水文预报(第二章 流域产流-蓄满产流)

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2、二层模式 把可蒸发层分为上、下两层，并认为降雨补给 土壤和蒸发消耗土壤水分都是先上层后下层。
上层以蒸发能力蒸发，直到上层水分耗尽，才 由下层土壤水供给；下层蒸发量与该土壤含水量 成正比。
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四、综合分析 要正确识别一个流域某场降水的产流模式，通 常需要进行综合性分析。
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产流对比分析表
蓄满产流 多年平均降雨量 多年平均径流系数 >1000mm >0.4 超渗产流 <400mm <0.2
下垫面 underlaying surface
地形、地质、土壤、植被等。
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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
二层蒸发模块
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地下水埋深
地下水埋深小，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。
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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％。
一、产流计算的作用 1、小流域洪水预报。 2、区间降雨径流预报。 3、水文流域模型计算的需要。
4、水库防洪和兴利计算的需要。
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二、产流计算的原理 产流计算指根据降雨计算净雨（径流深）的过程。 产流计算依据的原理是流域水量平衡。即
R P E (Wt Wt 1 ) W截留 W填洼 W其它
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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。
流量过程的对称性
降雨强度对产流的影响 影响产流的因素 表层土质结构 缺水量
大
小 初始土湿、降水量 疏松、不易超渗 小、易蓄满
小
大 初始土湿、降水强度 密实、易超渗 大、不易蓄满
地下径流 降雨与产流特征的关系
比例大 与降雨量关系密切
比例小 与降雨强度关系密切
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气温
气温主要控制空气湿度，间接影响水面蒸发。
水质
水中的盐分会增加分子间的吸力，减少蒸发。 在同一环境下，海水蒸发比淡水少2～3％。
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2、影响土壤蒸发的因素
除了影响水面蒸发的气象因素因素之外，还包括 土壤含水量、地下水埋深、土壤结构、土壤色泽 、土壤表面特征、地形等 。
日期 1970.8.8 1970.8.9 1970.8.10 1970.8.11 1970.8.12 0.8 P Ep 7.9 7.4 5.9 6.1 6.2 W 14.9 13.4 12.2 12.0 11.1 E 1.5 1.2 1.0 0.9 0.9
1970.8.13
1970.8.14 1970.8.15 1970.8.16 1970.8.17
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
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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。
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水文预报
主讲人：任政
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第二章
流域产流
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流域从降雨开始到流域出口断面流量 过程的形成，是降雨形成径流的一个完 整、不可分割的物理过程。但为了分析 、计算方便，人为地将这个过程分为流 域产流、流域汇流两个阶段。
水汽压差
水汽压差：水面的饱和水汽压与水面上空一定 高度的实际水汽ห้องสมุดไป่ตู้之差。
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水面的饱和水汽压 e ：
10.286T 2148 .4909 ln e T 35.85
蒸发量与水汽压差成正比。
风速
风速的大小，决定着紊动扩散的强弱。风速越 大，水面蒸发也越大。
50
5
10
15
20
25
30
t min
0 6 12 18 0 6 12
h
t
地面径流为主
地面、地下径流兼有
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两种典型的流量过程线
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三、气候、地理和下垫面特征分析
气候对产流影响较大。 气候干燥时，蒸发量大、土壤易缺水，容易出现 超渗产流。 雨强大时，容易出现超渗产流。 下垫面对产流影响也较大。 土壤结构密实、植被差、地下水埋深大时，多出 现超渗产流。
0.2
5.8
5.0 5.2 5.4 6.9
10.2
9.6 9.0 8.4 7.8
0.8
0.6 0.6 0.6 0.7
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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
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当植物截留量 W截留 、填洼量 W填洼 、其它因素 引起水量增减 W其它 等所占的比例较小时，有
R P E (Wt Wt 1 )
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第二节 产流机制分析
一、产流机制分析 1、产流机制 runoff yield mechanism 产流机制指流域产流的物理过程。 为分析和计算的需要，将流域产流过程概化为 蓄满产流、超渗产流两种最基本的产流模式。
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（二）模式计算法
根据土壤含水量的垂直分布，流域蒸发量的计 算方法可根据情况选用一层、二层、三层模式。 1、一层模式 把可蒸发层作为一个整体，并认为蒸发量同该 层土壤含水量成正比。
W E Ep Wm
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输入数据
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设置控件
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一层蒸发模块
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第三节 流域蒸发
流域蒸发由水面蒸发、陆面蒸发（土壤蒸发）、 植物蒸散发三部分构成。
陆地上的年降水量有60～70％通过流域蒸发返 回大气。 流域蒸发量计算是产流计算的重要内容之一。
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一、蒸发的影响因素 1、影响水面蒸发的因素
主要是气象因素，如水汽压差、风速、气温、水 质等 。
例2：WUM=20mm； WLM=60mm；降水P和流域蒸发能量 Ep如表所示，试用一层模式计算各时段的蒸发量。
日期 1970.8.8 1970.8.9 1970.8.10 1970.8.11 1970.8.12 0.8 P Ep 7.9 7.4 5.9 6.1 6.2 WL 14.9 12.9 11.3 10.3 9.3 EU 0 0 0.8 0 0 EL 2.0 1.6 1.0 1.0 1.0 E 2.0 1.6 1.8 1.0 1.0
降雨径流过程 流域产流 降雨
流域汇流
出流过程
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流域产流是从降雨发生开始，到净雨出 现的阶段。 流域汇流是从净雨出现开始，到流域出 口断面流量过程形成的阶段。
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第一节 概述
Y
P(t)+ WU(t-1) >WUM
N
WU(t-1) =WUM
WU(t-1) = WU(t-1) +P(t) WL(t-1) = WL(t-1)
P(t)+ WU(t-1) –WUM + WL(t-1) >WLM N Y WL(t-1) =WLM WL(t-1) = WL(t-1) +P(t)+ WU(t-1) -WUM
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Y
WU(t-1) >E p
N
EU=Ep ，EL=0
EU = WU(t-1) ，EL=(Ep-EU)WL(t-1)/WLM
WU(t)= WU(t-1)- EU
, WL(t)= WL(t-1)- EL
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3、植物蒸散发
植物蒸散发机理复杂，分析和计算较为困难。
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二、流域蒸发能力的确定
流域蒸发能力 E p ：充分供水条件下，流域蒸发 量。
流域蒸发能力不能靠实测，只能估算。
流域蒸发能力估算方法：根据水面蒸发量估算 ； 根据辐射平衡值估算 ；根据经验公式估算 。 这里只讨论根据水面蒸发量估算流域蒸发能力。
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土壤表面特征
土壤表面特征影响风的紊动作用。粗糙地面的 蒸发量比平滑地面的大。
地形
地形高处风速大，高地蒸发量比盆地的大；地 表坡向不同，影响吸收辐射，蒸发量也不同。
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在相同气候条件下，流域蒸发能力与水面蒸发关 系密切，因此，可根据水面蒸发量估算流域蒸发能 力 Ep ：
E p Kc E0
Eo 天然水体水面蒸发量；
Kc
水面蒸发折算系数。
我国现有的水面蒸发观测仪器中，改进后的E601 型蒸发器，其代表性、稳定性、规律性较好，所测 得的蒸发量可近似代表天然水体水面的蒸发量。
Y
P(t)+ W(t-1) >WM
N
W(t-1) =WM
W(t-1) = W(t-1) +P(t)
E(t)=EPW(t-1)/WM
W (t)= W(t-1)- E(t)
t=t+1
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例1：WM=80mm；降水P和流域蒸发能量Ep如 表所示，试用一层模式计算各时段的蒸发量。
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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：
EE 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。
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