4工程水文第四章产汇流计算课件.ppt

1、第四章 产汇流计算 降雨计算 径流计算 土壤含水量 产流计算 汇流计算降雨计算1、点 降雨强度过程线 降雨量累积曲线 降雨强度历时曲线2、面 面平均降雨量 时面深关系曲线 点面关系曲线降雨强度过程线itt0Pmmimm/hPt123降雨强度历时曲线历时ti0不同场降雨上包络线面平均雨量 算术平均 泰森多边形法 等雨量线法 P=(Pifi)/F面平均雨量时面深关系曲线历时面积降雨量面积雨量3小时6小时12小时3小时最大雨量等值线中心点面关系面积等雨量线包围面积P/Pc 1.0P/Pc n小时面雨量与暴雨中心雨量比值取平均值径流计算 暴雨=净雨=洪水 实测出口断面流量过程线 分割非本次降雨的流量

2、划分地下径流流量过程分割t(h)Q(m3/s)基流前后本次径流分割 基流：汛前最枯流量或历年最枯流量平均 退水曲线：tQ平均退水曲线下包线Q(t)=Q(0)e-t/KgKg蓄水常数蓄水常数径流深计算：R=(qiti)/F 划分地下径流Qt地面地下土壤含水量：前期影响雨量Pa t日无雨：日无雨：Pa,t+1=KPa,t，消退系数，消退系数KWM时，令时，令Pa=WM WM流域最大蓄水量流域最大蓄水量 Pa初始值：日期向前推至很久无雨初始值：日期向前推至很久无雨Pa=0或大雨过后或大雨过后Pa=WMWM和K WM各地区不同，WM确定：选久旱无雨时，降雨，全流域产流WM=P-R-E K确定：Et=P

3、a,t-Pa,t+1=Pa,t(1-K)=Wt(1-K)因为土壤蒸发规律中，近似E与W成正比 E/EM=W/WM,带入上式 K=1-EM/WM EM用实测水面蒸发能力，随季节晴雨不同流域产流分析 蓄满产流与超渗产流包气带fP地面径流RSE表层流地下径流田间持水量满不满 蓄满产流包气带fP地面径流RSE表层流地下径流田间持水量满不满 超渗产流包气带fP地面径流RSE表层流田间持水量不满降雨径流相关法:PPaRRP00Pa2060100 P1=49mm P2=81mm Pa=60mm 先P1求R1 再(P1+P2)(R1+R2)R2=(R1+R2)-R1P1R1P1+P2R1+R2划分地下径流 总

4、净雨量分割为地面净雨和地下净雨影响因素：土壤是否饱和 产流面积 稳定下渗率fc 蒸发量 雨强初损后损法 确定初损I0 确定后损率f 推算流量降雨量tfI0I0I0W0W0参数i0参数:月份00543567后损率f0tRfmm/h参数：初损雨强i0543算例(Pa,0=18.1mm)时段PI0ftR12.52.523.83.834.64.6411.21.39.957.81.36.564.61.33.374.01.32.783.11.31.841.610.96.524.2汇流计算 地面径流地面径流-单位线法：单位净雨产生的流量过程单位线法：单位净雨产生的流量过程 地下径流地下径流-线型水库线型水库

5、汇流计算有关因素汇流计算有关因素等流时面积等流时面积流达出口时间流达出口时间dQ(t)=it-dF(dF()Q(t)=0 0t tdQ(t)dQ(t)单位线假定:倍比、叠加10mmt(h)hqm3/s单位线实际过程10mm20mm012 3 4q(t)第第j时段净雨：时段净雨：qj(t)=q(t-j+1)hj=hj/10Q(t)=hjq qj j(t)(t)j j为降雨时段为降雨时段123123根据实际净雨流量过程线推单位线时段净雨流量h1q(t)h2q(t)q(t)修正00001202002000100251000 95050475360036223818142011109155510072

6、28366604218217110110800单位线的时段转换10mm6h3httt0tS(t)S(t-t)00tS(t)Qt(t)=S(t)-S(t-t)-t0t算例其他方法：dt0=1hdt=2h dt0=2hdt=1h单位线存在的问题和解决 水流非线性，大洪水流速快，尖瘦 净雨分布不均匀，暴雨中心位置，下则快 地下径流的比重，大则慢解决：1、洪水分级分别定单位线2、按暴雨中心不同分别定单位线地下径流汇流计算 线型水库法（略）Wg=kgQg 等腰三角形法W=0.5QmTQm最大地下径流流量，可取地面径流终止点简化法Qt地面地下算例推求设计洪水 某中型水库，集水面积341km2 最大1日设计

7、点暴雨量296mm,点面折减系数0.92 Pa=78mm,Im=WM=100mm,fc=1.5mm/h 设计暴雨时程分配（t=6h）：时段1234合计%1163179100设计暴雨（mm）设计净雨地下净雨地面净雨计算净雨设计洪水过程推算表127.68.44.70.04.72.72162.649.627.6136.60.0164.25.5337.333.818.8806.331.30.0856.48.2415.524.613.7549.5185.013.0761.211.0517.49.7399.9126.176.9612.613.7610.86.0282.991.752.4433.016.57

8、7.03.9175.664.938.2282.519.284.42.4113.840.327.0183.522.091.81.071.526.116.7115.424.7100.00.029.316.410.956.527.5110.06.76.813.530.2120.02.82.833.0130.00.035.71433.01530.21627.51724.71822.0。19.2合计3486.316.55.565071 162.561637.294415.5088220.831413.70.556507 16.256163.729441.5508811.0瞬时单位线的概念 瞬时单位线是指

9、在无穷小历时的瞬间，输入总水量为1且在流域上分布均匀的单位净雨所形成的流域出流过程线。河道汇流洪水流量演算河段入流过程推算出流过程 水量平衡 Q上t-Q下t=S 槽蓄方程 S=f(Q)水量平衡示意图0tQt上下S不稳定流量、稳定流、槽蓄量Z下S涨洪涨洪 落洪落洪 稳定流稳定流SZ下绳套型SQ非线性多值函数多采用单值：非线性：S=KQm线性：S=KQ柱蓄与楔蓄Z下Z上柱蓄SQ下楔蓄SQ上x(SQ上-SQ下)S=SQ下+x(SQ上-SQ下)=xSQ上+(1-x)SQ下)槽蓄量Z下Z上柱蓄SQ下楔蓄SQ上x(SQ下-SQ上)S=SQ下-x(SQ下-SQ上)=xSQ上+(1-x)SQ下公式 S=SQ下

10、-x(SQ下-SQ上)=xSQ上+(1-x)SQ下 S=SQ下+x(SQ上-SQ下)=xSQ上+(1-x)SQ下 代入S=KQ KQ=xKQ上+(1-x)KQ下 实储流量：Q=xQ上+(1-x)Q下 代入：水量平衡 Q上t-Q下t=S=xKQ上+(1-x)KQ下=KxQ上+(1-x)Q下公式 0.5(Q上1+Q上2)t-0.5(Q下1+Q下2)t=S Q下2=C0Q上2+C1 Q上1+C2 Q下1 C0=(0.5t-Kx)/(K-KX+0.5t)C1=(0.5t+Kx)/(K-KX+0.5t)C2=(K-KX-0.5t)/(K-KX+0.5t)C0+C1+C2=1.0计算x、K SQ单值关系假定在稳定流基础上 不稳定流中，只能通过X调整，让SQ满足单值线性关系 假定不同X值，作SQ曲线 若为单一直线关系，继续，否则重新定X 直线关系的斜率为K算例SQ关系曲线SQ应用过程C0=0.231,C1=0.538,C2=0.231问题分析 X 0.20.45 上游到下游逐渐减小 XQ关系 KQ关系 t,或河段很长时的1/2，1/3 预见期一般=0，t=2Kx，预见期=1