武大《工程水文学》课件第七章

(130mm)
降雨开始时： 降雨开始时： Pa=60mm 由 P1=49mm,查 查 得R1=20.0mm。 。
（49mm)
由 P1 +P2=130mm, 查得 R1+R2=80.0mm。 。 则第二时段净雨为 R2=80-20=60mm
WUHEE
降雨相关图的规律： 降雨相关图的规律： 1）P相同，Pa越大，损 相同，Pa越大， 越大 失越小， 越大， 失越小，R越大，故 Pa等值线的数值自 Pa等值线的数值自 左向右增大。 左向右增大。 2）Pa相同时，P越大， Pa相同时， 越大， 相同时 损失相对于P越小， 损失相对于P越小， 径流系数越大，P～ 径流系数越大， 线的坡度随P R线的坡度随P的增 大而减缓， 大而减缓，但不应 小于45 45° 小于45°。
基流的分割： 基流的分割： 取历年最枯流量的平均值或本年汛前最枯流量用水 平线分割（ED线 平线分割（ED线）。 流量过程线的分割及不同水源的划分（AF线和CD线 流量过程线的分割及不同水源的划分（AF线和CD线）： 线和CD 退水曲线
Q (t ) = Q (0)e
−t / K g
Kg：地下水退水参数；Kg越大地下水退水越慢，反之则快。 ：地下水退水参数； 越大地下水退水越慢 反之则快。 越大地下水退水越慢，
地面径流 直接径流 本次洪水的径流过程 表层流径流
地下径流
WUHEE
Q(m3/s) B
N
N = 0.84 F
0. 2
本次降雨形成的径流过程
H
直接径流
C B’
I
A E G
WUHEE
C’
地下径流
D F D’ t(h)
三、前期影响雨量 降雨开始时， 流域土壤的干湿程度 土壤的干湿程度（ 降雨开始时， 流域土壤的干湿程度（即土 壤的含水量大小） 壤的含水量大小）是影响降雨形成径流过程的 一个主要因素。 一个主要因素。 如何来表示流域的土壤含水量？ 如何来表示流域的土壤含水量？ 前期影响雨量P 流域的蓄水量W 前期影响雨量 a、流域的蓄水量
Pa ,t +1 = K ( Pa ,t + Pt − Rt )
注意： 注意：Pa≤WM，若计算出 ，若计算出Pa>WM，则取 ，则取Pa=WM。 。
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（二）流域最大蓄水量WM和消退系数K
1.流域最大蓄水量 1.流域最大蓄水量WM——流域蓄水容量 流域蓄水容量 田间持水量与调萎系数的差值
WM = P − R − E
WUHEE
t
流域平均雨量计算： 流域平均雨量计算： 1. 算术平均法 条件：流域内雨量站分布较均匀、地形起 条件：流域内雨量站分布较均匀、 伏变化不大。 伏变化不大。
P1 + P2 + ... + Pn 1 n P= = ∑ Pi n n i =1
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垂直平分法（泰森多边形法） 2. 垂直平分法（泰森多边形法） 条件：流域雨量站分布不太均匀， 条件：流域雨量站分布不太均匀，为了更好地反 映各站在计算流域平均雨量中的作用。 映各站在计算流域平均雨量中的作用。 假设：流域各处的雨量可由与其距离最近的雨量 假设： 站代表。 站代表。
n P1 f1 + P2 f 2 + ... + Pn f n fi P= = ∑ Pi F F i =1
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3. 等雨量线法 条件：当流域地形变化较大， 条件：当流域地形变化较大，而雨量站分布较密 能结合地形变化绘制等雨量线时。 ，能结合地形变化绘制等雨量线时。
1 P= F
∑ Pi f i
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因为只有在蓄 满的地方才产流 ，所以产流期的 下渗为稳定下渗 率 f c。 下渗的雨量形成 地下径流， 地下径流，超渗的雨 量成为地面径流。 量成为地面径流。这 种产流模式称为蓄满 产流。 产流。
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（二）蓄满产流的产流量计算 蓄满产流以满足包气带缺水量为产流控制条件。 蓄满产流以满足包气带缺水量为产流控制条件。 就流域中某点而言，蓄满前的降雨不产流， 就流域中某点而言，蓄满前的降雨不产流，净雨量 为零；蓄满后才产流，产流量（总净雨量） 为零；蓄满后才产流，产流量（总净雨量）可以很简 单地用下面的水量平衡方程计算： 单地用下面的水量平衡方程计算：
工程水文学
武汉大学水利水电学院
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第七章 流域产汇流计算
第二章对径流的形成过程作了定性的描述，本 第二章对径流的形成过程作了定性的描述， 章从定量的角度阐述降雨形成径流的原理和计 算方法， 算方法，它是以后学习由暴雨资料推求设计洪 降雨径流预报等内容的基础。 水、降雨径流预报等内容的基础。
降雨P(t) 降雨 蒸发E(t) 蒸发 数量上相等 产流计算 净雨R(t) 净雨
EM为流域蒸发能力， 为流域蒸发能力， 为流域蒸发能力 可用E601观测器观测的 可用 观测器观测的 水面蒸发值作为近似值
K = 1−
EM WM
Pa ,t +1 = K ( Pa ,t + Pt )
K = 1−
EM WM
WM = 100mm
K6=1-5.6/100=0.944 Pa=0.944*(100+14.7) =108.3>WM(100) Pa=0.944*100 =94.4 K7=1-6.8/100=0.932 Pa=0.932*89.1=83.0 Pa=0.932*83.0 =77.4 Pa=0.932*(77.4+20.2 =90.9
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第三节
产流计算
一、降雨径流相关图法
每场降雨过程流域的面平均雨量
相应产生的径流量
相关分析， 相关分析，建立相关图
影响径流形成的主要因素 Pa、W0、降雨历时等 、
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在我国湿润和半湿润地区最常用的是P～Pa～R三 变量相关图 两时段降雨： 两时段降雨： P1=49mm P2=81mm
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（一）前期影响雨量Pa的计算公式
Pa ,t +1 = KPa ,t
如果第t日内有降雨 ，但未产流， 如果第 日内有降雨Pt，但未产流，则 日内有降雨
Pa ,t +1 = K ( Pa ,t + Pt )
如果第t日内有降雨 并产生径流 如果第 日内有降雨Pt并产生径流 ，则 日内有降雨 并产生径流Rt，
Wt Et = EM WM
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若第t日无雨， 若第t日无雨，则该日流域前期影响雨量的减少全 部转化为流域蒸散发， 部转化为流域蒸散发，故：
E t = Pa ,t − Pa ,t +1 = (1 − K ) Pa ,t
又：
Pa ,t = Wt
代入： 代入：
Wt Et = EM WM
得：
WUHEE
WUHEE
降雨径流相关图也可简化为P &测有1938年至 年至1992年最大洪峰流量资料， 年最大洪峰流量资料， 某水文站实测有 年至 年最大洪峰流量资料 其中最大的五年洪峰流量依次为28400m3/s，13200m3/s 其中最大的五年洪峰流量依次为 ， ， 9850 m3/s， 8560 m3/s， 8450 m3/s。 另外 ， 调查到 ， ， 。 另外， 1927年发生一次洪峰为 年发生一次洪峰为32000 m3/s是1856年以来最大一 年发生一次洪峰为 是 年以来最大一 次洪水， 年至1938年间其余洪水的洪峰流量均在 次洪水 ， 1856年至 年至 年间其余洪水的洪峰流量均在 15000 m3/s以下，试用统一样本法计算上述六项洪峰流 以下， 以下 量的经验频率。 量的经验频率。 某流域最大土壤蓄水量WM=100mm，流域蓄水的日消 ， 某流域最大土壤蓄水量 退系数k 退系数 = 0.8，试根据下表数据计算 月16日～19日各 ，试根据下表数据计算5月 日 日各 日的前期影响雨量Pa值。 日的前期影响雨量 值
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二、径流量计算
地面径流 本次洪水形成
表层流径流
一次洪水流量过程
地下径流
前期洪水未退完的部分水量 割除 非本次降雨补给的深层地下径流
WUHEE
Q(m3/s) B
本次降雨形成的径流过程
H
前期 洪水 未退 完的 部分
C
I
A E F G
WUHEE
D
深层地下径流（基流） 深层地下径流（基流）
t(h)
Kg =
WUHEE
∆t ln Q(t ) − ln Q(t + ∆t )
3. 径流量的计算 黄色的面积（ABCDFA）： 黄色的面积（ABCDFA）：
3.6∑ Q∆t R= F
WUHEE
Q(m3/s) B
本次降雨形成的径流过程
H
前期 洪水 未退 完的 部分
C
I
A E F G
WUHEE
C’ D D’
流域实际蓄水量在0～ 之间变化。 流域实际蓄水量在 ～WM之间变化。 之间变化
WUHEE
2. 消退系数K 消退系数综合反映流域蓄水量因流域蒸散发而减 消退系数综合反映流域蓄水量因流域蒸散发而减 流域蒸散发 少的特性。 少的特性。 流域蒸散发取决于： 流域蒸散发取决于： 1）流域蒸散发能力EM； 2）流域供水条件，即流域蓄水量W、WM; 流域供水条件， 日的流域蒸发量： 第t日的流域蒸发量： 日的流域蒸发量
WUHEE
汇流计算
流域出口断面 径流过程Q(t) 径流过程
第一节
产汇流计算基本资料的整理分析
实测暴雨资料、 实测暴雨资料、径流和蒸发资料等
一、降雨资料的整理 降雨时程变化的表示方法： 降雨时程变化的表示方法：
1、2线：降雨强度过程线
∆P i= ∆t
3线：降雨量累积曲线
P (t ) = ∫0 i (t )dt
i =1
n
该方法能考虑流域地形的变化绘制等雨量线， 该方法能考虑流域地形的变化绘制等雨量线，比较好 地反映了降雨在流域上的变化，精度较高。 地反映了降雨在流域上的变化，精度较高。 但是绘制等雨量线需要较多站点的资料， 但是绘制等雨量线需要较多站点的资料，且每次都 要重绘，工作量大。 要重绘，工作量大。