4 流域产汇流计算

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。
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
月.日 (1) 5.18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
P1 1.2
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
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
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。
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
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。
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：
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
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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)
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。
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。