I和Q的函数，为非线性汇流系统 如果所有的系数均为常数，则为线性时不变汇流系统；如果至少有 一个系数是时间t的函数，则为域汇流系统分析
倍比性
[nI (t )] n[ I (t )]
[ I i (t )] [ I i (t )]
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
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。
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
水文学原理试题及答案
水文学原理试题及答案篇一：2011年水文学原理题】第一章绪论1.水文学主要研究水的循环、分布、变化和利用等内容。
2.人类面临的主要水问题包括水资源短缺、水污染和水灾害等，解决这些问题需要加强水资源管理、水环境保护和水灾害防治等措施。
3.水文现象是指与水相关的各种现象，包括降水、径流、蒸发、地下水等。
水文现象具有一定的规律和特性，如降水量在时间和空间上的分布不均、径流量与降水量之间存在一定的关系等。
4.水文学的主要分支学科包括水文气象学、水文地质学、水文地理学、水文工程学等。
5.水文学经历了观测、实验、定量分析和综合研究等发展阶段。
6.水文学研究的特点包括需要跨学科综合研究、需要进行定量分析和模拟、需要考虑时间和空间的变化等。
第二章水文循环1.水的自然属性包括流动性、挥发性、溶解性等，社会属性包括供水、排水、灌溉等。
2.水循环包括蒸发、降水、径流、地下水等环节。
3.研究水文循环需要考虑不同尺度，如大气尺度、流域尺度、点尺度等。
水文现象包括降水、径流、蒸发、地下水等。
4.全球和流域（区域）水量平衡及方程式是衡量水循环的重要指标。
6.大气中的水分更新期为/=0.022年，即8.03天。
7.合理利用水资源、节约水资源需要遵循水资源可持续利用的原则，采取科学管理、节约用水、水环境保护等措施。
第三章河流与流域1.流域是指一定范围内的地面和地下水流入同一水系的区域。
流域可以按照分水岭、水系、流域面积等来分类，其主要特征包括水文、地形、地质等。
2.河流的主要特征包括流量、径流、水位、横截面等。
3.水系形状可以分为树状、网状、平行河道等，不同水系对汇流的影响也不同。
4.建库以后多年平均流量q0=20m3/s*（1000+100）/1000=22m3/s。
5.多年平均年蒸发总量为476.1mm-66.1mm=410mm，多年平均径流系数为66.1/476.1=0.139，蒸发系数为410/476.1=0.861.第四章降水1.降水基本要素包括降水量、降水强度、降水时长等。
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。
第十章 雨水管网设计与优化计算10-2 10-3
Q—雨水设计流量（L/s）
Ψ—径流系数，其数值小于1
k
167A1 (1 c lg P) Qi (t1 m t2i b) n
ki
.Fk
F—汇水面积（hm2） q—设计暴雨强度（L/s· hm2 ） P—设计重现期（a）
t1—地面集水时间（min）
Qi—管段i雨水设计流量（L/s） t2—管渠内雨水流行时间 Fk—管段i上游各汇水面积（hm2） m—折减系数 t2i—上游各管段i的计算流行时间 A 、c、b、n—地方参数
mh
h α
m=ctgα—边坡系数 边坡=tgα=h：mh
五、雨水管渠系统的设计步骤和水力计算及举例
设计步骤总体分三大步骤：前期准备、设计计算、绘图。
第四版 P92 【例】
已知某居住区平面图.地形西高东低,东面有
一自南向北流的河流,河流常年洪水位14m,常
水位12m.该市的暴雨强度公式给定.
要求布置雨水管道并进行干管的水力计算.
管段9~10起点标高为61.000＋坡降0.68=61.680，需提升高度为 61.680－1~9终点标高为59.685=1.995m≈2m。 应同时计算干管11~6、14~7、17~8、20~9，并比较其终 端标高是否满足管顶平接接入条件。
2、泵站不运行时系统的排水能力核算
泵站不运行时，管道系统只能在压力流条件下越过9~10起端流出。
5. 根据设计流速求本管段得管内雨水流行时间t2。 6.起点埋深（1点）定为1.3m。 1点地面标高－1点埋深＝1点管内底标高（1~2起端） 1点管内底标高－降落量＝2点管内底标高（1~2终端） 2点地面标高－2点管内底标高＝2点埋深（1~2终端） 2点管内底标高+管径D1~2= 2点管顶标高（1~2终端， 2~3起端） 各设计管段在高程上采用管顶平接。
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
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
THANKS
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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。
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
26
2020年2月1日
27
2020年2月1日
28
2020年2月1日
29
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30
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31
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2020年2月1日
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
流域产流汇流问题的理论探讨
或实际观测手段上都不够完善 。因此 ， 目前还只能在特定条件 下研 究单 点的土壤 水分 增长和消退的规律 ，并 进行一些理论探 讨。实际应用时大多用土壤水含水量观测资料进行分析 ，并建 立模 拟土壤水分增长 和消退规律 的模 型和计算方法 。 下渗是论述重力场 中水 由土壤表层流 向土壤下层 的运动 。 多孔 介质 中流体运动应 满足质量守恒原理和能量守恒原理 。分 别用连续 方程 和运 动方程表示 。连续方程 为 ：
流域 产 流汇流 问题 的理 论探讨 张红 艳 张敬 东 时铁 彬
流 域 产 流 汇流 问题 的理 论 探 讨
张红 艳 ，张敬 东 ，时铁 彬
（吉林省水文水资 源局 白城分局 ，吉林 白城 １ ３ ７ ０ ０ ０）
摘 要 ：流域 产流为流域 内的降水量扣除各种损 失之后 的剩余 量。流域 汇流为流域 内一次降水形 成的净雨转换 成流域 出１ ： ７ 断面处流量
文献标识码 ：Ａ
流域一次 降水 的产 流量 定义为流域内的降水量扣除各种损 失之后 的剩余 量。流域损失主要包括植物截 留 、 洼 地填蓄 、下 渗、 蒸发 等部分。降水后 的截 留 、 洼 蓄及产流前 的土壤 吸水 量 统称 为初 损。产流后 的损失主要是下渗 。流域 汇流定义为流域 内一次降水形成的净雨转变成流域出口 断面处流量汇集过程。 流域 汇流包含坡面水流 、壤 中水流 、地下水 流以及 河道水流等 多种水 流的汇集 ，分为坡面汇流和河道 回流 ２种类型。
为常数 。
式中 ） 一为 水力 传导 度， 是单位梯度的 土壤水分通量；
Ｄ （ ） 一为水力扩散度。
产汇流计算
一、流域降雨分析
单位时段的雨量称降雨强度。降雨量过程线
可以转换成雨强过程线，其纵坐标值为i = P /Δt。
以降雨开始后雨量累积值为纵坐标，相应时 间为横坐标点绘的曲线称累积雨量曲线。累积
对于包气带不厚且雨量充沛地区， WM 值在实
用上可由实测雨洪资料推求。其方法是选取久旱不
雨后一次降雨量较大且全流域产流的资料，计算出
流域平均雨量P及所产生的径流量R。由于久旱不雨，
可以认为Pa = 0，故
WM = P - R - E雨
（2－5）
流域日蒸发量 E 是该日气象条件（气温、日照、
湿度、风速等）和土壤含水量 P 的函数。当 Pa = 0 时 E = 0；Pa = WM 时，E = Em。Em称为土壤最大
i fp
i f p
RS (i f p ) i fp
P I RS
（1）
②包气带土层对下渗水量的再分配作用： 当降雨结束时包气带达到田间持水量：
I E (Wm, W0, ) RG （2）
当降雨结束时包气带未达到田间持水量：
I E (We, W0, ) （3）
二、自然界中两种基本的产流模式
R＝Rg+Rs
P
fc
Rg
R=Rs+Rg Rs
１、fc 的分析推求
例：流域降雨量如表，另外由相应的洪水过程线求得
的地面径流量和地下径流量，试计算流域的 fc值。
tc
I hg △hg
fc
hs △tc
p
Q
ＲS＝47.2mm Ｒg＝28.4mm
土木工程师-专业基础(水利水电)-工程水文学基础-流域产、汇流
土木工程师-专业基础（水利水电）-工程水文学基础-流域产、汇流[单选题]1.以前期影响雨量（Pa）为参数的降雨（P）径流（R）相关图P-Pa-R，当流域次降雨量P相同时，降雨开始时（江南博哥）的Pa越大，则()。
[2011年真题]A.损失越大，次洪径流深R越大B.损失越小，次洪径流深R越大C.损失越小，次洪径流深R越小D.损失越大，次洪径流深R越小正确答案：B参考解析：一次降雨首先补充土壤水分亏缺，才能产生蓄满产流。
前期影响雨量越大，土壤水分亏缺越少，降雨产流的损失越小，形成径流深度越大。
[单选题]2.某流域有两次暴雨，前者的暴雨中心在上游，后者的暴雨中心在下游，其他情况都相同，则前者在流域出口断面形成的洪峰流量比后者的()。
[2013年真题]A.洪峰流量小、峰现时间晚B.洪峰流量大、峰现时间晚C.洪峰流量大、峰现时间早D.洪峰流量小、峰现时间早正确答案：A参考解析：暴雨中心在上游，峰低且峰出现时间偏后；暴雨中心在下游，峰高且峰出现时间早。
其他情况（降雨量、降雨历时，下渗）都相同时，暴雨中心在上游时，离流域出口较远，径流流至流域出口的时间长，洪峰出现的时间晚。
同时径流在流至流域出口的过程中，由于地形的变化，能暂时储存一部分水在流域中，错峰出流，故洪峰流量小。
简单来讲，暴雨中心在上游，峰低且峰出现时间偏后；暴雨中心在下游，峰高且峰出现时间早。
[单选题]3.大洪水资料推求的单位线洪峰______、峰现时间______。
下列选项正确的是()。
A.高、晚B.高、早C.低、早D.低、晚正确答案：B参考解析：单位线假定流域汇流符合倍比和叠加原理，但这并不完全符合实际。
因此一个流域不同次洪水分析的单位线常有些不同，主要受洪水大小和暴雨中心位置的影响。
大洪水一般流速大，汇流较快。
因此，用大洪水资料求得的单位线尖瘦，峰高且峰现时间早。
小洪水则相反，流速小且汇流较慢，求得的单位线过程平缓，峰低且峰现时间迟。
[单选题]4.净雨在流域上分布不均匀是单位线变化的主要原因之一，一般暴雨中心在上游的单位线比暴雨中心在下游的单位线()。
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。
流域汇流计算的逆高斯分布模型
流域汇流计算的逆高斯分布模型最近，人们开始关注流域汇流计算的逆高斯分布模型，因为这将有助于更好地了解汇流过程的复杂性。
在计算汇流的过程中，逆高斯分布模型可以有效地帮助我们模拟汇流过程，更好地识别出汇流参数的空间变化特征。
逆高斯分布模型通过从一个抽样点到另一个抽样点之间构建高斯曲线，由此拟合出汇流参数的空间变化特征。
首先，逆高斯分布模型的原理可以从空间的角度来分析，如图1-1所示。
图1-1表示流域汇流空间的模型，其中Y轴表示流域汇流的空间位置，而X轴表示汇流的参数。
垂直的虚线表示汇流的参数的期望值，例如流率。
而垂直的实线表示汇流的参数的模型值，例如汇流率的模型值。
从图中可以看出，垂直的虚线和实线之间的差距越小，该模型的拟合效果就越好。
此外，利用逆高斯分布模型，我们可以分析流域汇流的参数的空间变化特征。
像图1-2所示，可以看出逆高斯分布模型可以模拟出复杂的汇流特征，比如汇流不平衡、梯度或峰值。
这样，我们就可以用逆高斯分布模型更好地探寻出地下水系统中的汇流参数及其随空间变化的特征，从而更明确地了解地下水汇流过程。
此外，利用逆高斯分布模型，我们还可以利用它来分析流域汇流的流量动态，并借助此识别出汇流中的潜在时变特征。
在这一点上，研究者可以利用逆高斯分布模型模拟流域汇流的变化，如图1-3所示。
图1-3中，横轴表示时间点，纵轴表示流量的值，从图中可以看出汇流的流量具有明显的时变特征。
因此，利用逆高斯分布模型，我们可以更好地模拟出流域汇流的动态过程，为更准确分析流域汇流提供技术支持。
总之，逆高斯分布模型在流域汇流分析中发挥了重要作用。
它不仅有助于我们更准确地模拟出汇流过程，更能够拟合出汇流参数的空间变化特征，还可以帮助我们识别出汇流中的潜在时变特征。
逆高斯分布模型的开发和应用，有助于我们更好的理解汇流过程，从而有助于更好地管理流域汇流。
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地面水流域汇流时间：为地面水坡面汇流时间与河网汇流时间之 和。坡面汇流时间不长，大约只有几十分钟。河网汇流比河道洪 水波运动复杂很多，坡面水流是沿着河道两侧汇入河网的，河网 汇流是一种具有旁侧入流的河道洪水波运动。河网中的流速通常
比坡面水流流速大得多，但河网的长度很长，因此，河网汇流时
间远大于坡面汇流时间
(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
第一节
概 述
地下水流域汇流时间：时间比地面大很多
地下水径流为77％，其汇流时间为20.5h，地
面水径流为23%，其汇流时间为6.5h，地下水 为地面水的3.2倍
第一节
概 述
隶溪流域，166km2，南方山区，植被好，土层浅薄，基 岩透水性差，地下径流以壤中水径流为主。壤中水径流10 天流出，一年中首尾流量大体相同
第三节 2. 推求单位线的方法
流域汇流系统分析
推求单位线的原则
误差最小。由UH推得出流与实测出流间误差最小。单位 线常采用试错法，根据实测资料先采用一定方法分析出一 条初始单位线，然后根据分析原则进行合理性分析或再修
正UH
合理性。单位线要符合汇流曲线的特征，如坐标非负性， 总量为1单位，过程无跳动等
流域按一定要求划分为若干块(称为子系统)，进
行汇流分析计算时各块的输入不同或参数不同，
最后按一定方式汇总得到流域汇流过程，即为分 散型流域汇流系统
第三节
流域汇流系统分析
二、单位线法
1. 单位线的定义和基本假定
定 义
在给定的流域上,单位 时段内均匀降落单位深度 的地面净雨，在流域出口
断面形成的地面径流过程
一时刻流达出口断面，只有那些流达时间为t-τ（流达时间为2小时）的净 雨才对t时刻（例如10点）的流量有贡献，成为t时刻出流量的一部分
dQ(t ) i(t )A(t )
能在t时刻到达流域
流量出口断面流 量的组成
出口断面的净雨滴
占有的面积
第二节
流域汇流计算基础
A(t ) dQ(t ) i ( )d
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
二. 调蓄作用物理原因
流域汇流中降水注入点有远近之分：即使水滴
具有的速度相同，同一时刻流入的净雨量也不
可能同时流出流域，那些距离较远的雨滴将留
在流域中，引起时段内蓄水量的变化，导致洪
水过程线的推移和坦化
流域上水滴速度的分布是不均匀的
第二节
流域汇流计算基础
由于流域调蓄作用的存在，τ时刻（例如8点）的净雨不可能全部在同
dS dSl dS p dSr dS g dt dt dt dt dt
坡地和湖泊蓄量不大 河网和地下水蓄量大
第二节
流域汇流计算基础
三. 面积－时间曲线
面积时间曲线：以等流时面积为纵坐标，以其中水滴到达出口断面
的时间为横坐标，构成的曲线
等流时面积
第二节
流域汇流计算基础
τ时刻净雨对t时刻出流有贡献的等流时面积
m
n
周文德认为：如果降雨随时间保持不变，则出流先是随时间渐 增，当达到平衡后，就处于稳定状态。即
I I
Q Q
且I 和Q对时间t的各阶导数必为零。因此，流域达到平衡后，可 认为流域蓄量与稳定状态时的入流和出流成正比，即
S f ( I , Q ) a 0 I b0Q
第二节
线，称为单位线。单位净 雨一般取10mm,单位时段可 取1、3、6、12、24h等,依 流域大小而定
第三节
流域汇流系统分析
假 定
•
倍比假定：如果单位时段内的净雨不是一个单位而是k个单位,
则形成的流量过程是单位线纵标的k倍
第三节
流域汇流系统分析
假 定
•
叠加假定：如果净雨不是一个时段而是m个时段,则形成的流
第二节
流域汇流计算基础
流域形状不为矩形，面积 时间曲线为双峰线
第三节
流域汇流系统分析
一. 系统概念与流域汇流系统
1. 系统概念
系统输入
系统输出 系统作用
流域出口断面的流量过程称为流域对净雨过程的响应，简称为 流域响应。流域响应Q(t)与净雨输入I(t)之间的关系为
Q(t ) [ I (t )]
第一节
概 述
不同径流成分由于汇集至流
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
第一节
概 述
二、流域汇流时间
流域汇流时间：降雨在流域上的降水水滴汇集至流域出口断面所 经历的时间。由于汇集到流域出口断面的具体条件不同，不同径
流成分的流域汇流时间不一样
t
第二节
流域汇流计算基础
二. 流域蓄泄关系
流域水量平衡方程
dS (t ) i(t ) Q(t ) dt
•
i(t)已知，而Q(t)，s(t)未知
第二节
流域汇流计算基础
流域蓄量不仅与入流和出流有关，还与它们的各阶导数有关
,Q ,, Q) , I ,, I , Q, Q S f (I , I
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
量过程是各时段净雨形成的部分流量过程错开时段叠加
第三节
流域汇流系统分析
推流公式
Qd ,t rd ,i qt i 1
i 1
m
无因次化
式中，Qd,t为流域出口断面各时刻流量值，m3/s；rd,i为各时段净雨量，mm； qt-i+1为单位线各时刻纵坐标，m3/s；t=m+n-1为流域出口断面流量过程线时 段数；m为净雨时段数；n为单位线时段数
m n
I , I ,
, I , Q , Q ,
, Q 0
第二节
流域汇流计算基础
m n
,Q ,, Q) , I ,, I , Q, Q S f (I , I
S f ( I , Q ) (a0 I b0Q ) a0 I a1I ' b0Q b1Q' bnQ ( m)
第三节
流域汇流系统分析
资料准备
确定计算时间长度Δt。常与流域大小成正比
Δt起迄时间的选定。按照两个要求：一是时段内雨强尽量均
匀，不使主要产流时段的雨强因人为分段而破坏；二是要控 制峰形，使洪峰和过程控制点尽量摘到
线性水库型的流
am I ( m )
流域蓄泄方程的一般形式为
域调蓄方程
S am I
m 0
m
( m)
bnQ
n 0
n
( m)
S b0Q
第二节
流域汇流计算基础
蓄量S(t)与包括河网蓄量Sr,湖泊水库和洼地蓄量Sl，坡面滞蓄 量Sp和地下蓄量Sg
S Sl S p Sr Sg
第一节
概 述 口头流域，155km2，北方山
区，植被差，基岩出露地表， 裂隙发达，地下径流以地下 水径流为主。一次降雨形成 的地下水径流需要10个月流 出
第一节
概 述
流域汇流时间的确定：位于流域上不同地点的水滴，由于流速和汇
流路径的不同，将具有不同的汇流时间。因此，采用什么物理量来 反映流域汇流时间呢？一般使用最大汇流时间和平均汇流时间来描 述
( I I )
n n
m
m
I
m
(Q Q )
Q
n
]
第二节
流域汇流计算基础
令
f f f a0 , a1 , , am m I I I f f f b0 , b1 , , bn n Q Q Q
如果忽略二次以上的项，并考虑到下式为各个稳定状态时对时 间的导数，全为零
第十章
流域汇流
目
录
概述 流域汇流计算基础 流域汇流系统分析 线性分布式流域汇流模型 流域汇流的非线性处理
第一节
概 述
一、流域汇流过程
流域汇流过程：降雨在流域上的降水水滴，扣除损失后，从流域各处向 流域出口断过程的形成原理和计算方法
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