4 流域产汇流计算

2）降雨量累积曲线 3）降雨强度~历时曲线
2、流域降雨特性分析 1）流域平均降雨量 A 算术平均法 算术平均法：流域内各站同一时段的雨量进行 --- 算术平均法 算术平均。 即 (4-1)
-- 某一指定时段的流域平均雨量，mm; n -- 流域内的雨量站数； -- 流域内第i站指定时段的雨量，mm, i=1,2,...n
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 但必须控制 Pa.t 、Pa.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）； Pt为第t天的流域降雨量（mm）； Ka为流域蓄水的日消退系数，每个月可近似取一个平 均值， 用上式计算可取连续大暴雨之后的Pa 等于Wm ，由此向 后逐日推算。
等雨量线法: C 等雨量线法: 根据流域及附近的雨量站观测的同一时段的雨量值， 参考地形影响，类似绘制地形等高线那样，画出如图 4-3的雨量等值线图，然后量出相邻等值线间的流域面 积 ，即可按下式计算流域平均雨量 (4-3) -上的平均雨量，等于相邻的2条等值线数 值的平均数。
3、时~面~深关系曲线
月.日 (1) 5.18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Pt(mm) (2) 78.2 35.6 10.1 1.2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
K (3) 0.95
Pa(mm) (4)
月.日 (1) 28 29
Pt(mm) (2) 11.3 0.5
K (3)
Pa(mm) (4) 70.7 87.1 74.5 71.2
1.流域蓄水容量Wm的计算 1.流域蓄水容量Wm的计算 Wm是流域综合平均指标， 流域蓄水容量Wm 一般用实测雨洪资料分析确定。选取久旱无雨后一次 降雨量较大且全流域产流的雨洪资料，计算流域平均 降雨量P及产流量R。因久旱无雨，可认为降雨开始时 流域蓄水量W=0。所以： Wm = P - R -E （ 式中，P为流域平均降雨量（mm）；R为P产生的总 径流深（mm）；E为雨期蒸发（mm），如降雨时间 短可忽略不计。 一个流域的最大蓄水量是反映该流域蓄水能力的基 本特征，我国大部分地区的经验表明表 一般为80～ 120mm，例如：广东95～100mm，福建100～130mm， 湖北70～110mm，陕西55～100mm，黑龙江140mm 等等。流域的实际蓄水量W在0～Wm之间变化。
4.3 产流计算
计算方法 1）降雨径流相关图法 2）蓄满产流法 3）超渗产流法
一、降雨径流相关图
图 7 − 13
P ~ Pa ~ R 相关图
图 7 − 14
P + Pa ~ R 相关图
1）P相同时，Pa越大，损失越小，R越大，故Pa等值线图自左向 右增大； 2）Pa相同时，P越大，相对P损失越小，径流系数越大，坡度变 缓，但大于45度。
4.1降雨径流要素计算 4.1降雨径流要素计算
4.1.1流域降雨分析 降雨包括：降雨量、降雨强度、降雨历时、降雨过 程、降雨分布、笼罩面积、暴雨中心 1、单站降雨特性分析 1）降雨强度过程线 2）降雨量累积曲线 3）降雨强度~历时曲线
1）降雨强度过程线
一次降雨的总量不变时，其降雨过程不同，形成 的洪水不同。如当降雨主峰靠后时，因前期降雨 使土壤含水量增大，后期降雨下渗损失小，会使 产生的洪水洪峰流量较大。
B --- 泰森多边形法: 泰森多边形法: 该法假定流域上各点的雨量以其最近的雨量站的雨 量为代表，因此需要采用一定的方法推求各站代表的 在流域中距其最近的点的面积，这些站代表的面积图 称泰森多边形 其作法是：先用直线（图中的虚线）就近连接各站为 许多三角形，然后作各连线的垂直平分线，他们与流 域分水线一起组成n个多边形，每个多边形的面积，就 是其中的雨量站代表的面积。设第i站代表的面积为 , 雨量为Pi, 则该法计算流域平均雨量的公式为 (4-2) fi/F -- 第i站代表面积占流域面积的比值，称权重。
例题：某流域经分析求得 ，5月份多年平 均的流域日蒸散发能力为5mm，6月份为6.2mm， Pa计算示例 由此算得：
月.日 (1) 5.18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Pt(mm) (2) 78.2 35.6 10.1 1.2 K (3) Pa(mm) (4) 月.日 (1) 28 29 30 31 6.1 2 3 4 5 7.6 32.6 16.0 11.3 0.5 Wm=10 0mm Pa为一 日开始 时的前 期影响 雨量 (mm) Pt(mm) (2) K (3) Pa(mm) (4) 备注 (5)
由于地面径流和地下径流有不同的汇流特性，所以求得次径流 总量之后，还需划分地面径流和地下径流。简便的方法是斜线 分割法。 从起涨点A到直接径流终止点B之间连一直线，AB以上为直接径 流，以下和基流以上部分即为地下径流。B点用流域退水曲线来 确定，使退水曲线CBD的尾部与流量过程线退水段尾部重合， 分离点即为B点。
mm
面 平 均 雨 深
72小时 24小时 12小时 6小时 3小时
面积
4.1.2径流量计算 4.1.2径流量计算
洪水过程的组成：地面径流、表层流、地下径流、深层径流
Q
B H A E G F C C D D
t
2.流量过程的分割 2.流量过程的分割
二）径流量计算 实测流量过程线割去非本次降雨形成的径流后，本次 降雨形成的径流量可按下式计算：
4 流域产汇流计算
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，关于流域汇流 过程的计算称之为汇流计算。 它们之间的联系可简明地表示成图7-1-1所示的流程 图。
备注 (5)
100 100 96.3 91.5 87.0 82.6 78.5 74.5
30 31 6.1 2 3 4 5
0.938 7.6 32.6 16.0
67.6 63.4 56.5 93.0 100
Wm=10 0mm Pa为一 日开始 时的前 期影响 雨量 (mm)
5月份 6月份
判断题： 1.在一定的气候条件下，流域日蒸发量基本上与土壤含 水量成正比。 2.对同一流域，降雨一定时，雨前流域蓄水量大，损失 小，则净雨多，产流大。 3.流域蓄水量是指流域土壤含蓄的吸着水、薄膜水、悬 着毛管水和重力水。 4.流域最大蓄水量Wm（Im）近似为前期十分干旱，本 次降水相当大（能够产流）的洪水的损失量的最大值。
消退系数 综合反映流域蓄水量因流域蒸散发而减少 的特性，可以直接用水文气象资料分析确定。使用中 一般假定流域蒸散发量与流域蓄水量成正比来推求。 K值计算公式为：
式中， 为流域日蒸散发能力，无法进行实测。用 蒸发器观测的水面蒸发值作为其近似值，一般按晴天 和雨天或按月份分别选用相应的月平均值计算K 值。
10.以前期影响雨量（Pa ）为参数的降雨P 径流R 相 关图 ，当 P相同时，应该Pa 越大，[____] a、损失愈大，R 愈大 b、损失愈小， R愈大 c、损失愈小，R 愈小 d、损失愈大， R愈小 12.对于湿润地区的蓄满产流模型，当流域蓄满后， 若雨强i 小于稳渗率fc ，则此时的下渗率f应为[____] a、 f=i b、f=fc c、f > fc d、f < i 13.按蓄满产流模式，当某一地点蓄满后，该点雨强i 小于稳渗率fc ，则该点此时降雨产生的径流为[____] a、地面径流和地下径流 b、地面径流 c、地下径流 d、零
也可用经验公式确定出洪峰流量出现时刻至直接径流 终止点的时距N（日数）从而定出B点。经验公式如 下：
】
1.某流域的一场洪水中，地面径流的消退速度与地下径流的相比 [____] a、前者小于后者 b、前者大于后者 c、前者小于等于后者 d、二者相等 2.一次暴雨的降雨强度过程线下的面积表示该次暴雨的[____] a、平均降雨强度 b、降雨总量 c、净雨总量 d、径流总量 3.一次洪水地面径流过程线下的面积表示[____] a、平均地面径流流量 b、地面径流深 c、地面径流总量 d、地面径流模数 4.某流域一次暴雨洪水的地面净雨与地面径流深的关系是[____] a、前者大于后者 b、前者小于后者 a 、 c、前者等于后者 d、二者可能相等或不等 平 均 5.对同一流域，因受降雨等多种因素的影响，各场洪水的消退都不 地 面 一致。 径
二、蓄满产流计算
赵人俊等经过长期对湿润地区暴雨径流关系的研 究，提出了蓄满产流模型计算总净雨过程，以及确定 稳渗率fc划分地面、地下净雨。该法是我国湿润地区 产流计算的一个重要方法。 在湿润地区，由于降雨量充沛，故地下水位高， 包气带薄、且土壤含水量高，一般暴雨就能够使流域 蓄满；由于气候湿暖，植物繁茂，植物根系作用及耕 作造成表层土壤十分疏松，所以下渗能力很强，一般 暴雨强度不易超过。综合分析得出结论：流域产流方 式为蓄满产流。流域中单元面积只有蓄满才会产流， 未蓄满则不产流。并椐此建立产流摸型。
降雨P 蒸发E
产流计算
净雨 过程
汇流计算
径流 过程
2. 流域产汇流计算的基本思路 流域产汇流计算方法的内容十分丰富，这里仅 介绍目前使用比较普遍和比较成熟的计算原理及其 计算方法。产流计算的方法有降雨径流相关图法和 初损后损法等；汇流计算方法的重点是时段单位线 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，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。
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。
流 流 量 b 、 地 面
3 . 一 次 洪 水 地 面 径 流 过 程 线 下 的 面 积 表 示 [ _ _ _ _ ]
4.1.3前期影响雨量 4.1.3前期影响雨量
降雨开始时，流域内包气带土壤含水量的 大小是影响降雨形成径流过程的一个重要因素。 土壤含水量的实测资料很少，即使有也只能代 表点的情况，不能代表土壤含水量在流域分布 的复杂规律。因此，水文学上用间接的方法来 表示流域的土壤含水量。目前，常用的方法有 两种，一种是前期影响雨量，另一种是流域蓄 水量。
超渗产流与初损后损法
在干旱和半干旱地区，地下水埋深很大， 包气带很厚，缺水量大，降雨过程中下渗 的水量不易使整个包气带达到饱和，所以 不产生地下径流，并且只有当降雨强度大 于下渗强度时才产生地面径流，这种产流 方式称为超渗产流
图 7 − 16
初损后损法示意图
初损后损法将下渗损失过程简化为初损后损两个 阶段 ① 初损 初损：降雨开始到出现超渗产流时，历时t0 ， 降雨全部损失I0 ，包括初期下渗，植物截留，填 洼等。 ② 后损 后损：产流以后损失阶段，超渗历时ts 内的 平均下渗能力 。 当时段内 时，按 入渗，入渗量为 当时段内 时，按 I 入渗，入渗量为It
R = ( P − E ) − (WM − W0 )
1.蓄满产流模型认为，在湿润地区，降雨使包气带未 达到田间持水量之前不产流。 2.按蓄满产流的概念，仅在蓄满的面积上产生净雨。 3.按蓄满产流的概念，当流域蓄满后，超渗的部分形 成径流，该部分径流包括地面径流和地下径流。 4.对流域中某点而言，按蓄满产流概念，蓄满前的降 雨不产流，净雨量为零。 5.净雨强度大于下渗强度的部分形成地下径流，小于 的部分形成地面径流。 7.在湿润地区，当流域蓄满后，若雨强i大于稳渗率fc， 则此时下渗率f为[____] a、f > i b、 f = i c、f = fc d、f < fc