水文学原理第八章产汇流

3．地面地下径流分割及计算
⑴地面地下径流分割 为分别研究地面径流和地下径流的产汇流规律，需将总 径流中把地下径流（基流）分割。常用的两种方法： ①水平线分割法：如图12-2-3所示，从实测流量过程线 的起涨点a作一水平线交过程线的退水段于c点，则水平 线ac就认为是该次洪水的地面地下径流分割线。
②斜线分割法：如图12-2-4所示，将绘在透明纸上的标准 退水曲线蒙在要分割的洪水过程线的退水段上（注意比 例尺的一致），使横轴重合，然后左右移动，当透明纸 上的标准退水曲线与洪水退水段的尾部吻合后，则两线 前方的分又点C就是地面径流终止点。从实测流量过程线 的起涨点a到地面径流终止点c连一斜线ac，既为地面地 下径流分割线。
它们之间的联系可简明地表示成图12-1-1所示的流程图。
2. 流域产汇流计算的基本思路
产流计算的方法有降雨径流相关图法和初损后损法等； 汇流计算的重点是单位线法和瞬时单位线法。 无论产流计算还是汇流计算，基本思路都是，先从实际 降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后，用
于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预
Wt Et k w,t E w,t Wm
（12-2-4）
E t 为第t日的流域蒸散发量（mm）； 式中，
W t 为第t日开始时的流域蓄水量（mm）；
W m为流域蓄水容量（mm）；
E w , t为第t日的水面蒸发器蒸发量（mm），一般取E601型或80cm
套盆式水面蒸发器的观测值； k w , t 为折算系数，对一定的蒸发器和一定的流域，将随季节而变 化，可参考附近地区的数值或通过优选求得。
12.2.2 径流资料的整理与计算
1．洪水场次划分及次洪水总径流深W的计算
洪水场次划分是指，将非本次降雨产生形成的径流分割 出去。如图12-2-1。多数情况下，与本次降雨所对应的 径流过程，不仅包括本次降雨形成的地面、地下径流，
而且还包括前期降雨的地下径流。如图中的虚线ag以下
的水量，它表示如果没有降雨Ⅰ时，河中仍有持续的径 流，称其为“基流”。另外，该次洪水尚未退完又遇降 雨时，还会有后期洪水混入，如图中的第Ⅱ场洪水。
图12-4-3 某流域P～Pa～T～Rs相关图
12.4.2 蓄满产流模型法
1.蓄满产流模型的基本概念 蓄满产流模式：降雨使含气层土壤达到田间持水量 之前不产流，此前的降雨全部用以补充土层的缺水量； 土层水分达田间持水量（蓄满）后开始产流，以后的降
雨（除去雨期蒸发）全部变为净雨。流域上只有蓄满的
地方才产流，故产流期的下渗为稳渗率fc，其中下渗至 潜水层的部分成为地下径流，超渗的部分成为地面径流。
2.P+Pa～R(Rs)相关图法 有时会遇到降雨径流资料的 相关点较少，可采用绘制简化的降雨径流相关图P＋Pa～ R(R相关图P+Pa ～R(Rs)
3．多变量降雨径流相关图
以W或Pa为参数的三变量相关图，一般只适用于我国湿润 地区，对于干旱、半干旱地区，除考虑凤外，还要考虑 降雨历时等更多变量的相关图。图12-4-3为P～Pa～T～ Rs相关图。
12.5.2 初损 I 0 的确定
1.由实测资料分析各场洪水的初损 I 0 流域较小时，降雨基本一致，洪水过程线起涨点前 I0 。 的累积雨量就是初损 对于较大的流域，可在其中找小流域水文站按上述 I0 。 方法确定
2．综合分析 I 0的变化规律 利用实测雨洪资料，分析各场洪水的 I 0 及相应的流域起 Pa ,0 W0 （ i 0 ，并建立相 始蓄水量 ），初损期的平均雨强 关图，如图12-5-3。
12.5.3平均后损率的确定
12.5.4 产流量计算
12.6 流域汇流分析 12.6.1流域出口断面流量的组成
流域汇流是指，在流域各点产生的净雨，经过坡地和河 网汇集到流域出口断面，形成径流的全过程。 同一时刻在流域各处形成的净雨距流域出口断面远 近、流速不相同,所以不可能全部在同一时刻到达流域出 口断面。但是,不同时刻在流域内不同地点产生的净雨, 却可以在同一时刻流达流域的出口断面，如图12-6-1。
用上式计算可取连续大暴雨之后的 Pa 等于 W m ，由 此向后逐日推算。
【例12-3-2】表12-3-2，某流域经分析求得 Wm 100mm ， 5月份多年平均的流域日蒸散发能力为5mm，6月份为 6.2mm，由此算得： 5月份 K a,5月 1 E m Wm 1 5 / 100 0.950 6月份 K a,6月 1 E m Wm 1 6.2 / 100 0.938 表12-3-2 计算示例
⑵地面地下径流深的计算
地面、地下径流分割后，分割线上面的部分即地面径 流WS，下面的部分即地下径流Wg，其地面径流深RS、地下 径流深Rg分别除以流域面积F即可得到。
Ws Rs F
Rg Wg F
（12-2-2）
（12-2-3）
12.2.3 蒸发资料的整理与计算
流域蒸散发是产流量计算中的重要环节，是影响流域土壤蓄水量的 主要因素。流域蒸散发一方面取决于蒸散发能力，另一方面取决于 供水条件，即流域蓄水量的大小。实用中一般假定流域蒸散发量E与 流域蓄水量W成正比，即
1.基本概念及含义： 流域汇流时间τ m ：流域上最远点的净雨流到出口的历 时。 汇流时间τ ：流域各点的地面净雨流达出口断面所经历 的时间。 等流时面积dF (τ )：同一时刻产生、且汇流时间相同 的净雨，所组成的面积。
2.流量成因公式及汇流曲线 流域出口断面t时刻的流量Q(t),是各种不同的等流时 面积上在t时刻到达出口断面的流量之和,即: (12-6-1）
第十二章
流域产汇流计算
12.1 概
主要内容
述
由降雨过程推求径流过程 的基本内容与流程
流域产汇流计算的基本思路
1. 流域产汇流计算基本内容与流程
由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体上分为两个步骤： ①产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损失之后，剩下 的部分称为净雨，在数量上等于它所形成的径流深。在我国常称净 雨量为产流量，降雨转化为净雨的过程为产流过程，关于净雨的计 算称之为产流计算。 ②汇流计算：净雨沿着地面和地下汇入河网，然后经河网汇流形成 流域出口的径流过程，这个流域汇流过程的计算称之为汇流计算。
W R F
（7-2-1）
2．流域地下径流标准退水曲线


流量过程线上的a点或a’ 点是否为流域地下退水流 量，可由流域地下径流标准退水曲线来确定。图12-2-2 中的下包线Q g～t，即为流域地下径流标准退水曲线，其 绘制方法是 以相同的比例尺，在方格纸上绘出各场洪水的退水流量 过程线； 用一张透明纸描绘出最低的退水过程线； 将此曲线移到另一场洪水的次低的退水段，在保持时间 坐标重合的条件下左右移动透明纸，使方格纸上的退水 过程线在后部与透明纸上的退水过程线相重合，井把它 也描绘在透明纸上； 如此逐一描绘各场洪水的退水流量过程线，就构成Q g～t 线。
12.3 前期影响雨量的计算
对于设计情况，为简便起见，常用前期影响雨量 Pa 作为 衡量流域干湿程度的指标，反映流域蓄水量的大小。前 期影响雨量 Pa 的计算式为
Pa , t 1 K a Pa , t Pt
（12-3-3） （12-3-4）
但必须控制
Pa , t 1 Wm
Pa , t 1 分别为第t天和第t+1天开始时刻的前期影响雨 Pa , t 、 式中， 量（mm）； P t 为第t天的流域降雨量（mm）； K a 为流域蓄水的日消 退系数，每个月可近似取一个平均值，等于1 E m Wm ，其中 E m 为 流域月平均日蒸散发能力。
（12-4-1）
3.产流量计算公式
4. 流域蓄水量计算
5.净雨过程的计算
设降雨总历时为T，先确定计算时段Δ t，按所划分的时段 可得降雨过程 Pt ～t。用蒸发器实测水面蒸发值（或作 W0 ，以 修正）计算蒸发能力 E mt ～t。由起始流域蓄水量 及b 、 、C由实测资料预先分析确定，均 W m WUm , WLm , WDm 为已知值，根据上述已知条件，即可得产流过程。
12.4 降雨径流相关图法推求净雨 12.4.1降雨径流经验相关图法
1．P～Pa～R (Rs)三变量相关图法
图12-4-1是某流域的P～Pa～R (Rs)相关图。
⑴降雨径流经验相关图法的制作 以次降雨量P为纵坐标， 以相应的径流深R (Rs)为横坐标，可按对应的P、R (Rs) Pa 在图上绘一个点，并把它的 值注在点旁，然后按点群 分布的趋势，照顾大多数点子，绘出以 为参数的等值 Pa 线，既为P～ ～P Ra (Rs)三变量相关图法。
2. 流域蓄水容量分布曲线
，如果将全流域 流域上各点都有自己的蓄水容量W m 自小至大进行排列，计算出等于及小于某一 W m 各点的 W m
的面积，并以流域面积的相对值 FR F 表示，如图12-4-4。 FR 为小于、等 F 图中 为流域中最大的点蓄水容量， W mm 于 W的面积占流域面积的比值。蓄水容量曲线的线型 m 采用b次抛物线比较合适，即
12.6.2等流时线及其在地面汇流分析中的应用
1.基本概念及含义： 等流时线：流域上汇流时间τ 相等点子的连线，如图 12-6-2中标有 2 、„的虚线（ 为单位汇流时 1 、 段长）。 等流时面积：两条相邻等流时线间的面积。 2. 等流时线在地面汇流分析中的应用 利用等流时线概念，分析图12-6-2流域上不同净雨情况 下所形成的出口断面地面径流过程。为计算上的方便， t 等于汇流时段 取计算时段 ，分两种情况进行讨论。
图12-4-1 某流域三变量降雨径流相关图
该图应符合下列规律：
Pa 越大，损失愈小，R(Rs)愈大，故 Pa 等值线 P相同时， 的数值是自左至右增大的；
Pa 相同时，P愈大，损失相对于P愈小， dR(Rs)／dP愈大， P～R(Rs)线的坡度随P的增大而减缓，P～Rs也不应小于 450，P～R可以为450。 ⑵降雨径流经验相关图法的应用 根据降雨过程及降雨开 始时的 Pa ，首先累计各时段的降雨过程，在图上查出累 计的净雨过程，然后将累计的净雨过程，两两相减，得 Pa 到各时段的降雨所对应的时段净雨。若降雨开始时的 不在某一条等值线上，则用内插法查算。