第3章：流域汇流预报.ppt

水文预报 河海大学水文水资源学院 第1节?? 概论 流域汇流是研究流域上地表径流、壤中流和地下径流如何汇集为出口断面流量过程。 流域汇流包括坡地汇流、河网汇流。在坡地汇流阶段，不同水源由于调蓄作用不同汇流速度相差很大。地下径流取决于坡地汇流阶段，地表径流主要取决于河网汇流阶段。 对于较大的流域，降雨及下垫面特性不均匀需要划分单元以考虑其间的不均匀性。 流域汇流方法有系统分析的黑箱模型（如单位线法）和概念性模型（如等流时线法）。 1、流域汇流 分阶段 （1）坡地汇流：不同水源 （2）河道汇流：无不同水源 各阶段水流的调蓄特点： （1）地面径流：坡面调蓄作用小，河道调蓄作用大 （2）地下径流：坡面调蓄作用大，河道调蓄作用小 本章任务： 主要研究 R（径流深） I（河道入流过程） 2、影响R~I的因素 气候因素 i(雨强) 引起水源比例不同 P（降雨）的空间分布 影响流域的调蓄作用 地形因素 坡度大 调蓄作用小；坡长L长 调蓄作用大 流域形状（狭长形、扇形、半圆形） 调蓄作用 下垫面结构 土壤孔隙度大 调蓄作用大 沟网密度 沟网密度大 调蓄作用小 3、预报方案特点 河道洪水预报，施工预报 重点预报洪峰流量和洪峰发生时间 水库、洪水分洪区预报 防洪、兴利 Q~t 预报调度 预报精度要求比前面高 城市洪水预报 预报Q~t、淹没区域、水深等 预报精度要求最高 4、Fc的变化规律及计算模型 Fc的变化现象： （1） Fc=f（充分供水） （2）地下水比例小的流域 （3）地下水比例大的流域 变化的原因 （1） Fc在流域上的空间变化 （2） Fc随R变化的原因 全流域达到稳渗：供水充分 全流域达到稳渗前：R （全流域稳渗面积小，下渗量小），Fa （实际下渗量小），反之R ，Fa 地下水比例小的流域容易达到稳渗 Fc计算的改进 （1）建立RC- Fc的关系 （2）确定Fc的流域分布曲线类型 确定Fc的分布函数 Fa的计算 分水源计算 RS= RS=R-Fa；RG=Fa 第2节 单位线法 在给定的流域上，单位时段内时空分布均匀的一次降雨产生的单位净雨量在流域出口断面所形成的地面直接径流过程线，称为单位线。 根据水文资料分析的地面（直接）径流单位线，即L.K.谢尔曼单位线，简明易用，效果较好，在水文预报和水文计算中常被采用，同时它的基本概念和假定，对地下径流单位线，坡地单位线和河网单位线也基本上适用。 关于单位线法 单位线是一个线性系统。线性系统的三个特性是： 1）单位时段内净雨量不同，所形成地面径流过程线的历时（即底宽）不变； 2）倍比性； 3）叠加性。 根据三个特性，净雨量 ，出流 与单位线纵标值q之间的关系如下： 式中，i=1，2，3,…m为净雨时段数, 以单位净雨深的倍数计. 2、单位线的推求 单位线推求方法有分析法、图解法、试错法、最小二乘法，还有W.M.赛德尔(W.M.Snyder,1961)迭代法和各种识别方法，这些都属于“黑箱”方法。 分析单位线要做的准备： （1）从实测资料中选降雨、洪水过程：实测降雨径流资料＋时空分布均匀、历时较短的降雨形成的单峰洪水资料，要求洪水起涨流量小，过程线光滑。 （2）推算时段内净雨量过程：由流量过程线分割洪水、计算出直接径流量，若净雨量不等于直接径流量，则改正净雨量计算。 （3）确定合适的时段长?t：不漏洪峰且大强度降雨位于一个时段内。 ?t的确定：峰形控制， ?t取涨峰历时的1/3~1/4 时段划分：（a)考虑洪峰，（b）时段内雨强尽可能均匀，不破坏主要产流雨的雨型 修匀目的：避免当产流时段太多时分析单位线太麻烦 选择一次在时空分布较均匀的短时段降雨所形成的孤独较大洪水。 每次洪水可分析出一条单位线，流域单位线是多次洪水分别求出的单位线的综合平均值。 单位线应用流域面积的大小，按流域自然地理特征和降雨特征以及要求而定，一般不宜过大。在湿润地区可以大一些。 在求出单位线之后，则要检查单位线的径流量是否为10mm，一般要求计算误差小于或等于0.1mm。 1) 分析法 对 2?3个时段的净雨量（特别是有一个时段的净雨量最大）形成的洪水，宜用分析法推求单位线， 由分析法求出的单位线可能会出现负值和跳动，要进行修匀。修匀时要注意保证洪量为一个单位。 问 题 Q-t不是单峰、退水呈锯齿形 出现纵坐标负值的不合理结果 修正： （1）取波动的平均线 （2）平均线光滑 （3）单位线仍是一个单位 波动原因：误差的累积 2)