流域产流和汇流计算41页PPT
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 ppt课件
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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。
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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
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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
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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
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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
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。
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本章重点
1. 降雨径流的要素 2. 产流和汇流及其分类
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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)
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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。
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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
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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
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。
产汇流计算-图文
产汇流计算-图文第七章流域产流、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。
统图7-1某雨量站一次降雨过程线及累积雨量曲线计降雨强度过程线中各种历时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。
时间（h）历时（h）图7-2（a）不同历时平均雨强统计示意图图7-2（b）雨强～历时曲线（二）流域降雨特性分析1．流域平均降雨量计算水文计算往往需要推求流域平均雨量，计算流域平均雨量常用的方法有算术平均法、泰森多边形法和等雨量线图法。
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
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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
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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。
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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
工程水文学之流域产汇流计算培训课件(ppt87页)
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。
PP 1f1P 2f2 F ...P nfni n1P i F fi
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 i1
Pi
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。
一般由已知的各点雨量来推求面雨量。
根据稳定下渗率fc和产流面积比α，可将各时段净雨划分为地面净雨hs和地下净雨hg两部分。
【应例用】 S曲已线知求：不时同段时Δt段0=的6h单的位A单线位的线实例：
E
D
F
G
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。
（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
流域产流
Em
0 0 0 0 0 0 0.143 0.143 0.143 0.143 0.154 0.154 0.154 0.154
E
0
R
0
Rs
0
Rg
0
Wu
0
Wl
61.83
W
61.83
某流域超蓄产流的产流量计算表（二层蒸散发模型）
时 间
6•27•17 20 23 28 • 2 5 8 11 14 17 20 23 29 • 2 5 8
P
0 0.5 38.1 28.9 6.8 19.7 46.7 24.5 3.8 2.3 4.6 0.1 0.7 2.3
Em
0 0 0 0 0 0 0.143 0.143 0.143 0.143 0.154 0.154 0.154 0.154
E
0 0 0 0 0 0 0.143 0.143 0.143 0.143 0.154 0.154 0.154 0.154
退水曲线，其它的是地表水退水曲线。
地表水退水曲线
流量 Q 地下水退水曲线
时间 t
(1)退水曲线 ：是流域蓄水量的消退过程线。 推求方法： 取多次独立洪水过程线的退水部分，绘在 透明纸上，然后沿时间轴平移，使它们的尾部 重合。这一组曲线光滑的下包线是标准的地下 水退水曲线，其它的是地表水退水曲线。 用途： 分割次洪水、划分地表地下径流等。 地下水退水曲线的数学表达式 ：
当W
当
0
a
时：
P E a 0
R ( P E )
P E wm
1 dw ( we ) e
或
P E wm a
时，为部分面积超
蓄产流，分别按上述二式计算 R 。 当