第三章 流域汇流预报

第3章流域汇流预报

产流量计算汇流计算

P recipitation R unoff Q(t)-Discharge

坡地汇流河网汇流

第3章：流域汇流预报

1

单位线

2

等流时线法

3

地貌瞬时单位线法

4

地下径流汇流计算

5

流域汇流的非线性问题

流域汇流是研究流域上地表径流、壤中流和地下径流如何汇集为出口断面流量过程。

流域汇流包括坡地汇流、河网汇流。在坡地汇流阶段，不同水源由于调蓄作用不同汇流速度相差很大。地下径流取决于坡地汇流阶段，地表径流主要取决于河网汇流阶段。

对于较大的流域，降雨及下垫面特性不均匀需要划分单元以考虑其间的不均匀性。

流域汇流方法有系统分析的黑箱模型（如单位线法）和概念性模型（如等流时线法）。

坡面汇流

河网汇流

流域出口

流域汇流过程

分阶段

（1）坡地汇流：不同水源

（2）河网汇流：无不同水源

各阶段水流的调蓄特点：

（1）地面径流：坡面调蓄作用小，河网调蓄作用大（2）地下径流：坡面调蓄作用大，河网调蓄作用小 本章任务：

主要研究R（径流深）I（河道入流过程）

地面径流壤中流：介于两者之间。

汇流速度较快流程短汇流历时短地下径流

汇流速度慢

流程最长

汇流历时最长坡地汇流阶段：

各种水源受河槽水力条件的制约作用是相同的；因注入河网的地点不同，流经河网所受的调蓄作用不同。

河网汇流阶段：

地面径流

壤中流

地下径流快速壤中流

慢速壤中流

直接径流(地面径流)地下径流

单位线瞬时单位线地貌单位线等流时线

线性水库

根据定义，说明给定流域的地面（直接）径流过程线形状反映了该流域所有物理特征的影响，又在给定时段内和流域面积上，一次降雨产生的净雨量应分布均匀，并且符合线性时不变的假定。

单位净雨量常取10.0mm。 单位时段长可任取。1h, 2h, 3h, …….

1 单位线的定义和基本假定

在给定流域上，单位时段内均匀分布的单位地面（直接）净雨量，在流域出口断面形成的流量过程线称为单位线，记为UH(unit hydrograph)，表示为q ～t 。第2节单位线（谢尔曼单位线）

mm F

t q 106.3=ΔΣ根据单位线定义有:

式中，q －单位线纵高，m 3／s ；

Ｆ－

流域面积，km 2;Δt －时段，h 。

第2节单位线

第2节单位线

单位线的两个假定

地面净雨时段不是只有一个且单位时段内地面净

雨不是正好是10mm,怎么办?

倍比假定：如单位时段地面净雨量是n个单位，则所形成过程线的流量为单位线流量的n倍，其历时仍与单位线的历时相同。

叠加假定：如地面净雨历时是m个时段，则各时段地面净雨所形成的径流过程线之间互不干扰，出口断面的流量等于各时段净雨量所形成的流量之和。

时间h

10mm

流量m 3/s

△t

倍比假定：如果单位时段内的净雨不是一个单位而是k 个单位，则形成的流量过程是单位线纵坐标的k 倍。

时间h

19.7mm

流量m 3/s

△t

Q m

Q m

Q m ×19.7/10

Q ×19.7/10Q

k

叠加假定：如果净雨不是一个时段而是m 个时段，则形成的流量过程是各时段净雨形成的部分流量过程错开相加。

时间h

流量m 3/s

Q 1

Q 2

Q 3

Q 1+ Q 2+ Q 2

单位线推求方法有分析法、图解法、试错法、最小二乘法，还有W.M.赛德尔(W.M.Snyder,1961)迭代法和各种识别方法，这些都属于“黑箱”方法。

分析单位线要做的准备：

（1）从实测资料中选降雨、洪水过程：实测降雨径流资料＋时空分布均匀、历时较短的降雨形成的单峰洪水资料，要求洪水起涨流量小，过程线光滑。

（2）推算时段内净雨量过程：由流量过程线分割洪水、计算出直接径流量，若净雨量不等于直接径流量，则改正净雨量计算。

（3）确定合适的时段长Δt：不漏洪峰且大强度降雨位于一个时段内。

注意事项：Q d~t R d

两者误差不能太大

P R d

Δt的确定：峰形控制，Δt取涨峰历时的1/3~1/4

时段划分：（a)考虑洪峰，（b）时段内雨强尽可能均匀，不破坏主要产流雨的雨型

修匀目的：避免当产流时段太多时分析单位线太麻烦 选择一次在时空分布较均匀的短时段降雨所形成的孤独较大洪水。

每次洪水可分析出一条单位线，流域单位线是多次洪水分别求出的单位线的综合平均值。

单位线应用流域面积的大小，按流域自然地理特征和降雨特征以及要求而定，一般不宜过大。在湿润地区可以大一些。

在求出单位线之后，则要检查单位线的径流量是否为10mm，一般要求计算误差小于或等于0.1mm。

1) 分析法

对2∼3个时段的净雨量（特别是有一个时段的净雨量最大）形成的洪水，宜用分析法推求单位线，

由分析法求出的单位线可能会出现负值和跳动，要进行修匀。修匀时要注意保证洪量为一个单位。

【例】分析法求单位线：

1

1

110q h Q =1

1

110h Q q =

1

2

21210

10q h q h Q +=1

1

22210h q h Q q −=

2

2

31310

10q h q h Q +=1

2

23310h q h Q q −=

······