第3章_流域汇流计算讲解课件

1、第3章 流域汇流计算 流域上各点的净雨，经过坡面汇入河网，再由河网流达出口断面，总称汇流。 从坡面和土壤表层汇入河网的，称为坡面汇流，其历时较短，一般只有几十分钟至几小时；经由地下途径注入河网的，称为地下汇流，历时可长达几天或几十天。流域汇流计算流域汇流计算等流时线法单位线法线性水库法地面径流地下径流坡面汇流一、等流时线法 等流时线是在流域上勾绘的一组等值线，每条等值线上各点的水质点，将同时到达出流断面。两条等流时线间的面积称为等流时面积，按顺序用f、f、f 表示，汇流时间分别等于t1t、t22t、t33t 。流域汇流计算tf1f2f3f4f5某流域等流时线2t5t4t3t流域汇流计算 出流断

2、面在第i 时段出流量是由第一块面积f上的本时段净雨，第二块面积f上一时段净雨等所合成的:式中，ri第i 时段地面净雨强度。流域出口断面流量的计算流域汇流计算tf1f2f3f4f5某流域等流时线2t5t4t3t流域汇流计算流域汇流计算流域出口断面流量的计算系数推导书上公式：等流时线法计算表时段（h）地面净雨hS(mm)等流时面积（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流域汇流计算【例】 按照等流时线假定，同一等流时线上水质点同时到达出流断面，实际是高速质点先到，低速质点后到，严格的面积出流次序是没有的。这就是等流时线未考虑河槽的调蓄问题。因此，等流时线方法只宜用于小流域，因为河槽调蓄作用小。【讨论】流域汇流计算等流时线法适用于流域地面径流的汇流计算二、单位线法（1）基本概念 单位线是流域上单位时段内均匀分布的单位净雨所形成的流域出口断面流量过程线q t。 单

4、位线的净雨深一般取10mm；单位时段长度则依据流域性质而定。流域汇流计算单位线使用时的两个假定: 迭加假定：如净雨历时是m个时段，则各时段净雨所形成的径流过程线之间互不干扰，出口断面的流量等于各时段净雨量所形成的流量之和。流域汇流计算 倍比假定：如单位时段净雨量是n个单位，则所形成过程线的流量为单位线流量的n倍，其历时仍与单位线的历时相同。 根据单位线定义有式中，q 单位线纵高，m3s； 流域面积，km2; t 时段，h。 流域汇流计算T (6h) q(m3/s)某河某站h单位线（Fkm2）流域汇流计算 某河某站h单位线（F km2）流域汇流计算 根据单位线的定义，只要流域上净雨分布均匀，不论

5、强度如何变化，均可用单位线推求地面径流过程线。（2）单位线应用流域汇流计算单位线推流分别求各时段的径流【例】p88时段1时段2时段3单位线4.5 流域汇流计算+=单位线推流各时段径流求和时段1时段2时段3单位线总径流 推求单位线必须根据出流断面实测流量过程线来分析。由于地面径流与地下径流汇流特性不同，应分离后分别分析各自的单位线。一般，地下径流过程比较平缓,对洪水主体部分影响不大，常采用一些更为简化的处理方法，而着重分析地面径流的单位线。（3）分析推求单位线流域汇流计算时空分布均匀单峰洪水降雨历时较短选择净雨过程h(t)地面径流过程Q(t)q(t)推求 流域上如恰有一个时段地表净雨所形成的流量

6、过程线，只要将地面径流过程线纵标值，除以净雨量的单位数就可得出单位线。 实际水文资料中，需要从多时段净雨的洪水资料分析出单位线。常用的方法有分析法与试错法。流域汇流计算（3）分析推求单位线 分析法的原理是的递推求解。已知地面径流过程Q1,Q2,Q3，时段净雨h1,h2,h3，则：流域汇流计算【例】单位线推求（F = 8080km2）4.5 流域汇流计算（3）分析推求单位线分析法 分析法的缺点在于误差传，使分析的单位线值有时偏大，有时偏小而呈锯齿形，必须加以修匀。修匀得到的单位线的径流量也应为0 mm。流域汇流计算分析法只适用于二、三个时段净雨。T (6h) q(m3/s)单位线修匀流域汇流计算

7、 三个时段以上的净雨可采用试算法。试算法是假定一条单位线。计算出流量过程，再与实测过程比较，如不相符，改正单位线后再试，直到两者相符。流域汇流计算试算法比较麻烦，宜在计算机上实行。 4、单位线的时段转换 实际采用的降雨时段如果与现有单位线的时段不同，就需将单位线的时段加以转换。 q(m3/s)t (h)3小时单位线6小时单位线9小时单位线流域汇流计算 假定时段单位净雨连续不断，则流域出口断面的流量过程线称为 S 曲线。用单位线连续推流即可求得曲线。流域汇流计算+=P91流域汇流计算t (h) W(km2)S曲线101010101010101010101010101010h 曲线就是单位线的累积

8、曲线，可由单位线纵标值逐时段累加而得 反之，单位线纵标值可由曲线错开t相减得出流域汇流计算 S(m3/s)t (h)不同时段S曲线6小时S曲线3小时S曲线9小时S曲线流域汇流计算时段越长S曲线越低Why？不同时段净雨均为10mm，时间越长，净雨强度越小，在相同时间长度中累积降雨越少不同时段单位线的S曲线满足：可以推得因为流域汇流计算S曲线与时段长成反比 例: 已知某流域h单位线（第、栏），要求转换为h和h单位线。 先求得h单位线的累积曲线（t）见表第（）栏。再根据公式求得h单位线（第5栏）和h单位线（第栏）。【例】P92-93单位线存在的问题及处理方法：流域汇流计算大洪水流速大、汇流快，用大洪

9、水资料求得的单位线峰高且峰现时间早；小洪水则相反，求得的单位线过程平缓，峰低且峰现时间迟。可以针对不同量级的洪水采用不同的单位线（1）洪水大小的影响暴雨中心位于上游的洪水，汇流路径长，洪水过程平缓，单位线峰低且峰现时间偏后； 暴雨中心在下游，单位线过程尖瘦，峰高且峰现时间早可以针对暴雨中心位置分别采用相应的单位线（2）暴雨中心位置的影响分析表明，地下水的贮水结构可视为一个线性水库，即地下水库的蓄量W与其出流量Qg的关系为线性函数,下渗的净雨量为入流量，经地下水库出流量就是流域出口断面的地下径流出流量。 三、地下径流过程的计算流域汇流计算 1、计算方法及原理 地下水库蓄泄方程与地下水库的水量平衡

10、方程：式中，Ig 地下水库的入流量； Wg Qg地下水库的蓄水量与出流量； Kg地下水库的蓄泄系数。流域汇流计算写成有限差形式：解得： 逐时段计算可求出地下径流的出流过程。流域汇流计算其中，hg时段内地下净雨量，mm； F流域面积，km2 ； t 时段长度，h Kg 地下水库的蓄泄系数流域汇流计算 【例】某流域集水面积F5290km2，由多次退水过程分析得Kg =228h。1985年4月该流域发生一场洪水，起涨流量50m3/s，计算时段t=6h。该次暴雨产生的地下净雨过程Rg如表。计算该次洪水地下径流的出流过程。 流域汇流计算将 F5290km2，Kg=228h，t=6h 代入式得:即：流域汇流计算月 日 时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