流域产流与汇流计算

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第五章流域产汇流分析

第五章流域产汇流分析

N = 0.84 F
0 .2
N——洪峰流量时刻到直 ——洪峰流量时刻到直 接径流终止点的时间 ——流域面积 F——流域面积
(3)地面地下径流深的计算 地面、地下径流分割后, 地面、地下径流分割后,分割线上面的部分即地面 径流WS,下面的部分即地下径流 径流 ,下面的部分即地下径流Wg,其地面径流 , 分别除以流域面积F即可得到 深RS、地下径流深 分别除以流域面积 即可得到。 、地下径流深Rg分别除以流域面积 即可得到。
二.
g e
f
a
b
则有: 则有:
流域蓄水曲线用B次抛物线表示后: 流域蓄水曲线用B次抛物线表示后: 流域蓄水容量WM WM为 流域蓄水容量WM为:
W =∫ M
w'mm 0
[1−ϕ(w )]dW = ∫
' m ' m
w'mm
0
W' ' W' m 1− 'm dW = m (1) ) W m 1+ B m m
【算例】 算例】 已知:Wm=100mm,k=0.96,6月1日至6月12日的 已知: =100mm,k=0.96, 日至6 12日的 流域平均降雨系列。 流域平均降雨系列。
第三节 流域产流分析
一.包气带对降雨的再分配作用 (Redistribution of rainfall by unsaturated zone) (1) 包气带对降雨的再分配作用: 已知:降雨强度为i ; 土壤的下渗能力(容量)为fp ①若i > fp ,则实际的下渗率为f = fp 则在某时段T内降雨形成的地表径流量(超渗雨) 为 T
第二节 降雨径流要素计算
一.
流域降雨分析

第七章流域产流汇流

第七章流域产流汇流

第七章流域产流汇流第七章流域产流汇流计算1径流形成过程分为两个阶段:一是产流过程:降雨经植物截留、下渗、填洼等损失过程,并扣除这些损失后,剩余的部分称为净雨。

降雨转化为净雨的过程称为产流过程,净雨在数量上等于它形成的径流量。

产流计算:净雨量的计算称为产流计算。

二是汇流过程:雨水沿地面和地下汇入河网,并经河网汇集形成流域出口断面的径流过程,称为流域汇流过程。

汇流计算:地面、地下汇流过程的计算称为汇流计算。

计算方法:产流计算的方法因产流方式不同而异,分为蓄满产流方式和超渗产流方式的产流计算方法;汇流计算方法重点是时段单位线法和瞬时单位线法。

流域产汇流计算一般需要先对实测降雨、径流、土壤含水量以及蒸发等资料做一定的整理分析,以便在定量上研究它们之间的因果关系和规律。

等流时面积:是指等流时线间的部分面积(f1、f2、f3)。

全流域面积F=f1+f2+f3。

2降雨特性分析降雨资料是产流计算的输入。

降雨包括降雨量、降雨强度、降雨历时、降雨过程、降雨分布、降雨面积及暴雨中心位置等流域平均降水量的计算方法:(1)算术平均法(2)泰森多边形法(3)等雨量线图法。

(2)动点~动面关系:3点假定:(i)设计暴雨中心与流域中心重合;(ii)设计暴雨的点~面关系符合本地区暴雨平均的点~面关系;(iii)流域边界线与某条等雨量线重合。

3流量过程的分割有两项工作:一是将非本次降雨形成的径流分割出去,求出本次洪水的径流总量。

二是由于不同水源的水流运动规律不同,所以还需将本次洪水径流总量划分为不同的水源,包括地面径流、壤中流和地下径流次洪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开来。

分割方法:退水曲线法。

4前期影响雨量的计算描述前期土壤含水量大小的指标:(1)前期影响雨量Pa;前期降雨滞留在土壤中的雨量。

Pa有一个上限值Im,Im称为流域最大蓄水容量,等于流域在十分干旱情况下,大暴雨产流过程中的最大损失量,其中包括植物截留、填洼及渗入包气带被土壤滞留下的雨量。

第四章-流域产流与汇流计算

第四章-流域产流与汇流计算
等雨量线法:适用于面积大、地形起伏大、站点较密的 流域。理论上完善,但每次降雨都必须绘制等雨量线, 并计算权重,工作量大。
泰森多边形法算例
Ax11
Ax22
Ax33
Ax66
Ax55
Ax44
单元面积权重计算公式:
第i 块单元面积的权重i =Ai /ΣA
总面积ΣA=(A1+A2+A3+A4+A5+A6)
三、蓄满产流模型
1.产流机理
任一地点上,土壤含水量达蓄满(即达田间持水 量)前,降雨量全部补充土壤含水量,不产流;当土 壤蓄满后,其后续降雨量全部产生径流。由此形成蓄 满产流概念
蓄满产流机制比较接近或符合土壤缺水量不大的 湿润地区。这些地区,一场较大的降雨常易使全流域 土壤含水量蓄满。
2、蓄满产流概念形成
4.3 蓄满产流计算 一、蓄满产流模式
包气带土壤含水量达到田间持水量前(即未蓄满)不产 流,降雨全部被土壤吸收,补充包气带缺水量;包气带 土壤含水量达到田间持水量后(即蓄满)开始产流,之后 的降雨扣除蒸发后全部形成净雨。这种产流方式称为 “蓄满产流”。计算表达式为:
RP(W mW 0)
二、降雨径流相关图 主要影响因素:W0,T(降雨历时),M(季节), 暴雨类型(Type),暴雨中心(Center)
流域平均雨量计算公式: x 1 x 1 2 x 2 6 x 6
等雨量线法
90
110
70
A2
50
A4 A3
A1
40 A5
A6
总面积ΣA=(A1+A2+A3+A4+A5+A6) 各子块权重i =A i /ΣA x= Σ i x i

工程水文学第七章流域产汇流计算

工程水文学第七章流域产汇流计算

Rp.t (5) 0 0 0.07 0.13 0.51 1.10 0 11.15 26.73
Wt (6) 18.93 17.38 16.06 17.80 20.65 29.11 41.36 38.81 89.70
备注
(7)
Wm=120 mm Kw,t=1.0 Wt为一 日开始 时蓄水 量(mm )5月14 日开始 时 18.93m m,是 由前面 计算得 到的
NCWU
NCWU
月.日 (1) 5.14 15 16 17 18 19 20 21 22
Pt (2) 0 0 3 4.2 10.3 15.1 0 63.2 56.8
Ew.t (3) 9.8 9.1 8.9 8.2 7.7 7.2 7.4 3.6 3.2
Et (4) 1.55 1.32 1.19 1.22 1.33 1.75 2.55 1.16 2.39
NCWU
两时段降雨: P1=49mm P2=81mm
(130mm)
降雨开始时: Pa=60mm 由 P1=49mm,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
NCWU
二 P+Pa~R两变量相关图法
第7章流域产汇流计算
研究对象:
从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的计算方法。
研究目的:
研究的流域产汇流计算是工程水文学中最基本的概念和 方法之一,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。

(完整)流域产流与汇流计算

(完整)流域产流与汇流计算

第四章流域产流与汇流计算第一节概述根据第二章的论述,由降雨形成流域出口断面径流的过程是非常复杂的,为了进行定量阐述,将这一过程概化为产流和汇流两个阶段进行讨论。

实际上,在流域降雨径流形成过程中,产流和汇流过程几乎是同时发生的,在这里提到的所谓产流阶段和汇流阶段,并不是时间顺序含义上的前后两个阶段,仅仅是对流域径流形成过程的概化,以便根据产流和汇流的特性,采用不同的原理和方法分别进行计算。

产流阶段是指降雨经植物截留、填洼、下渗的损失过程.降雨扣除这些损失后,剩余的部分称为净雨,净雨在数量上等于它所形成的径流量,净雨量的计算称为产流计算。

由流域降雨量推求径流量,必须具备流域产流方案。

产流方案是对流域降雨径流之间关系的定量描述,可以是数学方程也可以是图表形式。

产流方案的制定需充分利用实测的流域降雨、蒸发和径流资料,根据流域的产流模式,分析建立流域降雨径流之间的定量关系。

汇流阶段是指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流量的过程。

由净雨推求流域出口断面流量过程称为汇流计算。

流域汇流过程又可以分为两个阶段,由净雨经地面或地下汇入河网的过程称为坡面汇流;进入河网的水流自上游向下游运动,经流域出口断面流出的过程称为河网汇流.由净雨推求流域出口流量过程,必须具备流域汇流方案。

流域汇流方案是根据流域净雨计算流域出口断面流量过程,应根据流域雨量、流量及下垫面特征等资料条件及计算要求制定。

就径流的来源而论,流域出口断面的流量过程是由地面径流、壤中流、浅层地下径流和深层地下径流组成的,这四类径流的汇流特性是有差别的.在常规的汇流计算中,为了计算简便,常将径流概化为直接径流和地下径流两种水源。

地面径流和壤中流在坡面汇流过程中经常相互交换,且相对于河网汇流,坡面汇流速度较快,几乎是直接进入河网,故可以合并考虑,称为直接径流,但在很多情况仍称为地面径流。

浅层地下径流和深层地下径流合称为地下径流,其特点是坡面汇流速度较慢,常持续数十天乃至数年之久.目前,在一些描述降雨径流的流域水文模型中,为了更确切地反映流域径流形成的过程,采用了三水源或四水源进行模拟计算。

第七章 流域产流、汇流的计算与分析

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
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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。

产汇流计算

产汇流计算

图7-1 某雨量站一次降雨过程线及累积雨量曲线1—时段平均雨强过程线;2—瞬时雨强过程线;3—累积雨量过程线第七章 流域产流、汇流计算研究内容:流域产流机制及产流计算方法;流域汇流原理及汇流计算方法。

研究目的:通过产流计算,由设计暴雨过程推求设计净雨过程;通过汇流计算,由设计净雨过程推求设计洪水过程。

如第二章所述,流域降雨形成径流的过程可分为产流阶段和汇流阶段。

本章讲述流域产流计算和汇流计算。

产流计算是扣除降雨的各种损失,推求净雨过程的计算;汇流计算是利用净雨过程推求径流过程的计算。

第一节 降雨径流要素的分析计算一、降雨特性分析降雨特性通常包括降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨面积、降雨中心、降雨分布等要素,已如前述。

天然降雨在空间上的分布往往是不均匀的,流域上如有若干个雨量站,对于一场实际降雨,各站的降雨量、降雨历时、降雨强度等会有所不同。

(一)单站降雨特性分析1.降雨强度过程线降雨过程可用降雨强度过程线表示。

降雨强度过程线是指降雨强度随时间的变化过程线。

常以时段平均雨强为纵坐标,时段次序为横坐标绘制成直方图表示(图7-1,1线),平均雨强过程线也称为降雨量过程线。

若有自记雨量计观测的降雨资料,也可绘制以瞬时雨强为纵坐标,相应时间为横坐标的曲线图(图7-1,2线),称为瞬时雨强过程线。

2.降雨量累积曲线降雨过程也可用降雨量累积曲线表示。

降雨量累积曲线横坐标为时间,纵坐标是自降雨开始时起到各时刻的累积雨量(图7-1,3线)。

该曲线上任意一点的坡度即是该时刻的瞬时雨强,而某一时段的平均坡度就是该时段内的平均雨强。

3.降雨强度~历时曲线 用降雨强度过程线可以分析绘制降雨强度~历时曲线。

统计降雨强度过程线中各种历时的最大平均雨强(图7-2,a ),以最大平均雨强为纵坐标,相应历时为横坐标即可点绘出降雨强度~历时曲线(图7-2,b )。

由图7-2(b )可以看出,降雨强度~历时曲线是一条下降曲线,说明最大平均降雨强度随历时增长而减小。

产汇流计算.

产汇流计算.

图7-1 某雨量站一次降雨过程线及累积雨量曲线1—时段平均雨强过程线;2—瞬时雨强过程线;3—累积雨量过程线第七章 流域产流、汇流计算研究内容:流域产流机制及产流计算方法;流域汇流原理及汇流计算方法。

研究目的:通过产流计算,由设计暴雨过程推求设计净雨过程;通过汇流计算,由设计净雨过程推求设计洪水过程。

如第二章所述,流域降雨形成径流的过程可分为产流阶段和汇流阶段。

本章讲述流域产流计算和汇流计算。

产流计算是扣除降雨的各种损失,推求净雨过程的计算;汇流计算是利用净雨过程推求径流过程的计算。

第一节 降雨径流要素的分析计算一、降雨特性分析降雨特性通常包括降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨面积、降雨中心、降雨分布等要素,已如前述。

天然降雨在空间上的分布往往是不均匀的,流域上如有若干个雨量站,对于一场实际降雨,各站的降雨量、降雨历时、降雨强度等会有所不同。

(一)单站降雨特性分析1.降雨强度过程线降雨过程可用降雨强度过程线表示。

降雨强度过程线是指降雨强度随时间的变化过程线。

常以时段平均雨强为纵坐标,时段次序为横坐标绘制成直方图表示(图7-1,1线),平均雨强过程线也称为降雨量过程线。

若有自记雨量计观测的降雨资料,也可绘制以瞬时雨强为纵坐标,相应时间为横坐标的曲线图(图7-1,2线),称为瞬时雨强过程线。

2.降雨量累积曲线降雨过程也可用降雨量累积曲线表示。

降雨量累积曲线横坐标为时间,纵坐标是自降雨开始时起到各时刻的累积雨量(图7-1,3线)。

该曲线上任意一点的坡度即是该时刻的瞬时雨强,而某一时段的平均坡度就是该时段内的平均雨强。

3.降雨强度~历时曲线 用降雨强度过程线可以分析绘制降雨强度~历时曲线。

统计降雨强度过程线中各种历时的最大平均雨强(图7-2,a ),以最大平均雨强为纵坐标,相应历时为横坐标即可点绘出降雨强度~历时曲线(图7-2,b )。

由图7-2(b )可以看出,降雨强度~历时曲线是一条下降曲线,说明最大平均降雨强度随历时增长而减小。

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第四章流域产流与汇流计算第一节概述根据第二章的论述,由降雨形成流域出口断面径流的过程是非常复杂的,为了进行定量阐述,将这一过程概化为产流和汇流两个阶段进行讨论。

实际上,在流域降雨径流形成过程中,产流和汇流过程几乎是同时发生的,在这里提到的所谓产流阶段和汇流阶段,并不是时间顺序含义上的前后两个阶段,仅仅是对流域径流形成过程的概化,以便根据产流和汇流的特性,采用不同的原理和方法分别进行计算。

产流阶段是指降雨经植物截留、填洼、下渗的损失过程。

降雨扣除这些损失后,剩余的部分称为净雨,净雨在数量上等于它所形成的径流量,净雨量的计算称为产流计算。

由流域降雨量推求径流量,必须具备流域产流方案。

产流方案是对流域降雨径流之间关系的定量描述,可以是数学方程也可以是图表形式。

产流方案的制定需充分利用实测的流域降雨、蒸发和径流资料,根据流域的产流模式,分析建立流域降雨径流之间的定量关系。

汇流阶段是指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流量的过程。

由净雨推求流域出口断面流量过程称为汇流计算。

流域汇流过程又可以分为两个阶段,由净雨经地面或地下汇入河网的过程称为坡面汇流;进入河网的水流自上游向下游运动,经流域出口断面流出的过程称为河网汇流。

由净雨推求流域出口流量过程,必须具备流域汇流方案。

流域汇流方案是根据流域净雨计算流域出口断面流量过程,应根据流域雨量、流量及下垫面特征等资料条件及计算要求制定。

就径流的来源而论,流域出口断面的流量过程是由地面径流、壤中流、浅层地下径流和深层地下径流组成的,这四类径流的汇流特性是有差别的。

在常规的汇流计算中,为了计算简便,常将径流概化为直接径流和地下径流两种水源。

地面径流和壤中流在坡面汇流过程中经常相互交换,且相对于河网汇流,坡面汇流速度较快,几乎是直接进入河网,故可以合并考虑,称为直接径流,但在很多情况仍称为地面径流。

浅层地下径流和深层地下径流合称为地下径流,其特点是坡面汇流速度较慢,常持续数十天乃至数年之久。

目前,在一些描述降雨径流的流域水文模型中,为了更确切地反映流域径流形成的过程,采用了三水源或四水源进行模拟计算。

第二节 流域降雨径流要素的计算一、流域降雨量(一)流域平均雨量计算实测雨量只代表雨量站所在地的点雨量,分析流域降雨径流关系需要考虑全流域平均雨量。

一个流域一般会有若干个雨量站,由各站的点雨量可以推求流域平均降雨量,常用的方法有算术平均法、垂直平分法和等雨量线法三种。

算术平均法:当流域内雨量站分布较均匀且地形起伏变化不大时,可根据各站同时段观测的降雨量用算术平均法推求流域平均降雨量∑==ni i P n P 11 (4-1) 式中 P ——流域某时段平均降雨量,mm ;P i ——流域内第i 个雨量站同时段降雨量,mm ;n ——流域内雨量站点数。

垂直平分法:也称为泰森多边形法,适用于地形起伏变化不大的流域。

这一方法假定流域内各处的雨量可由与之距离最近站点的雨量代表,如图4-1所示。

具体做法是先用直线连接相邻雨量站,构成n - 2个三角形(最好是锐角三角形),再作每个三角形各边的垂直平分线,将流域划分成n 个多边形,每一多边形内均含有一个雨量站,按多边形面积为权重推求流域平均降雨量∑==ni ii P f F P 11 (4-2) 式中 f i ——第i 个雨量站所在多边形的面积,km 2;F ——流域面积,km 2。

等雨量线法:当流域内雨量站分布较密时,可根据各站同时段雨量绘制等雨量线(见图4-2),然后推算流域平均降雨量∑==m j j j P F f P 1 (4-3)式中 f j ——相邻两条等雨量线间的面积,km 2;P j ——相应面积f i 上的平均雨深,一般采用相邻两条等雨量线的平均值,mm ;m ——分块面积数。

图4-1垂直平分法 图4-2 等雨量线法(二)雨量过程线降雨强度过程线:降雨强度随时间的变化过程线称为降雨强度过程线,通常以时段平均雨强为纵坐标,降雨时程为横坐标的柱状图表示,如图4-3。

如果以时段雨量为纵坐标,则称为雨量过程线,也称为雨量直方图。

累积雨量过程线:自降雨开始起至各时刻降雨量的累积值随时间的变化过程线,称为累积雨量过程线,如图4-4。

图4-3 雨量过程线 图4-4 累积雨量过程线由降雨强度过程线转换成累积雨量的公式为:∑=∆=jk k j t i P 1; (4-4)式中 P j ——至第j 时段末的累计雨量,mm;i k ——第k 时段的降雨强度,mm/h;△t ——时段长度,h反之,根据累积雨量推求时段降雨强度的公式为:t P P i j j j ∆-=-1(4-5)二、径流量流域出口流量过程线除本次降雨形成的径流以外,往往还包括前期降雨径流中尚未退完的水量,在计算本次径流时,应把这部分水量从流量过程线中分割出去。

此外,由于不同水源成分的水流运动规律是不相同的,需对流量过程线中的不同水源进行划分,以便进行汇流计算。

(一)流量过程线的分割流域蓄水量的消退过程线称为退水曲线,不同次降雨形成的流量过程线的分割常采用退水曲线。

取多次实测洪水过程的退水部分,绘在透明纸上,然后沿时间轴平移,使它们的尾部重合,形成一簇退水线,作光滑的下包线,就是流域地下水退水曲线,如图4-5。

有了退水曲线,就可以将各次降雨所形成流量过程线分割,如图4-6,得出对应于本次降雨所形成的流量过程线。

图4-5 流域退水曲线图4-6 流量过程线分割 流域地下径流退水过程比较稳定且时间较长,地下水退水曲线可以用下式来描述:g k t e Q t Q /)0()(-= (4-6)Q(m 3/s)t (h)t (h) Q (m 3/s) R s R g 式中 Q (t )——t 时刻地下水流量;Q (0)——初始地下水流量;k g ——地下水退水参数,可利用地下水退水曲线来率定。

(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,可以得出本次降雨形成的流量过程线。

据此,推求出相应的径流深:F tQ R n i i ∑=∆=16.3 (4-7)式中 R ——径流深,mm ;Δt ——时段长度,h ;Q i ——第i 时段末的流量值,m 3/s ;F ——流域面积,km 2。

(三)水源的划分地面径流和地下径流汇流特性不同,求得次径流总量之后,还需划分地面径流和地下径流。

简便的划分方法是斜线分割法,从流量起涨点到地面径流终止点之间连一直线,直线以上部分为地面径流,直线以下部分为地下径流,如图4-7所示。

地面径流终止点可以用流域退水曲线来确定,使退水曲线的尾部与流量过程线退水段尾部重合,分离点即为地面径流终止点。

为了避免人为分析误差,地面径流终止点也可用经验公式确定。

例如,某区域的经验公式为: N = 0.84F 0.2 (4-8)式中 N ——洪峰出现时刻至地面径流终止点的日数;F ——流域面积,km 2。

图4-7 地下径流分割三、土壤含水量(一)流域土壤含水量的计算降雨开始时,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,在同等降雨条件下,土壤含水量大则产生的径流量大,反之则小。

流域土壤含水量一般是根据流域前期降雨、蒸发及径流过程,依据水量平衡原理采用递推公式推求:W t+1= W t + P t - E t- R t(4-9)式中W t——第t时段初始时刻土壤含水量,mm;P t——第t时段降雨量,mm;E t——第t时段蒸发量,mm;R t——第t时段产流量,mm。

流域土壤含水量的上限称为流域蓄水容量W m,由于雨量、蒸发量及流量的观测与计算误差,采用公式4-9的计算出的流域土壤含水量有可能大于W m或小于0的情况,这是不合理的,因此还需附加一个限制条件:0≤W≤W m。

采用公式4-9需确定合适的起始时刻及相应土壤含水量。

可以选择前期流域出现大暴雨的次日作为起始日,相应的土壤含水量为W m;或选择流域长时间干旱期作为起始日,相应的土壤含水量取为0或较小值;也可以提前较长时间(如15~30天)作为起始日,假定一个土壤含水量(如取W m值的一半)作为初值,经过较长时间计算后,误差会减小到允许的程度。

(二)流域蒸发量流域蒸发量的大小主要决定于气象要素及土壤湿度,这可以用流域蒸发能力和土壤含水量来表征。

流域蒸发能力是在当日气象条件下流域蒸发量的上限,一般无法通过观测途径直接获得,可以根据当日水面蒸发观测值通过折算间接获得:E m= βE0 (4-10)式中E m——流域蒸发能力;E0——水面蒸发观测值;β——折算系数。

我国水利部门常用的流域蒸发量计算模式有三种。

1. 一层蒸发模式:假定流域蒸发量与流域土壤含水量成正比mm W E W E = (4-11) 即W W E E m m= (4-12)一层蒸发模式比较简单,但没有考虑土壤水分的垂直分布情况。

当包气带土壤含水量较小,而表层土壤含水量较大时,按一层蒸发模式得出计算值偏小,例如,久旱后降了一场小雨,其雨量仅补充了表层土壤含水量,就是这种情况。

2. 二层蒸发模式:将流域蓄水容量W m 分为上层WU m 和下层WL m ,相应的土壤含水量分别WU 和WL 。

假定降雨量先补充上层土壤含水量,当上层土壤含水量达WU m 后再补充下层土壤含水量;蒸发则先消耗上层土壤含水量,蒸发完了再消耗下层的土壤含水量,且上层蒸发EU 按流域蒸发能力蒸发,下层蒸发EL 与下层土壤含水量成正比,即:⎩⎨⎧<≥=m m m E WU WUE WU E EU (4-13) )(EU E WL WL EL m m-= (4-14) 流域蒸发量为上下二层蒸发量之和:E =EU +EL (4-15)二层蒸发模式仍存在一个问题,即久旱以后由于下层土壤含水量很小,计算出的蒸发量很小,流域土壤含水量难以达到凋萎含水量,不太符合实际情况。

3. 三层蒸发模式:在二层蒸发模式的基础上,确定了一个下层最小蒸发系数C ,上层蒸发仍按公式4-13计算,下层蒸发按下式计算:当WL ≥C (E m -EU )时⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<-≥-=C WL WL EU E C C WL WL EU E WL WL EL m m m m m )()( (4-16)当WL <C (E m -EU )时EL =WL (4-17)(三)前期影响雨量在很多情况下,采用式4-9推求土壤含水量时,会遭遇径流资料缺乏的问题。

在生产实际中常采用前期影响雨量P a 来替代土壤含水量,计算公式为P a ,t+1 = K (P a ,t + P t ) (4-18)式4-18的限制条件为P a ≤ W m ,即计算出的P a > W m 时取P a = W m 。

在式4-18中,K 是与流域蒸发量有关的土壤含水量日消退系数。

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