最新《供水水文地质》第六章讲义
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初始下渗率f0与土质、土壤的干湿状况有关。
稳渗率fc与土质有关，与降雨开始时的土壤含水量无关。
对下渗的研究最初是为了适应灌溉工程的建设需要而 开展的。以后在水文学上进行降雨径流计算工作中得到了 发展。先是通过实际试验，获得下渗曲线，再从图形来模 拟下渗曲线的数学表达式。这类表达式就是所谓的经验公 式，此类公式的类型颇多，共同的特征是具有下渗率随时 间递减的函数形式。其中霍顿（R. E. Horton）公式应 用较普遍。
最大汇流时间，以ι表示，为流域最远点A的净雨流到出口 断面B所经历的时间。
6.3.2 等流时线原理
流域汇流是指，在流域各点产生的净雨，经过坡地和 河网汇集到流域出口断面，形成径流的全过程。
同一时刻在流域各处形成的净雨距流域出口断面远近、 流速不相同,所以不可能全部在同一时刻到达流域出口断 面。但是,不同时刻在流域内不同地点产生的净雨,却可以 在同一时刻流达流域的出口断面 。
为部分汇流形成的洪峰流量
（2）净雨历时等于流域汇流时间（ tc=ι）
（3）净雨历时大于流域汇流时间（ tc>ι）
1、某站控制流域面积F=121000km2,多年平均 年降水量P=767mm，多年平均流量 Q=822m3/s，试根据这些资料计算多年平均
年径流总量、多年平均年径流深、多年平 均流量模数、多年平均年径流系数。
(1)下渗曲线：下渗能力随时间的变化过程线，该曲线上f0为初始下渗 率。
下渗最初阶段，下渗率具有较大的数值，称为初渗 （f0），其后随着下渗作用的不断进行，土壤含水量的增 加，下渗率逐步递减，递减的速率也是先快后慢。当下渗 锋面推进到一定深度后，下渗率趋于稳定的常值。此时下 渗率称为稳定下渗率（fc）
f = fc+（f0-fc）e-βt 霍顿公式结构简单，在充分供水条件下与实际资料配合 较好，至今仍被广泛应用。
➢ 6.2.3 设计净雨量的推求
➢ 净雨量：暴雨量扣除损失量，也就是 地表径流量。
➢ 分阶段扣除损失法（初损后损法） 把实际的下渗过程简化为初期损失 和后期损失两个阶段。 ①初损：降雨开始到出现产流时， 历时t0 ，降雨全部损失I0 ，包括初期 下渗，植物截留，填洼等。 ② 后损：产流以后损失阶段，超渗 历时tc 内的平均下渗能力。 由水量平衡原理，净雨深R用下 式计算： R=P- IO - tc
水量。 植物截流：降雨发生后，部分雨水首先被植物的叶茎拦截，其拦 截量对一次降雨影响不大。 蒸发量：本次降雨落到地面然后蒸发或在洼地蓄水体表面上蒸发 的那部分水量，可忽略不计。 填洼：雨水被地面凹坑或洼地拦蓄的现象，在一般地形下，损失 不大，但如果地形特殊或有大量人工蓄水工程，填洼量要另行考虑。 下渗：雨水从地面渗入土壤中的现象，是降雨损失中的主要因素。
小流域暴雨洪峰流量的计算
《供水水文地质》第六章讲义
6.1 小流域暴雨洪水计算的特点
小流域暴雨洪水的应用范围： 小流域面积上的排水建筑物； 城市厂矿中的排水管渠； 厂矿地区的排洪渠道； 铁路和公路的桥梁和涵洞； 立体交叉道路的排水渠道； 广大农村中众多小型水库的溢洪道
小流域设计洪水计算的特点： 缺乏暴雨和流量资料 拟定计算方法可以作适当简化 计算方法应力求简便,使基层工作者易于掌握
计算小流域暴雨洪峰流量的公式有： 推理公式法 经验公式法 综合单位线法 水文模型法
➢ 推理公式
• 也称半理论半经验公式,着重推求设计洪峰流量。 • 以暴雨形成洪水的成因分析为基础,考虑影响洪峰流量的主要因素,建
立理论模式,并利用实测资料求得参数。
• 其计算成Байду номын сангаас有较好的精度。
➢ 地区经验公式
只推求洪峰设计流量，它是建立在某地区和邻近地区的实测洪水和
调查洪水资料的基础上，探求地区暴雨洪水经验性的规律，使用上有一
定的局限性。
➢ 推导计算公式时，重点分析：
1)暴雨强度
2)暴雨损失
3)流域汇流
6.2 设计净雨量的推求
6.2.1 暴雨损失及分类 ➢ 暴雨损失：降雨过程中由于植物截流、蒸发、填洼和下渗而损失的
基本概念及含义：
流域汇流时间 ：流域上最远点 的净雨流到出口的历时。 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。
等流时线：流域上汇流时间τ相 等点子的连线，如图中标有1 、 2 、…的虚线（ 为单位汇流时 段长）。 等流时面积：两条相邻等流时 线间的面积，也称共时径流面 积，以fi表示。
6.3 流域汇流
6.3.1 暴雨洪水形成过程 与径流形成过程一样
1、降雨强度小于当时当地的土壤下渗率时，全部降雨都消 耗于损失，尚未产生地面径流。
2、降雨强度等于土壤下渗率后，流域开始产生径流。 3、降雨强度小于稳渗率后，地面径流逐渐消失，河槽集流
过程持续，直到全部流经出口断面时为止。 从净雨终止时刻到河槽集流结束的时间段，称为流域
等流时线在地面汇流分析中的应用
利用等流时线概念，分析流域上不同净雨情况下所形
成的出口断面地面径流过程。
⑴地面净雨历时小于流域汇流时间（ tc<ι） 设一次均匀降雨的历时tc=△t(h);净雨深为R(mm);净雨强 度i=R/ △t(mm/h)。
Q3是洪峰流量，它是由最大共时径流面积f3上的全部
净降雨汇集而成，
2、根据某山区年平均径流深R（mm）及流域 平均高度H（m）的观测数据，计算后得到 均值R=697.9mm，H=328.3m，均方差 σR=252.1，σH=169.9；相关系数r=0.97，已 知流域平均高程H=360m，此处的年平均径 流深R为多少？
6.2.2 下渗:降落到地面的雨水从地表深入土壤中的运动过程。 ➢ 下渗的物理过程
按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段： 渗润阶段：水分主要受分子力的作用，被土壤颗粒吸收。 渗漏阶段：水分主要在毛管力和重力作用下，沿土壤空隙向下作 不稳定流动，并逐步充填土壤空隙直至饱和。此时毛管力消失。 渗透阶段：水分在重力作用下成稳定流动。 ➢ 下渗曲线与下渗量累积曲线 下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量,记为f， 以mm/min或mm/h计。 下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下渗率。
稳渗率fc与土质有关，与降雨开始时的土壤含水量无关。
对下渗的研究最初是为了适应灌溉工程的建设需要而 开展的。以后在水文学上进行降雨径流计算工作中得到了 发展。先是通过实际试验，获得下渗曲线，再从图形来模 拟下渗曲线的数学表达式。这类表达式就是所谓的经验公 式，此类公式的类型颇多，共同的特征是具有下渗率随时 间递减的函数形式。其中霍顿（R. E. Horton）公式应 用较普遍。
最大汇流时间，以ι表示，为流域最远点A的净雨流到出口 断面B所经历的时间。
6.3.2 等流时线原理
流域汇流是指，在流域各点产生的净雨，经过坡地和 河网汇集到流域出口断面，形成径流的全过程。
同一时刻在流域各处形成的净雨距流域出口断面远近、 流速不相同,所以不可能全部在同一时刻到达流域出口断 面。但是,不同时刻在流域内不同地点产生的净雨,却可以 在同一时刻流达流域的出口断面 。
为部分汇流形成的洪峰流量
（2）净雨历时等于流域汇流时间（ tc=ι）
（3）净雨历时大于流域汇流时间（ tc>ι）
1、某站控制流域面积F=121000km2,多年平均 年降水量P=767mm，多年平均流量 Q=822m3/s，试根据这些资料计算多年平均
年径流总量、多年平均年径流深、多年平 均流量模数、多年平均年径流系数。
(1)下渗曲线：下渗能力随时间的变化过程线，该曲线上f0为初始下渗 率。
下渗最初阶段，下渗率具有较大的数值，称为初渗 （f0），其后随着下渗作用的不断进行，土壤含水量的增 加，下渗率逐步递减，递减的速率也是先快后慢。当下渗 锋面推进到一定深度后，下渗率趋于稳定的常值。此时下 渗率称为稳定下渗率（fc）
f = fc+（f0-fc）e-βt 霍顿公式结构简单，在充分供水条件下与实际资料配合 较好，至今仍被广泛应用。
➢ 6.2.3 设计净雨量的推求
➢ 净雨量：暴雨量扣除损失量，也就是 地表径流量。
➢ 分阶段扣除损失法（初损后损法） 把实际的下渗过程简化为初期损失 和后期损失两个阶段。 ①初损：降雨开始到出现产流时， 历时t0 ，降雨全部损失I0 ，包括初期 下渗，植物截留，填洼等。 ② 后损：产流以后损失阶段，超渗 历时tc 内的平均下渗能力。 由水量平衡原理，净雨深R用下 式计算： R=P- IO - tc
水量。 植物截流：降雨发生后，部分雨水首先被植物的叶茎拦截，其拦 截量对一次降雨影响不大。 蒸发量：本次降雨落到地面然后蒸发或在洼地蓄水体表面上蒸发 的那部分水量，可忽略不计。 填洼：雨水被地面凹坑或洼地拦蓄的现象，在一般地形下，损失 不大，但如果地形特殊或有大量人工蓄水工程，填洼量要另行考虑。 下渗：雨水从地面渗入土壤中的现象，是降雨损失中的主要因素。
小流域暴雨洪峰流量的计算
《供水水文地质》第六章讲义
6.1 小流域暴雨洪水计算的特点
小流域暴雨洪水的应用范围： 小流域面积上的排水建筑物； 城市厂矿中的排水管渠； 厂矿地区的排洪渠道； 铁路和公路的桥梁和涵洞； 立体交叉道路的排水渠道； 广大农村中众多小型水库的溢洪道
小流域设计洪水计算的特点： 缺乏暴雨和流量资料 拟定计算方法可以作适当简化 计算方法应力求简便,使基层工作者易于掌握
计算小流域暴雨洪峰流量的公式有： 推理公式法 经验公式法 综合单位线法 水文模型法
➢ 推理公式
• 也称半理论半经验公式,着重推求设计洪峰流量。 • 以暴雨形成洪水的成因分析为基础,考虑影响洪峰流量的主要因素,建
立理论模式,并利用实测资料求得参数。
• 其计算成Байду номын сангаас有较好的精度。
➢ 地区经验公式
只推求洪峰设计流量，它是建立在某地区和邻近地区的实测洪水和
调查洪水资料的基础上，探求地区暴雨洪水经验性的规律，使用上有一
定的局限性。
➢ 推导计算公式时，重点分析：
1)暴雨强度
2)暴雨损失
3)流域汇流
6.2 设计净雨量的推求
6.2.1 暴雨损失及分类 ➢ 暴雨损失：降雨过程中由于植物截流、蒸发、填洼和下渗而损失的
基本概念及含义：
流域汇流时间 ：流域上最远点 的净雨流到出口的历时。 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。
等流时线：流域上汇流时间τ相 等点子的连线，如图中标有1 、 2 、…的虚线（ 为单位汇流时 段长）。 等流时面积：两条相邻等流时 线间的面积，也称共时径流面 积，以fi表示。
6.3 流域汇流
6.3.1 暴雨洪水形成过程 与径流形成过程一样
1、降雨强度小于当时当地的土壤下渗率时，全部降雨都消 耗于损失，尚未产生地面径流。
2、降雨强度等于土壤下渗率后，流域开始产生径流。 3、降雨强度小于稳渗率后，地面径流逐渐消失，河槽集流
过程持续，直到全部流经出口断面时为止。 从净雨终止时刻到河槽集流结束的时间段，称为流域
等流时线在地面汇流分析中的应用
利用等流时线概念，分析流域上不同净雨情况下所形
成的出口断面地面径流过程。
⑴地面净雨历时小于流域汇流时间（ tc<ι） 设一次均匀降雨的历时tc=△t(h);净雨深为R(mm);净雨强 度i=R/ △t(mm/h)。
Q3是洪峰流量，它是由最大共时径流面积f3上的全部
净降雨汇集而成，
2、根据某山区年平均径流深R（mm）及流域 平均高度H（m）的观测数据，计算后得到 均值R=697.9mm，H=328.3m，均方差 σR=252.1，σH=169.9；相关系数r=0.97，已 知流域平均高程H=360m，此处的年平均径 流深R为多少？
6.2.2 下渗:降落到地面的雨水从地表深入土壤中的运动过程。 ➢ 下渗的物理过程
按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段： 渗润阶段：水分主要受分子力的作用，被土壤颗粒吸收。 渗漏阶段：水分主要在毛管力和重力作用下，沿土壤空隙向下作 不稳定流动，并逐步充填土壤空隙直至饱和。此时毛管力消失。 渗透阶段：水分在重力作用下成稳定流动。 ➢ 下渗曲线与下渗量累积曲线 下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量,记为f， 以mm/min或mm/h计。 下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下渗率。