第四章降雨径流分析-汇流计算.ppt

第五节 流域汇流计算 流域汇流是指，在流域各点产生的净雨，经过坡地和河网汇集到流域出口断面，形成径流的整个过程，包括坡地汇流和河网汇流两个阶段。??? 作业P116 4-10? 汇流时间 ：流域各点的地面净雨流达至出口断面所经历 的时间； 流域汇流时间 ：流域上最远点的净雨流到出口的历时； 等流时面积 ：同一时刻产生、且汇流时间相同的净雨 所组成的面积，即为上图黑点面积的总和。 2.流量成因公式及汇流曲线 流域出口断面t时刻的流量Q(t)，是各种不同的等流时面积上在t时刻到达出口断面的流量之和，即： 又因等流时面积是τ的函数，因此 则有流量成因公式： 式中 称为汇流曲线，则上式可写为： （一）基本概念方法 单位线是指，在给定的流域上，单位时段内均匀降落单位深度的地面净雨，在流域出口断面形成的地面径流过程线，称为单位线。单位净雨一般取为10mm，如下图所示，单位时段可取1、3、6、12、24h等，依流域大小而定。 1.倍比假定 如果单位时段 内的净雨不是一 个单位而是k个 单位，则形成的 流量过程是单位 线纵标的k倍。 2.叠加假定 如果净雨不是一个时段而是m个时段,则形成的流量过程是各时段净雨形成的部分流量过程错开时段叠加。????? 则流域出口断面流量过程线： （二）单位线的推求 单位线利用实测的降雨径流资料来推求，一般选择时空分布较均匀，历时较短的降雨形成的单峰洪水来分析。 分析前，首先要根据已知的降雨径流资料推求出出口断面的地面径流过程和净雨过程。 根据地面净雨过程及对应的地面径流流量过程线，推算单位线的常用方法有直接分析法和最小二乘法等。 ****直接分析法 设出口断面的地面流量过程为Q1，Q2……Ql，流域的净雨过程为h1，h2……hm，通过下面的计算公式构成了一个以q1，q2……qn为未知数的线性代数方程组，解之即可得到单位线。 式中的n为单位线的时段数，且 n = l – m +1。 某流域实测流量资料分割地下径流后的地面径流过程以及推算出的地面净雨过程如表所示，试分析单位线。????? 本例中净雨的时段数为m=2，地面流量的过程时段数为k =20，计算时段Δt=12h。 根据qi公式计算单位线纵坐标：结果列入表中。 单位线计算中注意的几个问题 单位线总量必须保持10mm 直接分析容易出现误差累积错误 实际中应用试错法较多 简单分析方法可以用几个参数描述单位线 在应用单位线推求洪水过程时，需要注意单位线单位 不是10mm单位线需要进行量纲转换 每一条单位线有其应用条件，如强度、暴雨中心位置 （三）单位线的时段转换 单位线应用时，往往因实际降雨历时和已知单位线的时段长不相符合，不能任意移用；另外，在对不同流域的单位线进行地区综合时，各流域的单位线也应取相同的时段长才能综合。解决上述问题的方法就是进行单位线的时段转换，最常用的方法是S曲线法。 所谓S曲线，就是流域上保持一个强度恒为10mm/Δt的净雨，在流域出口形成的地面径流过程线S(t)，其形状很像英文字母S，故称S曲线。S(t)曲线实际上就是单位线纵标沿时程的累积曲线，即： 下图为Δt=6h的S(t)曲线，将其向右平移时段ΔT，即得图中另一S曲线S（t-ΔT），它代表迟ΔT开始的持续强度为10mm/Δt的净雨在出口形成的地面径流过程线。两条S曲线的纵坐标差S(t)-S(t-ΔT)，代表ΔT内强度为10/Δt的净雨所形成的流量过程线。 （四）单位线法存在的问题及处理方法 单位线的倍比假定和叠加假定事实上并不完全的符合实际，一个流域上各次洪水分析的单位线常常有些不同，有时差别还比较大。 在进行洪水预报或设计洪水的推求时，必须细致分析单位线存在差别的原因，并采取较为妥善的办法进行处理。一般问题的主要原因是受洪水大小和暴雨中心位置的影响。 2.净雨地区分布不均匀的影响及处理方法???? ? 同一流域，净雨在流域上平均强度相同，但当暴雨中心靠近下游时，汇流途径短，河网对洪水调蓄作用减少，从而使单位线的峰偏高，出现时间提前；相反，暴雨中心在上游时，大多数