《產匯流計算》PPT課件

1、第一節(jié)降雨流出要素的補正算、流域的生產集水域的補正算、一次降雨中地面流出、表層流和地下流出稱為流出量(凈雨量)，流出量的補正算稱為生產流補正算。 降雨造成的流出集中到河網后，從上游向下游流動，最后從出口斷面流動，其修正算稱為集水域修正算。 產流方案根據流域實測降雨、蒸發(fā)和徑流資料，分析確定降雨量、蒸發(fā)量、土壤含水量和徑流的關系。 匯流方案根據流域降雨和流量數據，求出凈雨與流量經過線的關系。 根據產流案，從降雨量和雨前土壤含水量推出相應的流出量，根據合流案，推出流線求出。 本節(jié)專門探討降雨量、流出量、流域土壤含水量的修正方法。 降雨量在時間上不均勻，在實際工作中用時間帶雨量來說明降雨過程。 以時

2、間帶雨量為縱軸，以時間帶的時間序列為橫軸，制作時間帶雨量直方圖，也被稱為雨量經過線。 用雨量筒人工觀測的結果，可以直接點畫這樣的經過線。 一、流域降雨分析，單位時間帶的雨量稱為降雨強度。 降雨量經過線可以轉換成雨量強的經過線，其縱坐標值為i=P /t。 以降雨開始后的雨量累積值為縱坐標，以該時間為橫軸點而繪制的曲線稱為累積雨量曲線。 累積雨量曲線通過錯開t進行減法可以得到雨量經過線。 一、流域降雨分析，90、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16算術平均法：流域內降雨站分布比較均勻，地形起伏變化不大時，用算術平均法求流域上的平均降水量：二、流域降雨n站數。

3、 泰森多邊形法：假設流域內雨量站分布不均勻，則流域各處降水量以最接近的雨量站為代表。 設P1、P2、Pn為各站雨量，f1、f2、fn為各站所在的部分面積，f為流域面積，則流域平均降水量p可以用下式進行修正：式中的fi/F表示第I雨量站所代表的面積在流域面積整體中所占的份額，通常稱為權重。 求出的流域的平均雨深也稱為加權平均雨深。泰森法雨量站控制面積的示意圖、(1)畫n個銳角三角形、(2)畫三角形各邊的垂直平分線、(3)測量n個雨量站的加權面積f1、f2、fn的等雨深線圖法：流域上雨量站的分布密集的情況、式中、fi的2條等2 .時-面-深關系曲線、3h、6h、1h、面平均雨深(mm )、面積(k

4、m2)、3 .點-面關系曲線、實測流量的經過線通常由幾次暴雨引起的洪水流出構成。 為了研究暴雨和洪水的關系，必須分割流量路線，可以采用出水曲線法。 退水曲線是流域蓄水消退曲線，對于同一流域的各洪水，可以將多條流量經過線的退水部分描繪在透明紙上，沿時間軸左右移動，重疊退水線的尾部，將其下包線作為標準的地下水退水曲線。 流域地下水退水曲線、二次洪水過程線區(qū)分、q、t、t、地表流出和地下流出的匯合特性不同，一般采用斜線分割法分割地上流出和地下流出。 斜線分割法：從上升點到地上流出終點描繪直線AB，AB線以上為地上流出，以下為地下流出。 的雙曲馀弦值。地下徑流的分割形象、地表徑流、地下徑流、n、N=0

5、.84F 0.2、Q0、三、土壤含水量、地下水面以上的土壤空隙不飽和、含有一些空氣的土壤層稱為包氣帶或通氣層，它是土壤含水量經常變化的土層，是由分力和毛細管力所致土壤含水量是表示繃帶土壤濕潤程度的物理量。 土壤保持水分的最大量叫做田保水量。 土壤中的水分因蒸發(fā)而逐漸減少，降雨是其補充來源。 土壤濕度是影響徑流的重要因素之一。 水文學基于實測降雨、蒸發(fā)和徑流資料，根據水量平衡原理計算土壤含水量。 在實際工作中，WM是流域充分干燥時降雨生產過程的最大損失量，也稱為土壤最大含水量。 其中包括植物陷阱、地表凹陷、侵入包氣帶無法流出的水量。 在包氣帶不厚雨量豐富的地區(qū)，WM值可以實用地從實測雨水資料中求

6、得。 其方法選擇持續(xù)干旱的雨后一次降雨量大、全流域生產流的資料，計算流域平均雨量p和發(fā)生的流出量r。 因為長時間干旱不下雨，所以可以考慮Pa=0，wm=pre雨(25 )，流域日蒸發(fā)量e是該日氣象條件(氣溫、日照、濕度、風速等)和土壤含水量p的函數。 Pa=0時E=0； 如果Pa=WM，則表示E=Em。 Em被稱為土壤最大日蒸發(fā)能力，主要取決于氣象條件，一般流域沒有Em實測資料，總是用下式求出Em=E水(26 )式中、e水面蒸發(fā)量、mm。 經驗系數。 可以從實地考試中求得。 假設Et和Pat呈線性關系，則Et /EM=Pat/WM，土壤含水量的日消退系數k綜合地反映了流域蓄水量因蒸發(fā)而減少的特

7、性。 如果在t天不下雨，則Et=Pa、t- Pa、t 1=Pat/WM *EM=Pa、t(1- K )符合同類項： (1-em/ww )并且生產流為Pa、t 1=K(Pat Pt-R )、 注：用于防止基于資料誤差和修正方法的土壤含水量大于田間保水量Wm的不合理的狀況，即，在Pa、t 1Wm的情況下，Pa、t 1=Wm，遞歸例如，Pa的開始修正計算時間每隔30天，K0.90時K300.04的最大誤差小于開始誤差的5 在長時間不下雨的情況下，最好減小開始Pa的值或設為Pa 0。 一場大雨過后，土壤比較飽和，最好開始PaWM。 有的流域屬于濕潤地區(qū)，wm=100mm，Em月平均為5.6mm/d，6

8、月為6.8mm/d。 每天求Pa值。 6月25日 27日三天雨量大，發(fā)生大的流出，土壤達到最大含水量WM，直接取6月27日Pa100mm6月28日pa0. 944 (10014.7 )=108.3 100，100 mm 6月29日pa0.944100。 K7=1-6.8/100=0.932，第二節(jié)流域產流分析，一、包氣帶對降雨的再分配作用包氣帶對降雨的再分配作用：(1)，包氣帶土層對下滲水量的再分配作用：該二、自然界中的兩個基本產流模式、(1)、(2) :(1)、(3) : 超滲透產流、第三節(jié)蓄積產流與降雨流出的相關圖，一、蓄積產流在汛期包氣帶上部的水不足容易被一次降雨蓄積。 每次下大雨流域平

9、均蓄水量達到Wm的話，生產流量可以從降雨量p中減去降雨開始時的土壤缺水量(Pa )求出。 即雨量補充包氣帶水不足量后，全部形成流出的生產流方式稱為儲存生產流，可以歸納為簡單的數學模型： R=P - E -(Wm W0)，流域儲水量達到WM時的生產流狀態(tài)稱為全流域生產流或全面生產流，生產流通過上式求出。 但是降雨量有時不能使流域蓄水量為WM值。 此時，因為包氣帶各處的厚度不一致，各處的土壤保水量的大小不同，局部也會發(fā)生流出，這樣的生產流狀態(tài)被稱為一部分生產流，之后階段性地轉移到全面生產流。制作Pa、Wm-Pa、潛水、部分面積產流、Pa=Wm、全面產流、二、降雨流出關系圖1、降雨流出關系圖，計算流

10、域內多次暴雨的平均雨量p、對應流出量r、暴雨初期土壤含水量Pa，以Pa為殘奧儀表，PPaR相關圖，45。 R(mm )、Pa(mm )、P(mm )、降雨徑流相關圖上下游流域的全面流動狀態(tài)、滿足方程式R=P-(Im- Pa )表現為一組平行等距離的450直線。 相關圖的下部下游區(qū)域部分的生產流情況，隨著降雨量的減少，生產流量急速下降，表現為向下的曲線組。 利用PPaR相關圖檢查時間帶的流出量，Pa=0 20 40 60 80 100、P(mm )、R(mm )、P4、P3、P2、P1、R4、R3、R2、R1、簡化的降雨流出相關圖、地面流出和地下流出的匯合規(guī)則不同。 根據已知雨量p從降雨流出相關

11、圖調查流出量r，為了進行集水區(qū)修正計算，需要分為地上和地下兩部分。 三、總流出量的劃分是流域包氣帶的水不足量滿足后，生產流r的一部分以穩(wěn)定下滲率fc下滲，下滲水量均形成地下流出Rg，超過穩(wěn)定下滲率的部分形成地面流出Rs (包括土壤中游)。 因此，根據一次降雨的總徑量、RRg Rs、Rg、Rs、p、R=Rs Rg、fc、fc的分析求出，例如流域降雨量如表所示，另外，根據根據對應的洪水經過線求出的地上徑流量和地下徑流量，嘗試修正流域的fc值。 穩(wěn)定滲透率fc修正計算模式圖，S47.2mm、g28.4mm、tc、tc、hg、hg、hs、I、p、q、fc，修正計算過程： (1)根據雨量數據求出時間帶；

12、(2)從洪水經過線求出流出總量75.6mm、地面流出S47.2mm、地下徑g28.4mm (3)從降雨過程(第2列)開始從下到上加算，直到第列的流出總量達到75.6mm。 該部分的降雨稱為凈雨h，與之相應的持續(xù)時間為凈雨持續(xù)時間tc (第4欄)。 凈雨以以前的降雨量為損失量。 (4)用實驗算法求fc。 修正公式中，tc、hg分別為凈雨強度小于fc的持續(xù)時間和雨量，第一次估算為Rg28.4mm、tc25.3h，假定fc=28.4/25.3=1.12mm/h，對凈雨強度r進行了檢查。 小于假設的fc值。 因此，在(211 )式中，減去該時間帶t6h和、hg=2.8mm，重新假定fc，發(fā)現16日14

13、時的r1.3mmh，比假定fc值小。 因此，根據公式(211 )，假設新的fc，經過檢驗，所有的fc都小于該時段的r值，fc1.36mm/h，fc的應用在例：的一個流域求fc=1.0mm/h。 一次暴雨過程如表2-3的(1) (2)欄所示，Pa=69.6mm/h，調查降雨徑流關系圖的累積純雨量為(5)欄，并且fc=1.0mm/h將純雨劃分為地表純雨hs和地下，而下滲透曲線干燥地區(qū)地下水儲量深，繃帶僅在降水強度超過下滲透率時才發(fā)生地面流失。 這種生產流方式被稱為超滲透生產流。 超滲流地區(qū)降雨強度對下滲有顯著作用，從降雨求出徑流可采用下滲曲線。 下滲透曲線是干燥士壤在充分的供水條件下通過流域下滲透

14、能力的經過線。 從降雨強度中減去下滲透率可以得到凈雨強度過程。 這樣求出的凈雨量表示地面流出，不包括地下流出部分。 f、f(t )、t、fc、下滲曲線、流域上的某一點上每次降雨的實際下滲曲線不同。 降雨強度在整個下滲透過程中并不比下滲透率大，不能保證充分的供水條件，其次是初始土壤含水量不等于0。 解決辦法是將下滲透率隨時間變化的曲線f(t )轉換為隨土壤含水量變化的曲線f(Pa )。 因為在Pa和f(t )之間滿足，所以如果解開這個積分，就能得到f(Pa )，由此，可以根據土壤水量Pa在每個時間帶求出相應的下滲透率f，求出凈雨量h。f、f(Pa )、Pa、fc、fPa關系曲線，二、初損后損法下

15、滲曲線法概念較清楚，但由于降雨和下滲強度資料少，實際應用不廣泛，簡化方法初損后損法常用。 方法是將實際的下滲過程簡化為初損后損的2個階段。 初損水量是大量生產以前的總損失量，包括植物陷阱、洼坑和下滲水量。 后損是流域產流以后的下滲水量，用平均下滲率表示。 一次降雨引起的流出深度可以用下式表示：在R P - Io ftR - P0式中，p次降雨量Io初損量f平均后滲透率tR后損持續(xù)時間Po后期不流動的雨量。p、f、p、f、t、r、r、下滲透曲線法、初損后損法、R P - Io ftR Po、Io、t0、t、tR、f、1、考慮到大流域：從流域內的各雨量站到出口截面的合流時間不同，子站按合流時間確定流量上升前的時刻從歷史的雨水資料中，作為相關圖準備了與o和流域相應的a、降雨強度和月(考慮土地利用的季節(jié)變化等)。Pa月I0相關圖、Pa、(mm )、I0(mm )、7月、6月、5月、4月，由于平均下滲率f的修正計算、RP-I0-ftR-P0，to是初損持續(xù)時間，是t降雨后期不流動的降雨持續(xù)時間。 流域上各點的純雨，通過斜面導入河網，從河網流向出口斷面，統(tǒng)稱合流。 從坡面和土壤表層導入河網被稱為坡面合流，其持續(xù)時間短，一般只有幾十到幾小時的另一部分侵入地下，通過地下路徑注入河網，被稱為地下合流，可以長達