工程水文学第四章刘

流域产汇流分析第二章对径流的形成过程作了定性的描述，本章从定量的角度阐述降雨形成径流的原理和计算方法，它是以后学习由暴雨资料推求设计洪水、降雨径流预报等内容的基础。降雨P(t)蒸发E(t)产流计算净雨R(t)汇流计算流域出口断面径流过程Q(t)数量上相等第一节概述一.流域产汇流计算基本内容

由流域降雨推求流域出口的河川径流，大体上分为两个步骤：①产流计算：降雨扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损失之后，转化为净雨的计算称为产流计算。②汇流计算：净雨沿着汇入地面和地下河网，并经河网汇流形成流域出口的径流过程的计算称之为汇流计算。二.流域产汇流计算基本流程和思路

产流与汇流之间的联系可简明地表示成图4.1所示的流程图。

图4.1基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后，用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。第二节降雨径流要素计算一、流域降雨分析（一）单站降雨特性分析（点降雨特性）点降水量（pointrainfall）

由于雨量观测站观测到的降雨量仅代表其周围小范围内的降水量，故称为点降水量。

点降雨量用以下几个特征值描述：①降雨量（Rainfallvolume）为一定时段内降落到地面上的总雨(mm=mm3/mm2)；②降雨历时（Rainfallvolume）一次降雨所经历的时间(day或h)；③降雨强度（Rainfallintensity)为单位时间内的降雨量(mm/min或mm/h)；④降雨面积（(Rainfallarea)指降雨笼罩的水平面上的面积，其反映雨区的大小；⑤降雨中心（Rainfallcenter)指降雨面积上降雨量最为集中且范围较小的局部地(区)点。降雨量在时间上的变化特性的图形表示①降雨强度过程线（Rainfallprocess）表示降雨强度随时间的变化过程，表示方法如下：降雨强度过程线（降雨量过程线）★

注：其纵坐标（左）为时段内降雨量（实际为降雨强度），横坐标为时序，通常以直方图或曲线表示。

01234567891011121314t（h）②累积降雨过程线(Accumulationrainfallmasscurve)注：其横坐标为时序；纵坐标为降雨开始到各时刻的降雨量的累积值。

01234567891011121314t（h）③降水强度~历时曲线：(Rainfallintensity-durationcurve)说明：

根据一场降雨过程的记录统计其不同历时内最大平均降雨强度，以其为纵坐标，以历时为横坐标，由大至小绘成的变化曲线。它的变化规律是雨强与历时长短成反比。时间（h）降雨强度过程线（二）流域降雨量的计算面平均降水量(ArealmeanRainfall)实际生产上水文工作多以流域作为研究对象，面降雨量多指流域平均雨量，通常称为面平均雨量。一般由已知的各点雨量来推求面雨量。由点雨量估算面雨量的常用方法：

流域平均雨量计算：1.算术平均法条件：流域内雨量站分布较均匀、地形起伏变化不大。2.垂直平分法（泰森多边形法）条件：流域雨量站分布不太均匀，为了更好地反映各站在计算流域平均雨量中的作用。假设：流域各处的雨量可由与其距离最近的雨量站代表。3.等雨量线法条件：当流域地形变化较大，而雨量站分布较密，能结合地形变化绘制等雨量线时。该方法能考虑流域地形的变化绘制等雨量线，比较好地反映了降雨在流域上的变化，精度较高。但是绘制等雨量线需要较多站点的资料，且每次都要重绘，工作量大。等值线法的优点：①求流域平均降水量精度较高，适合于地形变化显著的流域；②能反映出降雨量在空间的实际分布情况。等直线法的不足：绘制等雨量线需较多站点雨量资料；不同时段的等值线图需重绘，工作量大。二、径流量计算一次洪水流量过程地面径流表层流径流地下径流前期洪水未退完的部分水量非本次降雨补给的深层地下径流本次洪水形成割除AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)F深层地下径流（基流）前期洪水未退完的部分本次降雨形成的径流过程（一）降雨场次划分降雨场次的划分一定要与洪水场次的划分相对应。如图4.10所示，当把洪水划分为两次时，暴雨也要相应地划分为两次，且两两对应，前次暴雨Ⅰ对应前面的洪水Ⅰ，后次暴雨Ⅱ对应后面的洪水Ⅱ，切不可混淆。图4.鸭10（二惰）洪磨水场共次划修分及痛径流根过程桐线分筐析1.洪水训场次遗划分洪水茫场次弓划分肆是指本，将棋非本组次降皱雨产胃生形塌成的烛径流追分割出去龙。如紧图4.饱10，多疏数情裹况下续，与坏本次普降雨罢所对螺应的增径流合过程苏，不氧仅包鸭括本课次降服雨形气成的泊地面础、地胜下径艰流，涉而且亮还包趴括前爷期降减雨的珍地下朽径流廉。2.径流寻过程依线的立分析2.径流她过程舒线的煌分析AEGBCHIDt(h)Q(m3/s)深层地下径流（基流）前期洪水未退完的部分本次降雨形成的径流过程FC’D’C′响D′捕D的面磁积与AE幻玉F大约捕相等耕，AB穿CD眯FA暂≈A港BC刘C′追D′柴FE蒸A(三)、径拌流量肢的计探算黄色依的面配积（AB环CD颤FA）：黄色耻的面售积（AB衫CD注FA）：方法共一：椅水平忙线分脊割法:适用改情况纪：对地至下径嚷流小鹿，洪竹水历含时短森的流敬域ac雄——地面榨地下严径流虑分割毛线（四隆）水挂源划衫分方法潜二：肉斜线抖分割额法地下懒径流斩比重谨大，枕洪水五持续让时间电长的僻流域方法它三：马经验蒜公式N—至—洪峰郑流量歉时刻迫到直合接径秘流终葛止点布的时厚间F—民—流域磨面积三、思土壤控含水逼量（一壳）流律域土误壤含刮水量确计算Wt+逼1=Wt+Pt-Et-Rt(0否≤Wt+椒1≤W宁m)Wt+列1--乐-第t+庭1时段回初土肃壤含递水量Wt--掀-第t时段肥初土兼壤含命水量Pt--宴-第t时段途降雨纵量Et--魂-第t时段第蒸发忘量Rt--丽-第t时段报产流艰量Wm代--旬-流域告最大恳蓄水填容量流域攀最大坏蓄水拒量Wm——流域猎蓄水光容量是田累间持展水量稳与调骂萎系年数的目差值流域皂实际世蓄水辩量在0～WM之间双变化屡。（二剂）流胆域蒸指发量计算香模式调有3种：1、一肤层蒸轮发模咏式。假定任流域幻玉土层纲为一森层，帅蒸发减量与蠢土壤灿含水污量成轮正比烛。E/滚W=念Em赶/W恳m2、二最层蒸芹发模率式。假定难土层续分两于层，怠降雨按量先归补充贩上层云土壤宴含水朝量，节当上缓层达累到WU快m后再摄补充醋下层驶含水买量；归蒸发害则先吓消耗视上层蚕土壤跑含水讽量，嫁蒸发推完上盾层后报再消驴耗下角层含渐水量表，并沾且上甚层蒸萝发EU按蒸畅发能华力Em蒸发忽，下忍层蒸乔发EL与下榆层土凳壤含棚水量闹成正摆比。Em隆WU梳≥E传mEU陡=WU睛W喷U<脸EmEL牢=W析L/贼WL絮m(碍Em融-E经U)E=避EU课+E焦L3、三崇层蒸煎发模印式（握略）（三父）前族期影驳响雨金量（Pa）1、定贼义：降雨奔开始箱时，洗流振域土陕壤的珠干湿栋程度绘（即土壤乡丰的含让水量朽大小译），饶即前期收影响兽雨量Pa。3、作分用：是影影响降比雨形刊成径再流过服程的召一个糕主要因素呜。降霸雨开定始前局，土蹄壤中寄的水碍份越匆多，下渗牌进土受壤中容的水喷分就辉少，励产流支量就凑越大箩。2、表级示：前期桐影响本雨量粱（Pa），顾单位侍：mm。土壤包气抚带土壤雀孔隙亮含水Pa@C湖OP徐Y拾RI阀GH印T扬大穿陈平4、前怜期影锁响雨乏量Pa的计夺算（2）如歪果第t日内绝有降下雨Pt，但怨未产定流，礼则：（3）如暗果第t日内钳有降容雨Pt并产治生径瓜流Rt，则须：注意域：Pa≤Wm，若偶计算袖出Pa>Wm，则版取Pa=Wm。（1）如彻果第t日内巴无降躁雨，叙则：K——土壤钟含水道量消荐退系虾数（1）流呜域最恢大蓄躲水量Wm——流域四蓄水傅容量湿润秤地区恶：Wm=8运0~伟12合0m激m。5、流德域最大均蓄水皆量Wm和消拜退系临数K（2）起豆始Pa值确忙定连续无多日她无雨港时，Pa时=0珠;连续丸多日耻大雨桑后，Pa对=Im@C陪OP罢Y哭RI腥GH凶T扬大轰陈平（2）消灾退系厅数K故又求得涂：一般调与气臂象条轰件有繁密切霸关系魄。假定t日E与Pa成直秀线关碧系，粪即采内用一可层蒸圾发模馅式，耗如图全。EPa0ImPa泡,tEtEm（3）Pa计算壮示意@C付OP封Y康RI究GH亭T扬大询陈平K6=1污-5株.6计/1牺00鼓=0净.9邮44Pa变=0穴.9奶44肯*(专10板0+刮14宣.7意)=1骡08盐.3嘴>W供M(鞭10悄0)Pa蜂=0落.9榜44刃*1冰00愧=解94厨.4K7=1殖-6认.8尚/1筒00焦=0丛.9愚32Pa茂=0削.9妙32效*8赌9.称1=次83哭.0Pa灶=0抗.9阶32辅*8拔3.烦0光=7沉7.棋4Pa颤=0书.9矛32悲*(孟77俭.4酬+2姿0.店2=9冒0.带9@C哥OP既Y叉RI绣GH避T扬大品陈平第三茧节蓄满苍产流脂的计异算蓄满活产流祥以满凳足包舒气带团缺水才量为鞋产流异控制蚂条件熟。就流供域中强某点墨而言逮，蓄拼满前均的降闹雨不偷产流殊，净知雨量输为零况；蓄贯满后笼才产烂流，桌产流万量（律总净扛雨量字）可顶以很贩简单桂地用香下面誓的水失量平客衡方堆程计琴算：由于虾流域损上不马同的皇点，君蓄满躬有早拌有晚凉，产伤流有恩先有肚后，克所以问还要第考虑连降雨伐开始艳时流蓄域的主蓄水携分布且情况掀（即捏流域陕蓄水薪容量甘分布宝曲线尊），泉求得病各点榜缺水读量在介流域洒上的石分布机，与厕上式处合解略，得念流域漂的净猾雨深R。一、北降雨佩径流兄相关娃图法每场甚降雨梦过程丛流域知的面藏平均去雨量相应贩产生摄的径湾流量影响巨径流监形成仪的主驱要因池素相关兄分析窝，建兵立相置关图Pa、W0、降第雨历介时等1）随劈燕着降传雨量换的增欧加，说产流轧面积崖也随虏之增娃加。2）产域流面惧积的译变化氧与降阴雨强例度无顺关。画降雨兰强度盲只影疑响径康流的萍分配已，而馒不影毁响总品径流每量。在我悔国湿扁润和堆半湿角润地挤区最酱常用煎的是P～Pa～R三变扒量相楼关图两时销段降横雨：P1=4旅9m溜mP2=8堡1m洒m降雨景开始织时：Pa洽=6津0m漏m由P1=4筹9m烂m,查得R1=2拨0.昨0m虹m。（49丑mm藏)由P1+P2=1复30坊mm桌,查得R1+R2=8换0.塔0m面m。(1斯30系mm敏)则第放二时僚段净资雨为R2=8欠0-笑20必=6寄0m框m降雨种相关央图的送规律醋：1）P相同扛，Pa越大惰，损愤失越运小，R越大阔，故Pa等值朝线的湿数值烧自左堆向右稳增大隔。2）Pa相同舟时，P越大鹊，损前失相煤对于P越小邻，径期流系果数越浪大，P～R线的辰坡度搂随P的增大大而太减缓粮，但套不应予小于群45°。降雨透径流斥相关塞图也宗可简俘化为P+Pa～R关系二、获蓄满略产流叼模型蓄满枪产流bafeg则有盛：流域轰蓄水内曲线黎用B次抛掏物线碑表示叼后：流域描蓄水命容量WM为：前次丧降雨a由下丛式求娱出：起始创蓄水蹦量W0（1）（2）将（1）式豆代入(2曲)式整梳理得当搅时，醉局部赚产流瞧量当米时，（3）（4）流域旬蒸散安发量苗的确桐定一层刚模型梨：假定顺流域夏蒸散集发量博与流碧域蓄立水量缴成正极比，席则有音：时段羽内流孝域的愤蒸散乓发能乏力含水克量W三层陈蒸散晴发量贿计算愉公式含水甜量WWdm深层当站即当牙即当当三、亭地面年地下葬径流杆的划浸分Pa揉rt读it追io炸n欣of搜t羊ot就al单r溜un笛of邪f分析表：总径林流量R的划县分指倾区分地表划径流Rs和地下绘径流Rg。在徒蓄满傅产流染的模醉式中背，只导有当量产流先面积想上的诸土层凑的含仍水量翅达田介间持忠水量Wm时，码才会绒产生成径流韵量R。由单于此序时土嘉层的牺含水略量很雹高，逗故可矛认为罩入渗钟率达姜到稳定边入渗截率fc，因沿此，死进入涝土层余的降狼雨以恶稳定路入渗四率fc的速誉度形顽成地膏下径来流。可见闹，地武下径凳流量垃取决垃于产站流面孙积大道小(α烘=f/F)、降雨警强度i与稳定学入渗汗率fc的相蔽对关输系。地面倚径流(1为)(2劫)推求蜡流域斩的稳忌定下数渗率若已燃知流迅域一败场降融雨各脏时段Δt的径浓流R和地蝇下径寨流Rg，则亭可由倦（2）式买推求帆该场气雨的猛稳定途下渗瓶率fc，常皆用试捕算的激方法星求出耻。试算银方法雅为：假离定一洪个fc带入随（2）式排，计侮算出您一个Rg，与颤给定Rg值比萄较。实际粘工作倍中，夜常会描遇到塔各场蜘洪水筑的fc变化侨较大绵，这划主要贝是流劈燕域降煮雨很抓不均木匀和类出现帝时间幕不一按致造词成的拳。第四董节馋超削渗产惠流的纪产流患量计纠算（一）雅概述在干砖旱半哑干旱置地区灶，地息下水炕埋藏揭很深患，流谅域的荐包气拐带很返厚，繁缺水汉量大善，降果雨过汇程中婚的下稍渗的箭水量歌不易内使整酸个包内气带乖达到拴田间侍持水丙量，膀所以美不产婶生地词下径塌流，走并且粘只有盛当降孩雨强饰度大挑于下秀渗强斗度时换才产上生地淡面径眨流，赴这种隙产流两方式售称为超渗破产流。关郊键是所确定冶流域赢下渗校的变粮化规叔律。第四边节数超渗施产流佛的分随析与男计算用实央测的答雨强旬过程i~芬t,扣除垄下渗勿过程fp梁~他，巨即可电得产叔流量赵过程R~估t。一、深下渗羞曲线讨法初渗顿阶段挡，降患雨全性部损果失，绪不产纺流。i0<f恢,娃i0初损零。不稳行定下埋渗和淹稳定妄下渗细阶段种，i>弃f，产祸流Ri<移f，下盐渗损匪失后损由水慕量平疤衡原亚理得悔：I0——初损怜；t0——初损伴历时杨；ts——产流构历时塘；——后损弄中的脚非超片渗雨零。二.初损壳后损探法