工程水文学之流域产汇流计算培训课件
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工程水文第3章课件
Q
Qt
Qt+△t 0
Qt t
Qt
e
t Kg
t
t +△t
t
地下水时段退水方程
第十五页，编辑于星期六：二点 五十分。
确定Kg的方法
方法1：根据地下水退水曲线上每隔△t
的流量值Q（t）、Q（t+△t），可算出
Kg
t ln Q(t) ln Q(t t)
取若干计算值的平均值作为流域的Kg。
第十六页，编辑于星期六：二点 五十分。
N
地表径流
B
A
地下径流
地表径流停止点
地下径流分割示意图
第二十一页，编辑于星期六：二点 五十分。
三、土壤含水量
土壤含水量是表示包气带土壤湿润程度的物 理量，土壤保持水分的最大量称为田间持水量。
田间持水量与凋萎含水量的差值称流域蓄水容 量（Wm ）。土壤含水量与前期降雨有密切关系，
可以用参数 前期影响雨量（Pa ）来反映。
已知 Pa = 58mm P ΣP ΣR R 50 50 18 18 30 80 38 20 25 105 63 25 25 130 88 25
18 38 63 88
R(mm)
第三十七页，编辑于星期六：二点 五十分。
3、简化的降雨径流相关图
降雨径流
关系也可采用
简化形式，以
Pe+Pa为纵坐标 ，R 为横坐标
第四十一页，编辑于星期六：二点 五十分。
A+Pe
R = Pe + W0 - Wm
△W =PWe m-W0
Wm
A
W0 0
R= Pe – △W流=域Pe蓄–(水W容m –量W曲0 ) 线
第四十二页，编辑于星期六：二点 五十分。
§4.4 流域汇流分析 工程水文学课件
⑵地面净雨历时多于一个汇流时段 Ts 2t
流域上净雨历时 Ts 3t ，
雨强
is1
Rs1 t
，is 2
Rs 2 t
，is3
Rs3 t
，它们各自在流
域出口形成的地面径流流量过程，可.4.2 等流时线及其在地面汇流分析中 的应用
从以上分析中，可以归纳出以下几个重要概念：
§4.4.2等流时线及其在地面汇流分析中 的应用
• 2. 等流时线在地面汇流分析中的应用
⑴地面净雨历时等于一个汇流时段( Ts t ): 流域上一次均匀净雨，历时 Ts t ， 净雨深Rs，
雨强 is Rs。/ t
§4.4.2 等流时线及其在地面汇流分析中 的应用
✓ 净雨开始t=0时流量为零
§4.4.3 地下净雨汇流计算
某流域一次雨洪的地下径流过程计算表
§4.4.3 地下净雨汇流计算
• 将F＝5290km2，Kg=228h，△t =6h带入式子
Qg,2
0.278F K g 0.5t
Rg
Kg Kg
0.5t 0.5t
Qg ,1
0.278 5290 228 0.5 6 Qg,2 228 0.5 6 R g k g 0.5 6 Qg,1 6.366R g 0.974Qg,1
➢ 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Qi=isFi。
➢ 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）。
一个时段的净雨在流域出口断面形成的地面径流过程一个时段的净雨在流域出口断面形成的地面径流过程等等于该净雨强度与各块等流时面积的乘积于该净雨强度与各块等流时面积的乘积即即qqiissffii多时段净雨在流域出口形成的地面径流过程多时段净雨在流域出口形成的地面径流过程等于它们各等于它们各自在出口形成的地面径流过程叠加自在出口形成的地面径流过程叠加
工程水文学之流域产汇流计算
工程水文学之流域产汇流计算●降雨径流要素计算●流域降雨分析●单站降雨特性分析●降雨强度过程线●降雨强度～历时曲线●降雨量累计曲线●流域降雨特性分析●流域平均降雨量●算术平均法●垂直平分法/泰森多边形法●等雨量线法●时～面～深关系曲线●点～面关系曲线●径流量计算●径流过程线分析●流量过程的分割●非本次降雨的径流分割●水源的划分将本次降雨形成的地面、地下径流分割开●水平直线分割●斜直线分割●目估法●标准退水曲线法●径流量计算●流域的土壤含水量间接表示●前期影响雨量●前期影响雨量Pa的计算公式●流域的蓄水量●流域最大蓄水量WM和消退系数K●流域产流分析●包气带对降雨的再分配作用●包气带地面对降雨的再分配作用●包气带土层对下渗水量的再分配作用●产流机制●蓄满产流●超渗产流●产流面积的变化●蓄满产流情况下产流面积的变化●超渗产流情况下产流面积的变化●降雨径流关系●产流计算●降雨径流相关法●蓄满产流的产流量计算●概述●蓄满产流的产流量计算●产流量计算公式●流域蓄水量计算●一层模型●二层模型●三层模型●产流过程（净雨过程）计算●地面地下径流（净雨）的划分●超渗产流的产流量计算●概述●下渗曲线法●超渗产流的产流量计算●应用fp~t和fp～W关系推求产流量●图解法●初损后损法●初损量I0的确定●平均后损率f的确定●产流量计算●流域汇流计算●流域出口断面流量的组成●单位线法●单位线的基本概念●倍比假定●叠加假定●单位线的推求●分析法●最小二乘法●单位线的时段转换●单位线的应用●单位线存在的问题及处理方法●洪水大小的影响●暴雨中心位置的影响●基本步骤●选择资料●确定单位时段●求地面径流过程●求地面净雨过程●由已知的地面净雨过程和地面径流过程推求单位线●瞬时单位线法●S曲线●等流时线法●地貌瞬时单位线法●地下径流汇流计算●线性水库法。
流域产流与汇流计算ppt课件
经过演算，误差会减小到允许的程度
27
4.2 降雨径流影响要素计算
2、流域蒸发量的计算
流域蒸发能力：在当日气象条件下流域蒸发量的上限
Em称为流域蒸发能力，常采用下式推求 Em= βE水
式中，E水－水面蒸发观测值，mm; β －折算系数。
28
4.2 降雨径流影响要素计算
①一层蒸发模式 假定：流域蒸发量与土壤含水量成正比
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
5
15
25
35
45
55
65
75
85
95
105
115
125
135
145
Time (min)
降雨强度过程线
12
第二节 流域降雨径流要素计算
Cumulative Rainfall (in.)
10
9
8
7
6
5
4
3.07
8.2
3
30 min 5.56
2
1
1 hr
法推求流域平均降雨量。
P P1 f1 P2 f2
F
Pn f2
1 F
n i1
Pi fi
7
第二节 流域降雨径流要素计算
Station
P1 P2 P3 P4 P5
Observed Rainfall
mm
10 20 30 40 50
泰森多边形法
Area km2
Weighted Rainfall
mm. km2
17
第二节 流域降雨径流要素计算
退水曲线可用下式表示：
Q(t)Q(0)et/Kg
27
4.2 降雨径流影响要素计算
2、流域蒸发量的计算
流域蒸发能力：在当日气象条件下流域蒸发量的上限
Em称为流域蒸发能力，常采用下式推求 Em= βE水
式中，E水－水面蒸发观测值，mm; β －折算系数。
28
4.2 降雨径流影响要素计算
①一层蒸发模式 假定：流域蒸发量与土壤含水量成正比
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
5
15
25
35
45
55
65
75
85
95
105
115
125
135
145
Time (min)
降雨强度过程线
12
第二节 流域降雨径流要素计算
Cumulative Rainfall (in.)
10
9
8
7
6
5
4
3.07
8.2
3
30 min 5.56
2
1
1 hr
法推求流域平均降雨量。
P P1 f1 P2 f2
F
Pn f2
1 F
n i1
Pi fi
7
第二节 流域降雨径流要素计算
Station
P1 P2 P3 P4 P5
Observed Rainfall
mm
10 20 30 40 50
泰森多边形法
Area km2
Weighted Rainfall
mm. km2
17
第二节 流域降雨径流要素计算
退水曲线可用下式表示：
Q(t)Q(0)et/Kg
流域产流 ppt课件
11
PPT课件
2.2 产流机制分析
超渗产流
当降雨强度大于下渗率时，产生地面 径流。下渗的水量不能满足包气带缺 水量，没有或基本没有地下径流
蓄满产流
渗入地面以下的降水在满足土壤缺水 后，形成地下径流，比例大
地面径流汇集过程运动在地面，汇集 地下径流汇集过程运动于土壤空隙中，
速度快，运动路径短，受流域调蓄作 流速小，运动路径长，受流域调蓄作
用小，Q~t线呈陡涨陡落，形状尖瘦， 用大，形成的Q~t线呈缓涨缓落，时
对称性好。
间上滞后地面径流，形状不对称。
12
PPT课件
2.2 产流机制分析
形状不对称系数CS－定量描述洪水过程线的对称性
流量过程线转化为总量为1的比例过程线
CS qt (t tB )3 ( qt (t tB )2 )3 2
冠层截留
地表调蓄 河
土壤调蓄
网 调
蓄 地下调蓄
径流
河流 3
PPT课件
2.1 概述
流域产流计算的意义：
① 流域产流计算是由降雨量直接计算流域出口断面的径流量 ，较河段洪水预报（根据河段上断面的水位或流量，推求 下断面的水位或流量）来说，预见期长。
② 当河段上、下断面区间面积较大时，为了提高洪水预报精 度，考虑区间降雨径流的影响，也常用降雨产流计算方法 处理；
第2章 流域产流
1
PPT课件
第二章 流域产流
2.1 概述
2.2 产流机制分析
2.3 流域蒸发
2.4 实测径流分析
2.5 降雨径流相关法
2.6 蓄满产流
2.7 超渗产流
2.8 混合产流
2
PPT课件
2.1 概述
4工程水文第四章产汇流计算.ppt
Σ
10.9
1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 6.5
9.9 6.5 3.3 2.7 1.8 24.2
汇流计算
• 地面径流---单位线法：单位净雨产生的流量过程 • 地下径流---线型水库 汇流计算有关因素 等流时面积 流达出口时间τ
dQ(t)=it-τ dF(τ) Q(t)=∫0tdQ(t)
单位线假定:倍比、叠加
Q
上
下 ΔS
0
Δt
t
不稳定流量、稳定流、槽蓄量
Z下 落洪 稳定流
S~Z下绳套型 S~Q非线性多值函数
多采用单值： 非线性：S=KQm 线性：S=KQ
涨洪
S
柱蓄与楔蓄
Z上 楔蓄
x(SQ上- SQ下) SQ上
Z下
柱蓄SQ下
S=SQ下+x(SQ上- SQ下)= xSQ上+ (1-x)SQ下)
槽蓄量
Z上 楔蓄
第四章 产汇流计算
• • • • • 降雨计算 径流计算 土壤含水量 产流计算 汇流计算
降雨计算
1、点 • 降雨强度过程线 • 降雨量累积曲线 • 降雨强度历时曲线 2、面 • 面平均降雨量 • 时面深关系曲线 • 点面关系曲线
降雨强度过程线i~t
P mm
P~t
i mm/h
0
1 2 3
t
降雨强度历时曲线
设计洪水过程推算表
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 。。。 合计 5.565071 162.5616 0.556507 16.25616 37.2944 3.72944 15.5088 1.55088 27.6 162.6 37.3 15.5 8.4 49.6 33.8 24.6 17.4 10.8 7.0 4.4 1.8 0.0 4.7 27.6 18.8 13.7 9.7 6.0 3.9 2.4 1.0 0.0 0.0 136.6 806.3 549.5 399.9 282.9 175.6 113.8 71.5 29.3 0.0 0.0 31.3 185.0 126.1 91.7 64.9 40.3 26.1 16.4 6.7 0.0 0.0 13.0 76.9 52.4 38.2 27.0 16.7 10.9 6.8 2.8 0.0 4.7 164.2 856.4 761.2 612.6 433.0 282.5 183.5 115.4 56.5 13.5 2.8 0.0 2.7 5.5 8.2 11.0 13.7 16.5 19.2 22.0 24.7 27.5 30.2 33.0 35.7 33.0 30.2 27.5 24.7 22.0 19.2 16.5 13.7 11.0
工程水文学(第七章流域产汇流计算)
降落在流域上的雨水，从流域各处向流域出口 断面汇集的过程，称为流域汇流。 地面径流 直接径流汇流 坡面汇流 流域汇流 河网汇流 壤中流 （地面径流）
地下径流
@COPY RIGHT 扬大陈平
一、几个概念
1、汇流时间τ：流域各点的 地面净雨流达出口 断面所经历的时间。 2、流域最大汇流时间 流域上最远点的净雨流 到出口的历时。 3、等流时线：流域上汇流 时间相等点的连线。 4、等流时面积 f：相邻两条 等流时线之间的面积。
q(m3/s)
1
0
2
12
3
25
4
18
5
13
6
8
7
4
8
0
总计
80
检验：
二、单位线的基本假定
1、倍比假定：如果单位时段内，净雨不是一个单位而是 n个单位，则形成的流量过程是单位线的n倍。
@COPY RIGHT 扬大陈平
流量m3/s
△t
10mm
Qm
时间h
流量m3/s
19.7mm
Qm×19.7/10
k
△t
二、洪水过程
Q（t） Q （ Q（ s t） g t）
@COPY RIGHT 扬大陈平
查图方法：同一场暴雨要累加着查，查出的值累减。 降雨开始时： Pa=60mm
180
两时段降雨： P1=49mm
P2
109
P1 Pa R1 R2
P2=81mm
@COPY RIGHT 扬大陈平
三、径流（净雨）的划分
R Rs Rg
采用P~R相关图求的是总径流R，包括
1、简易降雨径流相关图（P + Pa ～ R 关系）
Im
地下径流
@COPY RIGHT 扬大陈平
一、几个概念
1、汇流时间τ：流域各点的 地面净雨流达出口 断面所经历的时间。 2、流域最大汇流时间 流域上最远点的净雨流 到出口的历时。 3、等流时线：流域上汇流 时间相等点的连线。 4、等流时面积 f：相邻两条 等流时线之间的面积。
q(m3/s)
1
0
2
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4
18
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13
6
8
7
4
8
0
总计
80
检验：
二、单位线的基本假定
1、倍比假定：如果单位时段内，净雨不是一个单位而是 n个单位，则形成的流量过程是单位线的n倍。
@COPY RIGHT 扬大陈平
流量m3/s
△t
10mm
Qm
时间h
流量m3/s
19.7mm
Qm×19.7/10
k
△t
二、洪水过程
Q（t） Q （ Q（ s t） g t）
@COPY RIGHT 扬大陈平
查图方法：同一场暴雨要累加着查，查出的值累减。 降雨开始时： Pa=60mm
180
两时段降雨： P1=49mm
P2
109
P1 Pa R1 R2
P2=81mm
@COPY RIGHT 扬大陈平
三、径流（净雨）的划分
R Rs Rg
采用P~R相关图求的是总径流R，包括
1、简易降雨径流相关图（P + Pa ～ R 关系）
Im
第七章 流域产流、汇流的计算与分析
口断面汇集的过程，包括坡地汇流和河网汇流两个阶段。
流域汇流主要是研究流域上的地面净雨、表层净雨和地 下净雨如何转化为流域出口断面的流量过程。
9/11
本章重点
1. 降雨径流的要素 2. 产流和汇流及其分类
10/11
自然界中有两种基本的产流形式：
蓄满产流(p.42 Fig.4-4)和超渗产流(p.47 Fig.4-7)
6/11
包气带对降雨的再分配作用： 由于包气带是由不同土壤构成的有孔介质，具有吸收、 储存和输送水分的功能，因而其对降雨起到了调节和再分配 的作用。
蓄满产流—— 雨末包气带达到田间持水量时
P＝E＋(W'm－W'0)＋RS＋RG 超渗产流—— 雨末包气带未达到田间持水量时 P＝E＋(W'm－W'0)＋RS
式中， P降雨量；E蒸发量；W’m包气带蓄水容量；W’0降雨 开始时包气带的起始蓄水量；RS地表径流；RG包气带中自由运 动的重力水。
7/11
区别标准：包气带中是否形成自由运动的重力水 RG。
两种基本的产流机制
Horton型 超渗产流
Dunne型 蓄满产流
8/11
7.3 流域汇流的分析与计算
流域汇流，指降落在流域上的雨水，从流域各处向出
净雨量的计算称为产流计算 第 II 阶段：汇流过程—— 净雨 径流
分别从地面和地下经河网汇集成流域出口断面的流量与之 相应的计算称为汇流计算。 产流计算＋汇流计算＝流域产汇流计算
5/11
流域出口断面的流量＝地面径流
＋表层流径流(壤中流) ＋浅层地下径流＋深层地下径流
直接径流
不同的流域，其下垫面条件具有不同的产流机制，进而又 影响整个产流过程的发展，使其呈现不同的径流特征。
第四章流域产与汇流计算优秀课件
第一节 降雨径流要素计算 第二节 蓄满产流计算 第三节 超渗产流计算 第四节 流域汇流计算 第五节 河道汇流计算
研究对象：
定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流域的产流计算和 汇流计算。产流计算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下渗、填洼等损 失，转化为净雨过程的计算方法。汇流计算主要研究净雨沿地面和地下汇 入河网，并经河网汇集形成流域出口断面径流过程计算方法。
净雨（产流量）（Excess rainfall）：降水扣除损失后的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量。
汇流（Runoff concentration）：扣除损失后的雨水或雪水沿地表、地 下汇集于河网或汇集到流域出口断面的现象。
坡面汇流（Overland flow concentration）：降水扣除损失后形成的水 流，沿坡面向河槽的汇集过程。
蒸发能力（Evaporation capability）：在一定的气象和下垫面条件下， 有充分供水时，单位时段内蒸发的水汽量。
稳渗（Steady infiltration）：当土壤孔隙被水充满达到饱和时，水在重 力作用下呈饱和水流运动，下渗率维持稳定。
降雨径流（Rainfall runoff）：由降雨所形成的河川径流。 暴雨径流（Storm runoff）：由暴雨所形成的河川径流。 融雪径流（Snowmelt runoff）：积雪（冰）融化所形成的河川径流。 暴雨洪水（Storm flood）：由暴雨所形成的洪水。 大气环流（Atmospheric circulation）：大气层具有一定稳定性的各种 气流运行的综合现象，一般指给定时段内大范围大气运动的基本状况。
等雨量线法（Isohyeetal method）：用两相邻等雨量线雨量的平均值， 以相应两相邻等雨量线间面积为权重来计算面雨量的方法。
研究对象：
定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流域的产流计算和 汇流计算。产流计算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下渗、填洼等损 失，转化为净雨过程的计算方法。汇流计算主要研究净雨沿地面和地下汇 入河网，并经河网汇集形成流域出口断面径流过程计算方法。
净雨（产流量）（Excess rainfall）：降水扣除损失后的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量。
汇流（Runoff concentration）：扣除损失后的雨水或雪水沿地表、地 下汇集于河网或汇集到流域出口断面的现象。
坡面汇流（Overland flow concentration）：降水扣除损失后形成的水 流，沿坡面向河槽的汇集过程。
蒸发能力（Evaporation capability）：在一定的气象和下垫面条件下， 有充分供水时，单位时段内蒸发的水汽量。
稳渗（Steady infiltration）：当土壤孔隙被水充满达到饱和时，水在重 力作用下呈饱和水流运动，下渗率维持稳定。
降雨径流（Rainfall runoff）：由降雨所形成的河川径流。 暴雨径流（Storm runoff）：由暴雨所形成的河川径流。 融雪径流（Snowmelt runoff）：积雪（冰）融化所形成的河川径流。 暴雨洪水（Storm flood）：由暴雨所形成的洪水。 大气环流（Atmospheric circulation）：大气层具有一定稳定性的各种 气流运行的综合现象，一般指给定时段内大范围大气运动的基本状况。
等雨量线法（Isohyeetal method）：用两相邻等雨量线雨量的平均值， 以相应两相邻等雨量线间面积为权重来计算面雨量的方法。
第3章流域汇流计算讲解课件
过程线称为 S 曲线。用单位线连续推流即可求得Ｓ曲线。
时段 Δt=6h
(1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
单位线 q (m3/s)
(2) 0 430 630 400 270 180 118 70 40 16 0
净面深 h(mm) (3)
10 10 10 10 10 10 10 10 10
10
15
560
(m3 / s)
合计
3740 20 1870
3.6qt 10mm F
q 10F 10 8080 1870(m3/s) 3.6t 3.6 12
流域汇流计算
分析法的缺点在于误差传，使分析的 单位线值有时偏大，有时偏小而呈锯齿形， 必须加以修匀。修匀得到的单位线的径流 量也应为１0 mm。
0.6
98.5
80.5
4.8
+ + 60.0
94.2
112
36.0
57.5
130
21.6
34.5
80
14.4
20.6
48
9.6
13.8
29
7.2
9.2
19
4.8
6.9
13
2.4
4.6
10
0
2.3
06
0
03
0
Q(t)=ΣQ’(t)
(m3/s)
(7) 0
4.8 40.6 119 184
= 165 106 64.1 39.8 26.3 18.3 13.0 8.0 2.9 0.3 0
流域汇流计算
【讨论】
按照等流时线假定，同一等流时线上水质点同 时到达出流断面，实际是高速质点先到，低速质点 后到，严格的面积出流次序是没有的。这就是等流 时线未考虑河槽的调蓄问题。因此，等流时线方法 只宜用于小流域，因为河槽调蓄作用小。
时段 Δt=6h
(1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
单位线 q (m3/s)
(2) 0 430 630 400 270 180 118 70 40 16 0
净面深 h(mm) (3)
10 10 10 10 10 10 10 10 10
10
15
560
(m3 / s)
合计
3740 20 1870
3.6qt 10mm F
q 10F 10 8080 1870(m3/s) 3.6t 3.6 12
流域汇流计算
分析法的缺点在于误差传，使分析的 单位线值有时偏大，有时偏小而呈锯齿形， 必须加以修匀。修匀得到的单位线的径流 量也应为１0 mm。
0.6
98.5
80.5
4.8
+ + 60.0
94.2
112
36.0
57.5
130
21.6
34.5
80
14.4
20.6
48
9.6
13.8
29
7.2
9.2
19
4.8
6.9
13
2.4
4.6
10
0
2.3
06
0
03
0
Q(t)=ΣQ’(t)
(m3/s)
(7) 0
4.8 40.6 119 184
= 165 106 64.1 39.8 26.3 18.3 13.0 8.0 2.9 0.3 0
流域汇流计算
【讨论】
按照等流时线假定，同一等流时线上水质点同 时到达出流断面，实际是高速质点先到，低速质点 后到，严格的面积出流次序是没有的。这就是等流 时线未考虑河槽的调蓄问题。因此，等流时线方法 只宜用于小流域，因为河槽调蓄作用小。
流域产流 ppt课件
Cs=-0.0099
Cs—不对称系数 qt—比例过程线的纵坐标 tB—过程线重心的时间 t—时间
Cs=0.7
13
PPT课件
2.2 产流机制分析
2.气候、地理和下垫面特征分析
气候 下垫面 地理位置
蓄满产流
超渗产流
混合产流
湿润地区，土壤 缺水量少
长年干旱、蒸发 量大、土壤缺水 量大
土壤颗粒大、质 植被差、土壤颗
总径流量：R=Rs。 水量平衡平衡方程：
R=P-E-(We-W0) 10
PPT课件
2.2 产流机制分析
产流机制论证方法 流量过程线分析 气候、地理和下垫面特征分析
1.流量过程线分析 地面与地下径流向流域出口断面运动过程中，因流经的介
质和路径不同，所受流域的调蓄作用不同，反映在流域出 口断面的流量过程线（Q~t）的涨落特征上有明显差异， 为流域产流方式的论证提供信息。 超渗产流和蓄满产流最本质的差别是：在一次洪水过程中， 超渗产流没有或基本没有地下径流，蓄满产流地下径流比例 大
机制的不同。因此，根据流域的自然地理和气候特征，对 复杂的流域产流物理过程进行必要的概化描述，是建立数 学模型的前提。为简化模型结构，把降雨产流过程概化为 超渗产流和蓄满产流两种基本模式。
9
PPT课件
2.2 产流面（包括地面和包气带）作用之后对降 水的再分配的过程。因此，不同的下垫面条件对应不同的流域产流机制，从 而进一步影响到整个流域径流发展的过程也不相同。
地疏松、植被好、 粒细、地下水埋
地下水埋深浅
深大
长江以南地区：
年降雨量 >1000mm，年 径流系数>0.4
西北干旱地区：
年降雨量 <400mm，年径 流系数<0.2
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②降雨量累积曲线
该曲线上任意一点的坡度即 是该时刻的瞬间雨强，而某一时 段的平均坡度就是该时段内的平 均雨强。
③ 降水强度~历时曲线： (Rainfall intensity-duration curve)
降雨强度过程线
时间（h）
说明： 根据一 场降雨过程的记 录统计其不同历 时内最大平均降 雨强度，以其为 纵坐标，以历时 为横坐标，由大 至小绘成的变化 曲线。它的变化 规律是雨强与历 时长短成反比。
P
P1 f1 P2 f 2 ... Pn f n F
n
Pi
i 1
fi F
3）. 等雨量线法
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。
P
1 F
n
Pi
i 1
fi
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。
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。
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 起伏变化不大。
P
P1 P2 ... Pn n
1 n
n
Pi
i 1
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，为了更好地反
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 站代表。
降降雨雨PP((tt)) 蒸蒸发发EE((tt))
产流计算
数量上相等
净雨R(t)
汇流计算
流域出口断面 径流过程Q(t)
第四章 流域产汇流计算
一. 流域产汇流计算基本内容 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，转化为净雨的计算称为产流计算。 ②汇流计算：净雨沿着坡度汇入地面和地下河网，并
第一节 降雨径流要素的分析计算
2、降雨深—面积关系
降雨深—面积关系曲线，是反映同一场降雨过程中，降 雨深与面积之间对应关系的曲线，一般规律是面积越大， 降雨深越小。
3、降雨深与面积和历时关系曲线
一般规律是：面积一定时，历时 越长平均雨深越大；历时一定时，则 面积越大，平均雨深越小。
面积
雨深—面积—历时示意图
第一节 降雨径流要素的分析计算
一、降雨特征分析 （一）单站降雨特性分析（点降雨特性）
点降水量（point rainfall）： 由于雨量观测站观测到的降雨量仅代表其周围 小范围内的降水量，故称为点降水量。
第一节 降雨径流要素的分析计算
① 降雨强度过程线（Rainfall process）
表示降雨强度随时间的变化过程，表示方法如下： 降雨强度过程线（降雨量过程线）
第四章 流域产汇流计算
第四章 流域产汇流计算
第一节 降雨径流要素分析计算 第二节 流域产流分析 第三节 产流计算 第四节 流域汇流计算
第四章 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 章从定量的角度阐述降雨形成径流的原理和计算方 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。
第一节 降雨径流要素的分析计算
（三）径流量计算 黄色的面积（ABCDFA）：
R 3.6 Qt
F
Q(m3/s)
前期 洪水 未退 完的 部分
B
本次降雨形成的径流过程
H
C
I
A
C’
E
D
F D’
G
深层地下径流（基流） t(h)
C′D′D的面积与AEF大约相等，ABCDFA≈ABCC′D′FEA
第一节 降雨径流要素的分析计算
时间（月 日 时）
5.4 .14
5.4. 20
5.5. 2
5.5. 8
5.5. 14
5.5. 20
5.6. 2
5.6. 8
5.6. 14
5.6. 20
流量Q(m3/s) 410 360 330 300 270 250 160 100 80 130
第一节 降雨径流要素的分析计算
解：该次洪水过程计算时间：5月2日14时—5月6日8时。 （1）径流总量：w来自[1 2(Q0
Qn
)
n1 i 1
Qi
]
t
[1 2
(100
100)
7920]
6
3600
8620 6 3600 173.232106 m3
（二）地面地下径流的分割
1、水平线分割法: 适用情况：对地下径流小，洪水历时短的流域
ac——地面地下径流分割线
第一节 降雨径流要素的分析计算
2、斜线分割法
适用情况：地下径流 比重大，洪水持续时 间长的流域。
Qt Q0et/Kg Qt t时刻流量，m3; Q0 t=0时刻的流量，m3 / s; Kg 地下退水参数或地下水蓄水常数， 具有时间因次。
二、径流量计算
地表径流 壤中流
本次洪水形成
一次洪水流量过程
地下径流
前期洪水未退完的部分水量 非本次降雨补给的深层地下径流
割除
Q(m3/s)
前期 洪水 未退 完的 部分
A E
G
B
本次降雨形成的径流过程
H
C
I
D
F
深层地下径流（基流）
t(h)
第一节 降雨径流要素的分析计算
（一）次洪水过程分割 次洪水过程分割的目的是把几次暴雨所形成的，混 在一起的径流过程线独立分割出来。 此类分割常用退水曲线进行。 洪水的退水流量来自流域蓄水的消退。
【例1】已知某水文站流域面积F=2000km2，某次洪水过程线 如下表，试推求该次洪水的总净流量W和总径流深R。
某水文站一次洪水过程
时间（月 日 时）
5.2. 2
5.2. 8
5.2. 14
5.2. 20
5.3. 2
5.3. 8
5.3. 14
5.3. 20
5.4. 2
5.4. 8
流量Q(m3/s) 120 110 100 210 230 1600 1450 1020 800 530
经河网汇流形成流域出口的径流过程的计算称之为 汇流计算。
第四章 流域产汇流计算
二. 流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。
图4.1
基本思路: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。
第一节 降雨径流要素的分析计算
（二）流域降雨特性分析 1、面平均降水量 (Areal mean Rainfall) 实际生产上水文工作多以流域作为研究对象，面 降雨量多指流域平均雨量 ，通常称为面平均雨 量。一般由已知的各点雨量来推求面雨量。 由点雨量估算面雨量的常用方法：
第一节 降雨径流要素的分析计算
该曲线上任意一点的坡度即 是该时刻的瞬间雨强，而某一时 段的平均坡度就是该时段内的平 均雨强。
③ 降水强度~历时曲线： (Rainfall intensity-duration curve)
降雨强度过程线
时间（h）
说明： 根据一 场降雨过程的记 录统计其不同历 时内最大平均降 雨强度，以其为 纵坐标，以历时 为横坐标，由大 至小绘成的变化 曲线。它的变化 规律是雨强与历 时长短成反比。
P
P1 f1 P2 f 2 ... Pn f n F
n
Pi
i 1
fi F
3）. 等雨量线法
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。
P
1 F
n
Pi
i 1
fi
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。
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。
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 起伏变化不大。
P
P1 P2 ... Pn n
1 n
n
Pi
i 1
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，为了更好地反
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 站代表。
降降雨雨PP((tt)) 蒸蒸发发EE((tt))
产流计算
数量上相等
净雨R(t)
汇流计算
流域出口断面 径流过程Q(t)
第四章 流域产汇流计算
一. 流域产汇流计算基本内容 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，转化为净雨的计算称为产流计算。 ②汇流计算：净雨沿着坡度汇入地面和地下河网，并
第一节 降雨径流要素的分析计算
2、降雨深—面积关系
降雨深—面积关系曲线，是反映同一场降雨过程中，降 雨深与面积之间对应关系的曲线，一般规律是面积越大， 降雨深越小。
3、降雨深与面积和历时关系曲线
一般规律是：面积一定时，历时 越长平均雨深越大；历时一定时，则 面积越大，平均雨深越小。
面积
雨深—面积—历时示意图
第一节 降雨径流要素的分析计算
一、降雨特征分析 （一）单站降雨特性分析（点降雨特性）
点降水量（point rainfall）： 由于雨量观测站观测到的降雨量仅代表其周围 小范围内的降水量，故称为点降水量。
第一节 降雨径流要素的分析计算
① 降雨强度过程线（Rainfall process）
表示降雨强度随时间的变化过程，表示方法如下： 降雨强度过程线（降雨量过程线）
第四章 流域产汇流计算
第四章 流域产汇流计算
第一节 降雨径流要素分析计算 第二节 流域产流分析 第三节 产流计算 第四节 流域汇流计算
第四章 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 章从定量的角度阐述降雨形成径流的原理和计算方 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。
第一节 降雨径流要素的分析计算
（三）径流量计算 黄色的面积（ABCDFA）：
R 3.6 Qt
F
Q(m3/s)
前期 洪水 未退 完的 部分
B
本次降雨形成的径流过程
H
C
I
A
C’
E
D
F D’
G
深层地下径流（基流） t(h)
C′D′D的面积与AEF大约相等，ABCDFA≈ABCC′D′FEA
第一节 降雨径流要素的分析计算
时间（月 日 时）
5.4 .14
5.4. 20
5.5. 2
5.5. 8
5.5. 14
5.5. 20
5.6. 2
5.6. 8
5.6. 14
5.6. 20
流量Q(m3/s) 410 360 330 300 270 250 160 100 80 130
第一节 降雨径流要素的分析计算
解：该次洪水过程计算时间：5月2日14时—5月6日8时。 （1）径流总量：w来自[1 2(Q0
Qn
)
n1 i 1
Qi
]
t
[1 2
(100
100)
7920]
6
3600
8620 6 3600 173.232106 m3
（二）地面地下径流的分割
1、水平线分割法: 适用情况：对地下径流小，洪水历时短的流域
ac——地面地下径流分割线
第一节 降雨径流要素的分析计算
2、斜线分割法
适用情况：地下径流 比重大，洪水持续时 间长的流域。
Qt Q0et/Kg Qt t时刻流量，m3; Q0 t=0时刻的流量，m3 / s; Kg 地下退水参数或地下水蓄水常数， 具有时间因次。
二、径流量计算
地表径流 壤中流
本次洪水形成
一次洪水流量过程
地下径流
前期洪水未退完的部分水量 非本次降雨补给的深层地下径流
割除
Q(m3/s)
前期 洪水 未退 完的 部分
A E
G
B
本次降雨形成的径流过程
H
C
I
D
F
深层地下径流（基流）
t(h)
第一节 降雨径流要素的分析计算
（一）次洪水过程分割 次洪水过程分割的目的是把几次暴雨所形成的，混 在一起的径流过程线独立分割出来。 此类分割常用退水曲线进行。 洪水的退水流量来自流域蓄水的消退。
【例1】已知某水文站流域面积F=2000km2，某次洪水过程线 如下表，试推求该次洪水的总净流量W和总径流深R。
某水文站一次洪水过程
时间（月 日 时）
5.2. 2
5.2. 8
5.2. 14
5.2. 20
5.3. 2
5.3. 8
5.3. 14
5.3. 20
5.4. 2
5.4. 8
流量Q(m3/s) 120 110 100 210 230 1600 1450 1020 800 530
经河网汇流形成流域出口的径流过程的计算称之为 汇流计算。
第四章 流域产汇流计算
二. 流域产汇流计算基本流程和思路 产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。
图4.1
基本思路: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。
第一节 降雨径流要素的分析计算
（二）流域降雨特性分析 1、面平均降水量 (Areal mean Rainfall) 实际生产上水文工作多以流域作为研究对象，面 降雨量多指流域平均雨量 ，通常称为面平均雨 量。一般由已知的各点雨量来推求面雨量。 由点雨量估算面雨量的常用方法：
第一节 降雨径流要素的分析计算