工程水文與水利計(jì)算（武大版教材）08

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第八章流域產(chǎn)匯流計(jì)算

內(nèi)容簡介研究對象

本章從定量上研究降雨形成徑流的原理和計(jì)算方法，包括流域的產(chǎn)流計(jì)算和匯流計(jì)算。產(chǎn)流計(jì)算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下滲、填洼等損失，轉(zhuǎn)化為凈雨過程的計(jì)算方法。匯流計(jì)算主要研究凈雨沿地面和地下匯入河網(wǎng)，并經(jīng)河網(wǎng)匯集形成流域出口斷面徑流過程的計(jì)算方法。研究內(nèi)容1.短期洪水預(yù)報(bào)；2.枯水預(yù)報(bào)；3.施工水文預(yù)報(bào)；4.水文實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)方法。研究目的

本章研究的流域產(chǎn)匯流計(jì)算是工程水文學(xué)中最基本的概念和方法之一，是以后學(xué)習(xí)由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水，降雨徑流預(yù)報(bào)等內(nèi)容的基礎(chǔ)。本章研究內(nèi)容和方法無論在水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段還是運(yùn)行管理階段，都具有十分重要的地位。

第7.1節(jié)概述

內(nèi)容提要

1.由降雨過程推求徑流過程的基本內(nèi)容與流程；2.流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路。學(xué)習(xí)要求

把握由降雨過程推求徑流過程的主要環(huán)節(jié)與基本思路。

1.流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程

由流域降雨推求流域出口的河川徑流，大體上分為兩個(gè)步驟：

①產(chǎn)流計(jì)算：降雨扣除截留、填洼、下滲、蒸發(fā)等損失之后，剩下的部分稱為凈雨，在數(shù)量上等于它所形成的徑流深。在我國常稱凈雨量為產(chǎn)流量，降雨轉(zhuǎn)化為凈雨的過程為產(chǎn)流過程，關(guān)于凈雨的計(jì)算稱之為產(chǎn)流計(jì)算。

②匯流計(jì)算：凈雨沿著地面和地下匯入河網(wǎng)，然后經(jīng)河網(wǎng)匯流形成流域出口的徑流過

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程，這個(gè)流域匯流過程的計(jì)算稱之為匯流計(jì)算。

它們之間的聯(lián)系可簡明地表示成圖7-1-1所示的流程圖。

圖7-1-1由降雨過程推求徑流過程流程圖

2.流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路

流域產(chǎn)匯流問題的內(nèi)容十分豐富。這里僅介紹目前使用比較普遍和比較成熟的計(jì)算方法及其原理。產(chǎn)流計(jì)算的方法有降雨徑流相關(guān)圖法和初損后損法等；匯流計(jì)算的重點(diǎn)是單位線法和瞬時(shí)單位線法。

無論產(chǎn)流計(jì)算還是匯流計(jì)算，基本思路都是，先從實(shí)際降雨徑流資料出發(fā)，分析產(chǎn)流或匯流的規(guī)律；然后，用于設(shè)計(jì)條件時(shí)，則可由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，用于預(yù)報(bào)時(shí)，則由實(shí)際暴雨預(yù)報(bào)洪水。

第7.2節(jié)流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本資料的整理與分析

內(nèi)容提要

流域產(chǎn)匯流計(jì)算一般需要先對實(shí)測暴雨、徑流和蒸發(fā)等資料做一定的整理分析，以便在定量上研究它們之間的因果關(guān)系和規(guī)律。本節(jié)介紹這些要素的分析計(jì)算方法。學(xué)習(xí)要求

把握一次實(shí)測降雨洪水的總徑流深、地面徑流深和地下徑流深以及流域蒸散發(fā)量的計(jì)算方法。

7.2.1降雨資料的整理

關(guān)于各次降雨的計(jì)算，加流域平均雨量、時(shí)段雨量、降雨強(qiáng)度等，在其次章已經(jīng)講過（見其次章有關(guān)內(nèi)容）。

但必需注意的是，降雨場次的劃分一定要與洪水場次的劃分相對應(yīng)，如圖7-2-1所示。當(dāng)把洪水劃分為兩次時(shí)，暴雨也要相應(yīng)地劃分為兩次，且兩兩對應(yīng)，前次暴雨Ⅰ對應(yīng)前面的洪水Ⅰ，后次暴雨Ⅱ?qū)?yīng)后面的洪水Ⅱ，切不可混淆。7.2.2徑流資料的整理與計(jì)算

1．洪水場次劃分及次洪水總徑流深W的計(jì)算

洪水場次劃分是指，將非本次降雨產(chǎn)生形成的徑流分割出去。如圖7-2-1。多數(shù)狀況下，與本次降雨所對應(yīng)的徑流過程，不僅包括本次降雨形成的地面、地下徑流，而且還

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包括前期降雨的地下徑流。如圖中的虛線ag以下的水量，它表示假使沒有降雨Ⅰ時(shí)，河中仍有持續(xù)的徑流，稱其為“基流〞。另外，該次洪水尚未退完又遇降雨時(shí)，還會(huì)有后期洪水混入，如圖中的第Ⅱ場洪水。

圖7-2-1次降雨徑流分割及總徑流量計(jì)算示意圖

由圖可知，假使能求得退水曲線ag和ca’df，便能求得降雨Ⅰ所形成的洪水的總量W，即abca’df線與agf線之間所夾的面積。推求W比較簡便的方法，是利用地下徑流退水線相當(dāng)穩(wěn)定的性質(zhì)來推求。近似認(rèn)為，前期降雨所形成的在a點(diǎn)以后的地下徑流過程線ag，與a’點(diǎn)（與a點(diǎn)同流量）以后的a’df線趨勢一致,即ag線向后平移至t'a的一段時(shí)間便可與a’df線相重合。具體做法是，過起漲點(diǎn)a作一水平線，交本次洪水過程線退水段于a’點(diǎn),計(jì)算taabca’t'a包圍面積所代表的水量，既為W，除以流域面積F得到徑流深為

R?WF（7-2-1）

需要千萬記住的是，起漲點(diǎn)a應(yīng)比較低，才能保證a點(diǎn)的流量全為地下徑流，這樣才能保持同流量同消退的規(guī)律。否則，若a點(diǎn)太高，其流量可能包含有地面徑流成分，使a點(diǎn)和a’點(diǎn)以后的退水過程線趨勢不一致。若遇這種狀況，如圖7-2-1中的第3個(gè)峰，則不宜單獨(dú)作為一場洪水，最好與前面的第2個(gè)峰合并，共同作為一場洪水Ⅱ。

2．流域地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退水曲線

流量過程線上的a點(diǎn)或a’點(diǎn)是否為流域地下退水流量，可由流域地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退

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水曲線來確定。圖7-2-2中的下包線Qg～t，即為流域地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退水曲線，其繪制方法是

?以一致的比例尺，在方格紙上繪出各場洪水的退水流量過程線；?用一張透明紙描繪出最低的退水過程線；

?將此曲線移到另一場洪水的次低的退水段，在保持時(shí)間坐標(biāo)重合的條件下左右

移動(dòng)透明紙，使方格紙上的退水過程線在后部與透明紙上的退水過程線相重合，井把它也描繪在透明紙上；

?如此逐一描繪各場洪水的退水流量過程線，就構(gòu)成Qg～t線。

圖7-2-2古田溪達(dá)才站退水曲線（圖中數(shù)字為洪號(hào)）

3．地面地下徑流分割及計(jì)算⑴地面地下徑流分割

為分別研究地面徑流和地下徑流的產(chǎn)匯流規(guī)律，需將總徑流中把地下徑流（基流）分割。常用的兩種方法：

①水平線分割法：如圖7-2-3所示，從實(shí)測流量過程線的起漲點(diǎn)a作一水平線交過程線的退水段于c點(diǎn)，則水平線ac就認(rèn)為是該次洪水的地面地下徑流分割線。

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圖7-2-3水平線分割法示意圖

②斜線分割法：如圖7-2-4所示，將繪在透明紙上的標(biāo)準(zhǔn)退水曲線蒙在要分割的洪水過程線的退水段上（注意比例尺的一致），使橫軸重合，然后左右移動(dòng)，當(dāng)透明紙上的標(biāo)準(zhǔn)退水曲線與洪水退水段的尾部吻合后，則兩線前方的分又點(diǎn)C就是地面徑流終止點(diǎn)。從實(shí)測流量過程線的起漲點(diǎn)a到地面徑流終止點(diǎn)c連一斜線ac，既為地面地下徑流分割線。

圖7-2-4斜線分割法示意圖

水平線分割法簡便易行，對地下徑流小，洪水歷時(shí)短的流域較為適合；而對地下徑流比重大、洪水連續(xù)時(shí)間長的流域，則會(huì)造成比較大的誤差，此時(shí)