工程水文第3章课件.ppt

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1、第一节降雨径流影响要素的计算第二节蓄满产流与降雨径流相关图第三节下渗曲线与超渗产流第四节流域汇流计算第三章流域产流与汇流计算在一次降雨中，地面径流、壤中径流和地下径流量值称为径流量R（t）或净雨量h（t），径流量的计算称为产流计算。降雨产生的径流，汇集到河网后，自上游向下游流动，形成流域出口流量Q（t），其计算称为汇流计算。流域产流与汇流概念产流方案根据流域降雨、蒸发和径流资料，分析确定降雨量、土壤含水量和径流量等要素之间的关系。汇流方案根据流域降雨和流量资料，推求净雨和出口流量之间的关系。第一节降雨径流影响要素计算P（t

2、）P～RR（t）R～QQ（t）P（t）R（t）P～RQ（t）R～Q流域产流与汇流计算流域产流方案与汇流方案制定一、降雨量以时段雨量为纵坐标，时段的时序为横坐标绘成时段雨量直方图，也称雨量过程线。单位时段的雨量称降雨强度i=P/Δt，雨量过程线可以转换成雨强过程线。以雨量累积值为纵坐标，相应时间为横坐标，点绘的曲线称累积雨量曲线。雨量直方图与累积雨量过程线010203040123456789101112131415161718192021050100150200P(mm)ΣP(mm)二、径流量Q(m3/s)t(h)W流量过程

3、线1、径流深计算径流深计算Q(m3/s)t(h)QiQi+1△tQnQ1地面径流退水较快，而地下径流退水历时较长。实测流量过程线往往是由若干次暴雨所形成的洪水径流组成。为了研究暴雨与洪水之间的关系，必须流量过程线加以分割，可采用退水曲线方法。2、流量过程线分割退水曲线是流域蓄水消退曲线，对同一流域的各次洪水，将若干条流量过程线的退水部分绘于透明纸上，然后沿时间轴左右移动，使退水线尾部重合，其下包线可作为标准的地下水退水曲线。退水曲线tQ(m3/s)地下水退水曲线地下水退水满足线性水库微分方程消除W得从0～t积分地下水退水

4、方程t0Q0Qt地下水退水方程从t～t+△t积分时段退水方程t+△t0Qt+△t地下水时段退水方程tQtQt方法1：根据地下水退水曲线上每隔△t的流量值Q（t）、Q（t+△t），可算出确定Kg的方法取若干计算值的平均值作为流域的Kg。由若干个Qt点绘lnQt～t图，直线的斜率为-1/Kg，从而定出Kg。有方法2：根据退水方程LnQtt1.01/kg退水曲线次洪水过程线划分tQtR斜线分割法：从起涨点Ａ到地面径流终止点Ｂ绘制直线AB，AB线以上为地面径流，以下为地下径流。地表径流和地下径流汇流特性不同，一般还要划分地面径流和

5、地下径流。地下径流分割示意图NABN=0.84F0.2地下径流地表径流起涨点地表径流停止点土壤含水量是表示包气带土壤湿润程度的物理量，土壤保持水分的最大量称为田间持水量。田间持水量与凋萎含水量的差值称流域蓄水容量（Wm）。土壤含水量与前期降雨有密切关系，可以用参数前期影响雨量（Pa）来反映。三、土壤含水量浅层地下水层潜水层包气带包气带不透水层不透水层深层地下水层承压水层不透水层土壤含水量变动地带前期影响雨量计算采用递推形式：Pa,t+1=Ｋ（Pa,t+Pt-Rt）上式限制条件：当Pa,t+1≥Wm时，Pa,t+1=Wm简化

6、形式：Pa,t+1=Ｋ（Pa,t+Pt）在实际工作中，Wm可看作流域十分干旱情况下降雨产流过程的最大损失量。对于包气带不厚且雨量充沛地区，可选取久旱不雨（雨前Pa=0）后一次降雨量较大资料（雨后Pa=Wm），则Wm=P-R-E雨流域日蒸发量E是该日气象条件和土壤含水量的函数。当Pa=0时E=0；当Pa=Wm时，E=Em。Em称为土壤日蒸发能力，常采用下式推求Em=αE水式中，E水－水面蒸发量，mm;α－经验系数。假定Et与Pat成线性关系，则故无雨日：递推公式起始日的Pa是假定的，但起始日从何时开始呢？例如，Pa起始计算时

7、间相隔30天，当K＝0.90时K30＝0.04,说明最大误差不到起始误差的5％。长时间无雨时，可取起始Pa值较小些，或令Pa＝0。一次大雨后，土壤比较饱和，可取起始Pa＝Wm。【例】某流域Wm=100mm，6月份Em＝5.6mm/d,7月份Em＝6.8mm/d。推求7月2日－3日的P和雨前Pa值。tP(mm)KPa(mm)计算说明6.2560.30.9446月25日－26日总雨量很大，6月27日Pa达Wm6.2678.80.9446.2714.70.9441006.280.944100Pa＝0.944（100＋14.7）=

8、108.3>100取1006.290.94494.4Pa＝0.944×100＝94.46.300.94489.1Pa＝0.944×94.5＝89.17.10.93284.1Pa＝0.944×89..1＝84.17.220.20.93278.4Pa＝0.932×84.1＝78.47.321.90.932P