第3章_流域匯流計算講解課件

1、第3章 流域匯流計算 流域上各點的凈雨，經(jīng)過坡面匯入河網(wǎng)，再由河網(wǎng)流達(dá)出口斷面，總稱匯流。 從坡面和土壤表層匯入河網(wǎng)的，稱為坡面匯流，其歷時較短，一般只有幾十分鐘至幾小時；經(jīng)由地下途徑注入河網(wǎng)的，稱為地下匯流，歷時可長達(dá)幾天或幾十天。流域匯流計算流域匯流計算等流時線法單位線法線性水庫法地面徑流地下徑流坡面匯流一、等流時線法 等流時線是在流域上勾繪的一組等值線，每條等值線上各點的水質(zhì)點，將同時到達(dá)出流斷面。兩條等流時線間的面積稱為等流時面積，按順序用f、f、f 表示，匯流時間分別等于t1t、t22t、t33t 。流域匯流計算tf1f2f3f4f5某流域等流時線2t5t4t3t流域匯流計算 出流斷

2、面在第i 時段出流量是由第一塊面積f上的本時段凈雨，第二塊面積f上一時段凈雨等所合成的:式中，ri第i 時段地面凈雨強度。流域出口斷面流量的計算流域匯流計算tf1f2f3f4f5某流域等流時線2t5t4t3t流域匯流計算流域匯流計算流域出口斷面流量的計算系數(shù)推導(dǎo)書上公式：等流時線法計算表時段（h）地面凈雨hS(mm)等流時面積（km2）部分流量（m3/s）Qs(m3/s)h1=5mmh2=28mmh3=44mmh4=3mm(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)000355827027628120561500206944130603112360608123115533374891689

3、51582382985303389918602821346936745212411156334325332462244233293981711467790055828120441303115826024流域匯流計算【例】 按照等流時線假定，同一等流時線上水質(zhì)點同時到達(dá)出流斷面，實際是高速質(zhì)點先到，低速質(zhì)點后到，嚴(yán)格的面積出流次序是沒有的。這就是等流時線未考慮河槽的調(diào)蓄問題。因此，等流時線方法只宜用于小流域，因為河槽調(diào)蓄作用小?！居懻摗苛饔騾R流計算等流時線法適用于流域地面徑流的匯流計算二、單位線法（1）基本概念 單位線是流域上單位時段內(nèi)均勻分布的單位凈雨所形成的流域出口斷面流量過程線q t。 單

4、位線的凈雨深一般取10mm；單位時段長度則依據(jù)流域性質(zhì)而定。流域匯流計算單位線使用時的兩個假定: 迭加假定：如凈雨歷時是m個時段，則各時段凈雨所形成的徑流過程線之間互不干擾，出口斷面的流量等于各時段凈雨量所形成的流量之和。流域匯流計算 倍比假定：如單位時段凈雨量是n個單位，則所形成過程線的流量為單位線流量的n倍，其歷時仍與單位線的歷時相同。 根據(jù)單位線定義有式中，q 單位線縱高，m3s； 流域面積，km2; t 時段，h。 流域匯流計算T (6h) q(m3/s)某河某站h單位線（Fkm2）流域匯流計算 某河某站h單位線（F km2）流域匯流計算 根據(jù)單位線的定義，只要流域上凈雨分布均勻，不論

5、強度如何變化，均可用單位線推求地面徑流過程線。（2）單位線應(yīng)用流域匯流計算單位線推流分別求各時段的徑流【例】p88時段1時段2時段3單位線4.5 流域匯流計算+=單位線推流各時段徑流求和時段1時段2時段3單位線總徑流 推求單位線必須根據(jù)出流斷面實測流量過程線來分析。由于地面徑流與地下徑流匯流特性不同，應(yīng)分離后分別分析各自的單位線。一般，地下徑流過程比較平緩,對洪水主體部分影響不大，常采用一些更為簡化的處理方法，而著重分析地面徑流的單位線。（3）分析推求單位線流域匯流計算時空分布均勻單峰洪水降雨歷時較短選擇凈雨過程h(t)地面徑流過程Q(t)q(t)推求 流域上如恰有一個時段地表凈雨所形成的流量

6、過程線，只要將地面徑流過程線縱標(biāo)值，除以凈雨量的單位數(shù)就可得出單位線。 實際水文資料中，需要從多時段凈雨的洪水資料分析出單位線。常用的方法有分析法與試錯法。流域匯流計算（3）分析推求單位線 分析法的原理是的遞推求解。已知地面徑流過程Q1,Q2,Q3，時段凈雨h1,h2,h3，則：流域匯流計算【例】單位線推求（F = 8080km2）4.5 流域匯流計算（3）分析推求單位線分析法 分析法的缺點在于誤差傳，使分析的單位線值有時偏大，有時偏小而呈鋸齒形，必須加以修勻。修勻得到的單位線的徑流量也應(yīng)為0 mm。流域匯流計算分析法只適用于二、三個時段凈雨。T (6h) q(m3/s)單位線修勻流域匯流計算

7、 三個時段以上的凈雨可采用試算法。試算法是假定一條單位線。計算出流量過程，再與實測過程比較，如不相符，改正單位線后再試，直到兩者相符。流域匯流計算試算法比較麻煩，宜在計算機上實行。 4、單位線的時段轉(zhuǎn)換 實際采用的降雨時段如果與現(xiàn)有單位線的時段不同，就需將單位線的時段加以轉(zhuǎn)換。 q(m3/s)t (h)3小時單位線6小時單位線9小時單位線流域匯流計算 假定時段單位凈雨連續(xù)不斷，則流域出口斷面的流量過程線稱為 S 曲線。用單位線連續(xù)推流即可求得曲線。流域匯流計算+=P91流域匯流計算t (h) W(km2)S曲線101010101010101010101010101010h 曲線就是單位線的累積

8、曲線，可由單位線縱標(biāo)值逐時段累加而得 反之，單位線縱標(biāo)值可由曲線錯開t相減得出流域匯流計算 S(m3/s)t (h)不同時段S曲線6小時S曲線3小時S曲線9小時S曲線流域匯流計算時段越長S曲線越低Why？不同時段凈雨均為10mm，時間越長，凈雨強度越小，在相同時間長度中累積降雨越少不同時段單位線的S曲線滿足：可以推得因為流域匯流計算S曲線與時段長成反比 例: 已知某流域h單位線（第、欄），要求轉(zhuǎn)換為h和h單位線。 先求得h單位線的累積曲線（t）見表第（）欄。再根據(jù)公式求得h單位線（第5欄）和h單位線（第欄）?！纠縋92-93單位線存在的問題及處理方法：流域匯流計算大洪水流速大、匯流快，用大洪

9、水資料求得的單位線峰高且峰現(xiàn)時間早；小洪水則相反，求得的單位線過程平緩，峰低且峰現(xiàn)時間遲?？梢葬槍Σ煌考壍暮樗捎貌煌膯挝痪€（1）洪水大小的影響暴雨中心位于上游的洪水，匯流路徑長，洪水過程平緩，單位線峰低且峰現(xiàn)時間偏后； 暴雨中心在下游，單位線過程尖瘦，峰高且峰現(xiàn)時間早可以針對暴雨中心位置分別采用相應(yīng)的單位線（2）暴雨中心位置的影響分析表明，地下水的貯水結(jié)構(gòu)可視為一個線性水庫，即地下水庫的蓄量W與其出流量Qg的關(guān)系為線性函數(shù),下滲的凈雨量為入流量，經(jīng)地下水庫出流量就是流域出口斷面的地下徑流出流量。 三、地下徑流過程的計算流域匯流計算 1、計算方法及原理 地下水庫蓄泄方程與地下水庫的水量平衡

10、方程：式中，Ig 地下水庫的入流量； Wg Qg地下水庫的蓄水量與出流量； Kg地下水庫的蓄泄系數(shù)。流域匯流計算寫成有限差形式：解得： 逐時段計算可求出地下徑流的出流過程。流域匯流計算其中，hg時段內(nèi)地下凈雨量，mm； F流域面積，km2 ； t 時段長度，h Kg 地下水庫的蓄泄系數(shù)流域匯流計算 【例】某流域集水面積F5290km2，由多次退水過程分析得Kg =228h。1985年4月該流域發(fā)生一場洪水，起漲流量50m3/s，計算時段t=6h。該次暴雨產(chǎn)生的地下凈雨過程Rg如表。計算該次洪水地下徑流的出流過程。 流域匯流計算將 F5290km2，Kg=228h，t=6h 代入式得:即：流域匯流計算月 日 時hg,i6.366hg,i0.974Qg,iQg,i+14.16.14504.16.203.32149704.17.028.152681204.17.088.1521171694.17.143.2201651854.17.201801804.18.02175175 某流域地