第四章 流域产流与汇流计算

第二节 流域降雨径流要素计算
1.流量过程线的分割： 1.流量过程线的分割： 流量过程线的分割 退水曲线：流域蓄水量的消退过程。 退水曲线：流域蓄水量的消退过程。不同次 降雨形成的流量过程线的分割常采用退水曲线。 降雨形成的流量过程线的分割常采用退水曲线。 降雨场次的划分一定要与洪水场次的划分相对应。 降雨场次的划分一定要与洪水场次的划分相对应。
第二节 流域降雨径流要素计算
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
实测洪水过程线
C
I
A E F G
C’ D D’ t(h)
深层地下径流（基流） 深层地下径流（基流）
C′D′D的面积与AEF大约相等， C′D′D的面积与AEF大约相等，ABCDFA≈ABCC′D′FEA 的面积与AEF大约相等
第二节 流域降雨径流要素计算
1)算术平均法 1)算术平均法 流域内雨量站分布较均匀、较密且地形起伏变 流域内雨量站分布较均匀、较密且地形起伏变 较均匀 化不大。 化不大。
P + P2 + ⋯ + Pn 1 n P= 1 = ∑ Pi n n i =1
P——流域内某时段的平均降雨量； ——流域内某时段的平均降雨量； 流域内某时段的平均降雨量 ——第 个雨量站的降雨量； Pi——第i个雨量站的降雨量； ——流域内雨量站的个数 流域内雨量站的个数。 n——流域内雨量站的个数。
第二节 流域降雨径流要素计算
退水曲线可用下式表示： 退水曲线可用下式表示
Q(t ) = Q(0)e
Kg =
−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，
∆t ln Q(t ) − ln Q(t + ∆t )
深层地下径流（基流） 深层地下径流（基流）
D t(h)
第二节 流域降雨径流要素计算
2. 径流量的计算 黄色的面积（ABCDFA）： 黄色的面积（ABCDFA）：
3 . 6 ∑ Qi ∆ t
i =1 n
R=
F
——径流深 mm； 径流深， 式中 R ——径流深，mm； ——时段长度 时段长度， Δt——时段长度，h； ——第 时段末的流量值， /s； Qi ——第i时段末的流量值，m3/s； ——流域面积 流域面积， F ——流域面积，km2。
第四章 流域产汇流计算
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概 述 流域降雨径流要素计算 蓄满产流计算 超渗产流计算 流域汇流计算 河道汇流计算
第一节 概 述
第二章对径流的形成过程作了定性的描述， 第二章对径流的形成过程作了定性的描述，本 章从定量的角度阐述降雨形成径流的原理和计算方 它是以后学习由暴雨资料推求设计洪水、 法，它是以后学习由暴雨资料推求设计洪水、降雨 径流预报等内容的基础。 径流预报等内容的基础。 本章基本内容： 本章基本内容： 资料整理（ 流域面平均雨量、 资料整理（如：流域面平均雨量、径流过程线的分 割等。） 割等。） 产流计算（降雨径流关系图法、初损后损法） 产流计算（降雨径流关系图法、初损后损法） 地面径流汇流计算（等流时线、时段单位线） 地面径流汇流计算（等流时线、时段单位线） 地下径流汇流计算（线性水库法） 地下径流汇流计算（线性水库法）
3）等雨深线法 ） 流域内雨量站分布较密时 流域内雨量站分布较密时，可根据各站同时 较密 段雨量绘制等雨量线 然后推算流域平均降雨量。 等雨量线， 段雨量绘制等雨量线，然后推算流域平均降雨量。
1 n P = ∑ Pi fi F i =1
fi——相邻两条等雨量线的面积； 相邻两条等雨量线的面积； 相邻两条等雨量线的面积 Pi——相应面积上的平均雨深，一般 相应面积上的平均雨深， 相应面积上的平均雨深 采用相邻两条等雨线的平均值； 采用相邻两条等雨线的平均值； n——分块面积数。 分块面积数。 分块面积数
暴雨I对应洪水 暴雨 对应洪水I 对应洪水 暴雨II对应洪水 暴雨 对应洪水II 对应洪水
第二节 流域降雨径流要素计算
将多次无雨期的退水线绘在透明纸上； 将多次无雨期的退水线绘在透明纸上； 将各退水段在水平方向上移动，使其尾部重合； 将各退水段在水平方向上移动，使其尾部重合； 作出下包线，即得流域退水曲线。 作出下包线，即得流域退水曲线。 使用 ：图4-6
流量 Q Qg～t 时间t
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 用水平线分割（ED线）。
图7-3 地下径流标准退水曲线示意图
第二节 流域降雨径流要素计算
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
实测洪水过程线
C
I
A E F G
第二节 流域降雨径流要素计算 等雨量线法的优点： 等雨量线法的优点：
求流域平均降水量精度较高，适合于地形 求流域平均降水量精度较高，适合于地形 精度较高 变化显著的流域 的流域； 变化显著的流域； 能反映出降雨量在空间的实际分布情况。 能反映出降雨量在空间的实际分布情况。
等雨量线的不足点： 等雨量线的不足点：
第二节 流域降雨径流要素计算
2)泰森多边形法（垂直平分法） 泰森多边形法（ 泰森多边形法
地形起伏变化不大的流域 地形起伏变化不大的流域 起伏变化不大 方法： 方法：
①尽量用直线连接相邻雨量站构 锐角三角形； 成n-2个锐角三角形； 作每个三角形各边的垂直平分 ②作每个三角形各边的垂直平分 线，这些垂直平分线将流域分成 个以流域边界为界的多边形； n个以流域边界为界的多边形； ③假设每个多边形内雨量站的雨 量代表该多边形面积上的降雨量， 量代表该多边形面积上的降雨量， 面积加权法推求流域平均降雨 按面积加权法推求流域平均降雨 量。
第一节 概 述
降雨P(t) 降雨P(t) 数量上相等 产流计算 净雨R(t) 净雨R(t) 汇流计算 流域出口断面 径流过程Q(t) 径流过程Q(t)
降雨过程推求径流过程流程图
第二节 流域降雨径流要素计算
一、流域降雨量 1、流域平均雨量计算
由测站观测的降雨量，称为点雨量 由测站观测的降雨量，称为点雨量 整个流域上的降雨量称为流域平均雨量（或称面雨量） 整个流域上的降雨量称为流域平均雨量（或称面雨量） 流域平均雨量 雨量站观测的降雨量只代表那一点的降雨， 雨量站观测的降雨量只代表那一点的降雨，而形 成河川径流的则是整个流域上的降雨量，因此， 成河川径流的则是整个流域上的降雨量，因此，可用 流域平均雨量（或称面雨量）来反映。下面介绍3 流域平均雨量（或称面雨量）来反映。下面介绍3种 常用的计算方法。 常用的计算方法。
10
Ave. Rainfall = 255.2/9.14 = 27.9 mm
第二节 流域降雨径流要素计算
2.雨量过程线 2.雨量过程线
per 5 min)
Incremental Rainfall (in 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
10 5 11 5 12 5 13 5 14 5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
第二节 流域降雨径流要素计算
3. 水源的划分 上面从洪水过程中割除了基流和前期洪水的退水 部分，得到本次洪水的径流过程,还需划分地面径流 部分，得到本次洪水的径流过程,还需划分地面径流 本次洪水的径流过程 和地下径流。 和地下径流。 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
第二节 流域降雨径流要素计算
∑ i ∆t
k =1 k
j
ij =
Pj − p j −1 ∆t
第二节 流域降雨径流要素计算
降雨强度～ 降雨强度～历时曲线
第二节 流域降雨径流要素计算
二、径流量
地面径流 表层流径流 流域出口流量过程 地下径流（浅层） 地下径流（浅层） 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 本次洪水形成
Time (min)
降雨强度过程线
第二节 流域降雨径流要素计算
10 9
Cumulative Rainfall (in.)
8 7 6 5 4 3 2 1 0 hr 2 hr 5.56
8.2
120
Time (min.)
150
降雨量累积曲线 两者的转换： 两者的转换： Pj =
绘制等雨量线需较多站点雨量资料； 绘制等雨量线需较多站点雨量资料；不同 时段的等值线图需重绘，工作量大。 时段的等值线图需重绘，工作量大。
第二节 流域降雨径流要素计算
Areal Precipitation Estimates: Isohyetal Method 等雨深线法
Isohyets Area km2 0.88 1.59 20 2.24 30 3.01 40 1.22 50 0.20 9.14 53 10.6 255.2 45 54.9 35 105.4 25 56.0 Average Rainfall mm 5 15 Rainfall Volume mm 4.4 23.9
1 J P = ∑ A j Pj A j =1
P1 P2 P3 P4 P5
10 20 30 40 50
0.22 4.02 1.35 1.60 1.95 9.14
2.2 80.4 40.5 64.0 97.5 284.6
Ave. Rainfall = 284.6/9.14 = 31.1 mm
第二节 流域降雨径流要素计算
Wm = P − R − E
第二节 流域降雨径流要素计算
一个流域的蓄水容量是反映该流域蓄水能力的基 本特征，比较稳定。我国大部分地区的经验表明， 本特征，比较稳定。我国大部分地区的经验表明，Wm 一般约为80 80～ 一般约为80～120mm。 流域的实际蓄水量在0～ Wm之间变化。 流域的实际蓄水量在0 之间变化。 消退系数K： 消退系数综合反映流域蓄水量因流域蒸散发 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 少的特性。 少的特性。 流域的蒸散发： 流域的蒸散发： 1）流域蒸散发能力EM； 流域供水条件， 2）流域供水条件，即流域蓄水量W、WM; 日的流域蒸发量： 第t日的流域蒸发量： E = W t EM