工程水文学·作业1答案

工程水文学·作业1

1、影响年径流量的因素有哪些？各产生怎样的影响？

答：因素：气候因素、流域下垫面因素、人类活动。

影响：气候因素对年径流的影响。在气候因素中，年降水量与年蒸发量对年径流量的影响程度，随流域所在地区不同而有差异。

流域下垫面因素对年径流的影响。流域下垫面因素包括地形、土壤、地质、植被、湖泊、沼泽和流域面积等。这些因素对年径流的作用，一方面表现在流域蓄水能力上，另一方面通过对降水和蒸发等气候条件的改变间接地影响年径流。

人类活动对年径流的影响。人类活动对年径流的影响，包括直接与间接两个方面。直接影响如跨流域引水，将本流域的水量引到另一流域，或将另一流域的水引到本流域，都直接影响河川的年径流量。间接影响如修建水库、塘堰等水利工程，旱地改水田，坡地改梯田，浅耕改深耕，植树造林等措施，这些主要是通过改造下垫面的性质而影响年径流量。一般地说，这些措施都将使蒸发增加，从而使年径流量减少。

2、何谓前期影响雨量？它对径流产生怎样的影响？如何计算前期影响雨量？答：流域前期影响雨量即流域降水前土壤的含水量。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。

它的大小将直接影响本次降雨径流量的大小，前期影响雨量愈大，则本次的降雨径流量就愈大。

前期影响雨量Pa的计算式为：

但必须控制

式中，P a,t、P a,t+1分别为第t天和第t+1天开始时刻的前期影响雨量(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，其中为流域月平均日蒸散发能力。

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。

3、阐叙等流时线在地面汇流分析中的应用

答：利用等流时线概念，分析图7.6.2-1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，取计算时段△t等于汇流时段△τ，分两

种情况进行讨论。

(1) 地面净雨历时等于一个汇流时段(Ts=△t=△τ)流

域上一次均匀净雨，历时Ts=△t=△τ，净雨深Rs，雨

强i s=Rs/△t。

净雨开始t=0时，雨水尚未汇集到出口，此时流量

为零，即Q0=0

第1时段末t=1△τ时，最初降落在1△τ线上的净雨在向下流动过程中，沿途不断地汇集F1上持续的净雨，当它到达出口时(t=1△τ)，正好汇集了F1上沿途产生的地面净雨。此时的流量为：

第2时段末t=2△τ时，最初降落在2△τ线上的净雨

在向下流动过程中，沿途不断地汇集F2上持续的净

雨，当它到达1△τ线位置时，净雨停止，所以再继

续向下运动中，将不继续汇集雨水。在第2时段末

流量为：

第3时段末t=3△τ时，与上面同样的道理，此时的流量为：

第4时段末t=4△τ时，净雨最末时刻(t=1△τ)降落在

流域最远点的净雨，正好流过出口，故此时流量为

零。Q 4=0

(2) 地面净雨历时多于一个汇流时段(ts≥2△t)

流域上净雨历时Ts=3△t ，雨强i s1=R s1/△t ，i s2=R s2/△t ，

i s3=R s3/△t ，它们各自在流域出口形成的地面径流流

量过程，可用与上面完全相同的方法求得，如表7.6.1所列和图7.6.2-2、图7.6.2-3所示。

图7.6.2-1 (点击上图放大)

图7.6.2-2

图7.6.2-3

从以上分析中，可以归纳出以下几个重要概念：

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Q i=i s F i。

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。

当净雨历时Ts小于流域汇流时间τm时，称为流域部分面积汇流造峰(部分汇流造峰)；当净雨历时Ts大于或等于τm时，称为流域全面积汇流造峰(全面汇流造峰)。

地面径流总历时T等于净雨历时Ts与流域汇流时间τm之和，即T=Ts+τm。4.设计洪峰流量在推求中应主要什么问题？

答：如洪峰流量的变化幅度远比年径流为大，使得我们掌握的洪水变量系列中可能出现一些特大值。或者说洪水变量系列可能是不连序的(指序号上的不连续)。比如，在几十年实测洪水资料中有几个特大值，而这几个特大值的重现期并不是几十年，而是几百年或者更长时间。又如，通过历史洪水调查，确定了历史上曾经发生过的，重现期是几百年或更长时间的特大洪水。以上情况下并不掌握介于特大洪水和实测一般洪水之间的洪水变量，需进行特大洪水处理。

特大洪水的处理主要是解决特大洪水经验频率和统计参数计算方法问题。

5、何谓水量平衡？试叙闭合流域水量平衡方程在实际工作中的应用和意义。答：对任一地区、任一时段进入的水量与输出的水量之差，必等于其蓄水量的变化量，这就是水量平衡原理，是水文计算中始终要遵循的一项基本原理。

依此，可得任一地区、任一时段的水量平衡方程。对一闭合流域：设 P 为某一特定时段的降雨量，E 为该时段内的蒸发量，R 为该时段该流域的径流量，则有：P=R+E

C

+△U

△U为该时段流域内的蓄水量，△U=U

1+U

2

。

对于多年平均情况，△U ＝0，则闭合流域多年平均水量平衡方程变为：⎺P=⎺R+⎺E

影响水资源的因素十分复杂，水资源的许多有关问题，难于由有关的成因因素直接计算求解，而运用水量平衡关系，往往可以使问题得到解决。因此，水量平衡原理在水文分析计算和水资源规划的分析计算中有广泛的应用。如利用水量平衡式可以用已知的水文要素推求另外的未知要素。例如：某闭合流域的多年平均降雨量⎺P=1020mm ，多年平均径流深⎺R=420mm，试求多年平均蒸发量⎺E 。⎺E=⎺P-⎺R＝600mm。