水文学原理第十三章课件.ppt

1、 蓄水量计算表蓄水量计算表时间时间(月月.日日)P PE ER RW W41.341.34110.4120.3130.51414.81.51.4151.9168.54.30.5174.5185.4194200.6210.6220.723391.24.9241.3蓄水量计算表蓄水量计算表时间时间(月月.日日)P PE ER RW W41.341.34110.440.9120.340.6130.540.11414.81.51.452151.950.1168.54.30.553.8174.549.3185.443.919439.9200.639.3210.638.7220.73823391.24.9

2、70.9241.369.6本章重点提示本章重点提示n流域的蓄水容量曲线的性质。流域的蓄水容量曲线的性质。n用蓄满产流法计算的降雨径流相关图有何特点。用蓄满产流法计算的降雨径流相关图有何特点。n以前期影响雨量（以前期影响雨量（Pa）为参数的降雨）为参数的降雨(P)径流径流(R)相关图特点。相关图特点。n蓄满产流模型中水源划分。蓄满产流模型中水源划分。n超渗地面径流列表计算法计算步骤。超渗地面径流列表计算法计算步骤。第十三章第十三章 流域汇流流域汇流 第一节第一节 流域汇流现象流域汇流现象n1、流域汇流过程（两个阶段，三种形式）。、流域汇流过程（两个阶段，三种形式）。n2、不同汇流过程汇流时间的差

3、异。、不同汇流过程汇流时间的差异。n3、三种汇流时间表示方法。、三种汇流时间表示方法。n一、流城汇流过程一、流城汇流过程n 降落在流域上的降水水滴，降落在流域上的降水水滴，扣除损失后，扣除损失后，从从流域流域各处各处向流域出口断面汇集的过程称为流域向流域出口断面汇集的过程称为流域汇流。汇流。n降落在降落在河流槽面河流槽面上的雨水将直接通过河网汇集到流域上的雨水将直接通过河网汇集到流域出口断面；出口断面；n降落在降落在坡地坡地上的雨水，一般要从两条不同的途径汇集上的雨水，一般要从两条不同的途径汇集至流域出口断面：一条是沿着至流域出口断面：一条是沿着坡地地面坡地地面汇入相近的河汇入相近的河流，接着

4、汇入更高级的河流，最后汇集至流域出口断流，接着汇入更高级的河流，最后汇集至流域出口断面；另一条是面；另一条是下渗下渗到坡地地面以下，在满足一定的条到坡地地面以下，在满足一定的条件后，通过土层中各种孔隙汇集至流域出口断面。件后，通过土层中各种孔隙汇集至流域出口断面。二、流域汇流时间n流域汇流时间：流域汇流时间：降落在流域上的雨水水滴汇集降落在流域上的雨水水滴汇集至流域至流域出口断面出口断面所经历的时间称为所经历的时间称为流域汇流时流域汇流时间间。二、流域汇流时间n不同径流成分不同径流成分由于汇集至流由于汇集至流域出口断面所域出口断面所经历的时间不经历的时间不问，因此在出问，因此在出口断面洪水过口

5、断面洪水过程线的程线的退水段退水段上表现出不同上表现出不同的终止时刻。的终止时刻。地面水流域汇流时间地面水流域汇流时间 n 表示地面水坡面汇流时间表示地面水坡面汇流时间n 表示地面水河网汇流时间，表示地面水河网汇流时间，n 表示地面水流域汇流时间。表示地面水流域汇流时间。wwlrlrn坡面阻力一般很大，因此流速较小，但坡面水流的流坡面阻力一般很大，因此流速较小，但坡面水流的流程不长，常只有百米至数百米左右，所以坡面汇流时程不长，常只有百米至数百米左右，所以坡面汇流时间一般并不大，间一般并不大，大约只有几十分钟大约只有几十分钟。n河网由大大小小的河流交会而成。河网中的流速通常河网由大大小小的河流

6、交会而成。河网中的流速通常要比坡面水流要比坡面水流流速大得多流速大得多，但河网的长度更长，随着，但河网的长度更长，随着流域面积的增大，流域中最长的河流将是坡面长度的流域面积的增大，流域中最长的河流将是坡面长度的数倍、数百倍、数干倍，乃至数万倍。数倍、数百倍、数干倍，乃至数万倍。n河网汇流时间一般河网汇流时间一般远大于远大于坡面水流汇流时间，只有当坡面水流汇流时间，只有当流域面积很小时，两者才可能具有相同的量级。流域面积很小时，两者才可能具有相同的量级。地下水流域汇流时间地下水流域汇流时间n地下水流属于渗流，由于其流速一般比地面水小地下水流属于渗流，由于其流速一般比地面水小很多，因此地下水流域汇

7、流时间总是比地面水流很多，因此地下水流域汇流时间总是比地面水流域汇流时间域汇流时间大得多大得多。n地面汇流速地面汇流速度度壤中水壤中水流速度流速度地地下水汇流速下水汇流速度度三、流城汇流时间的确定最大流域汇流时间最大流域汇流时间平均流域汇流时间平均流域汇流时间流域滞时流域滞时 最大流域汇流时间：最大流域汇流时间：指流域中指流域中最长汇流路径最长汇流路径的水滴与其平均的水滴与其平均速度的比值。速度的比值。Lm从流域出口断面沿流而上至流域分水线的最长距离；从流域出口断面沿流而上至流域分水线的最长距离；v水滴平均速度。水滴平均速度。mmLvn平均流域汇流时间：平均流域汇流时间：指流域上各水滴在流达出

8、口断面指流域上各水滴在流达出口断面时间的平均值。时间的平均值。nF流域面积；流域面积；n 流域上任一处水滴流达出口断面的汇流时间；流域上任一处水滴流达出口断面的汇流时间；n 流域汇流时间为的水滴所拥有的微分面积。流域汇流时间为的水滴所拥有的微分面积。1Fd fFdfn流域滞时流域滞时：指净雨中心与相应的出流过程形心：指净雨中心与相应的出流过程形心之间的时差。之间的时差。KM1(Q)M1(h)近似估算nLo流域形心至流域出口断面的直线距离流域形心至流域出口断面的直线距离n 水滴平均速度。水滴平均速度。0Lvv第二节第二节 流域出口断面流量流域出口断面流量 过程的推移和坦化过程的推移和坦化教学目标

9、：教学目标：1、洪水过程线的推移和坦化。、洪水过程线的推移和坦化。2、流域的调蓄作用。、流域的调蓄作用。3、面积时间曲线，等流时线，等流时面积，、面积时间曲线，等流时线，等流时面积，流域响应。流域响应。4、流域瞬时单位线，时段单位线，、流域瞬时单位线，时段单位线，S曲线。曲线。5、用公式表达出系统的叠加性和均匀性、用公式表达出系统的叠加性和均匀性。n出流洪峰迟于净雨峰出流洪峰迟于净雨峰的现象称为洪水过程的现象称为洪水过程线的线的推移推移；出流洪峰；出流洪峰小于净雨蜂的现象称小于净雨蜂的现象称为洪水过程线的为洪水过程线的坦化坦化 二、流域调蓄作用二、流域调蓄作用涨洪时涨洪时，由于，由于i(t)d

10、tQ(t)dt，时段，时段dt内内流域蓄水量必增加。流域蓄水量必增加。落洪时落洪时，由于，由于i(t)dtQ(t)dt，时段，时段dt内内流域蓄水量必将减少。流域蓄水量必将减少。洪水形成过程中所呈现出的流域蓄水洪水形成过程中所呈现出的流域蓄水量增加和减少现象称为量增加和减少现象称为流域调蓄作用流域调蓄作用 物理原因物理原因分析：n降水并不是从一个地点注入流域的。降水并不是从一个地点注入流域的。n水滴速度在流域上的分布是不均匀的。水滴速度在流域上的分布是不均匀的。三、流城蓄泄关系三、流城蓄泄关系四、面积四、面积时间曲线时间曲线n假设流域中水滴速度分布均匀，则其中任一水假设流域中水滴速度分布均匀，

11、则其中任一水滴流达出口断面的时间仅取决于它离开出口断滴流达出口断面的时间仅取决于它离开出口断面的距离。据此就可以绘制一组面的距离。据此就可以绘制一组等流时线等流时线。n等流时线：等流时线：各质点到达出口断面的汇流时间相各质点到达出口断面的汇流时间相等的点的连线。等的点的连线。n等流时面积等流时面积：相邻两条等流时线之间的流域相邻两条等流时线之间的流域面积称为等流时面积面积称为等流时面积 第三节第三节 线性流域汇流系统分析线性流域汇流系统分析系统的输入系统的输入是净雨过程是净雨过程系统的输出系统的输出是出口断面流是出口断面流量过程量过程.系统作用系统作用就是流域调蓄作就是流域调蓄作用用 n对系统

12、输入对系统输入I(t)施行一定运算就可以得到系统施行一定运算就可以得到系统的的Q(t)。()QtI t n叠加性：叠加性：n个输入之和产生的总的系统响应等个输入之和产生的总的系统响应等于每个输入产生的响应的代数和。于每个输入产生的响应的代数和。11()()nniiiiItItn均匀性：均匀性：若将输入的若将输入的n倍施加于系统，则产生的系倍施加于系统，则产生的系统响应等于原输入产生的响应的统响应等于原输入产生的响应的n倍，倍，均匀性又均匀性又称为倍比性。称为倍比性。()()nI tnI t 系统分类：线性线性时变时变流域汇流系统流域汇流系统线性流域汇流系统线性流域汇流系统 线性线性时不变时不变

13、流域汇流系统流域汇流系统 非线性流域汇流系统非线性流域汇流系统满足叠加性又满足均匀性，则称为满足叠加性又满足均匀性，则称为线性流域汇线性流域汇流系统流系统，否则称，否则称非线性流域汇流系统非线性流域汇流系统。一个线性流域汇流系统，如果系统标符一个线性流域汇流系统，如果系统标符 中包中包含的参数均为常数，则称为含的参数均为常数，则称为线性时不变流域线性时不变流域汇流系统汇流系统。反之，如果。反之，如果 含的参数随时间而含的参数随时间而变，则称为线性时变流域汇流系统。变，则称为线性时变流域汇流系统。三、流城瞬时单位线三、流城瞬时单位线n 流域上分布均匀，历时趋于零，强度趋于无穷大，但流域上分布均匀

14、，历时趋于零，强度趋于无穷大，但净雨量净雨量(净雨强度与净雨历时的乘积净雨强度与净雨历时的乘积)等于等于1个单位的净个单位的净雨，称为雨，称为单位瞬时脉冲降雨单位瞬时脉冲降雨。n在流域汇流中，把单位瞬时脉冲降雨所形成的出口断在流域汇流中，把单位瞬时脉冲降雨所形成的出口断面流量过程线称为面流量过程线称为流域瞬时单位线流域瞬时单位线。n流域瞬时单位线流域瞬时单位线流域上分布均匀，历时趋于零，强度流域上分布均匀，历时趋于零，强度趋于无穷大，但净雨量等于趋于无穷大，但净雨量等于1个单位的净雨在流域出口个单位的净雨在流域出口形成的流量过程线。形成的流量过程线。四、卷积公式n流域单位线是指：流域上分布均匀

15、，且在流域单位线是指：流域上分布均匀，且在一个一个时段时段内内维持维持1个单位强度个单位强度的净雨所形成的流域的净雨所形成的流域出口断面流量过程。出口断面流量过程。n 流域流域s曲线的定义则为：流域上分布均匀，曲线的定义则为：流域上分布均匀，且且一直一直维持维持1个单位强度的净雨所形成的流域个单位强度的净雨所形成的流域出口断面流量过程。出口断面流量过程。本章重点本章重点1.流域的调蓄作用。流域的调蓄作用。2.等流时线，等流时面积，流域响应。等流时线，等流时面积，流域响应。3.流域瞬时单位线，时段单位线，流域流域瞬时单位线，时段单位线，流域S曲线。曲线。4.系统的叠加性和均匀性系统的叠加性和均匀性。谢 谢！