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第四章流域产汇流计算
蓄水容量就是包气带达到田间持水量时的蓄水量与最干旱时的蓄水量的差值,相当于田间持水量与凋萎含水量的差值。这样,蓄水容量也就是包气带最干旱时的缺水量,即最大缺水量。 W‘mm在数值上 等于包气带最大的点缺水量,WM等于全流域包气带平均最大缺水量流域的蓄水容量曲线也就是包气带最大缺水量分布曲线。 蓄满产流方式取决于包气带是否得到了田间持水量,当流域某处包气带达到了田间持水量,此处就产流,否则不产流。所以,产流面积随着降雨的进行不断地变化。 流域蓄水容量曲线在流域内的实际分布是很难确定的,通常是由实测的降雨径流资料选配线型,蓄水容量曲线采用B次抛物线莱表示 根据流域平均蓄水容量Wm 的定义,可得 如果起始流域蓄水量W0=W,则流域蓄水量W为 与流域蓄水量W相对应的纵坐标a为 4.5.3 流域产流量计算公式 假设一场降雨初期的流域蓄水量为W0 = W ,即图上面积OABC,可以看出,A点左边蓄满,蓄满的面积为?A,右边未蓄满,未蓄满的面积为1- ?A。此时,若流域上降雨量为P-E,图中矩形面积KBEN即为其总水量的体积,其中ABED代表这次降雨所增加的流域蓄水量 ,即下渗损失。AD线的左边为蓄满的部分,根据水量平衡方程,图上阴影面积KADN为产流量,即 产流计算过程中,需确定出各时段时段初的流域蓄水量。设一场暴雨起始流域蓄水量 为W0 ,时段末流域蓄水量计算公式如下:????? ?式中的E?t为流域蒸散发量,常采用一层、二层和三层模型计算。 4.5.4 流域蓄水量计算 设降雨总历时为T,先确定计算时段Δt,按所划分的时段可得降雨过程 P~t。用蒸发器实测水面蒸发值(或作修正)计算蒸发能力E~t。由起始流域蓄水量W0 ,以及b、Wm(WUm ,WLm , WDm )、C由实测资料预先分析确定,均为已知值,根据上述已知条件,即可得产流过程。 4.5.5 净雨过程的计算 上述求得的径流量是时段总径流量,总径流量包括地面径流和地下径流,即R=RS+RG。由于地面、地下径流的汇流特性不同,因此需要将总径流划分为地面径流和地下径流。 根据蓄满产流的概念,只有当包气带达到田间持水量,即包气带蓄满后才产流,此时的下渗率为稳定下渗率fc,当雨强i fc时, i-fc形成地面径流, fc形成地下径流。总净雨划分为地面、地下两部分。 由于只有在产流面积上才发生稳定下渗,所以时段内所产生的地下径流量RG?t=fc?tFR/F,而时段的总产流量R?t=(P?t-E?t)FR/F,由此可得FR/F=R ?t /(P?t - E ?t),即产流面积等于径流系数。 4.5.6 地面地下径流过程的划分 4.5.6 地面地下径流过程的划分 fc可以利用实测降雨径流资料得到,先求出地下径流总量?RG?t及相应的降雨过程P?t~t,蒸发过程E?t~t,并计算相应的产流量过程R?t~t,再利用上述公式反推。 例题:某流域一次降雨过程,已经求得各时段产流量如表所示,并求得地下径流量38.1mm,试求得稳定下渗率fc 内容提要: 1、分析流域出口断面流量的组成 2、等流时线的基本概念 3、利用单位线进行流域汇流计算 学习要求: 了解流域出口断面流量的组成,掌握单位线汇流的分析方法 4.6 流域汇流分析 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全过程。 同一时刻在流域各处形成的净雨距流域出口断面的距离远近不同,且各点的流速也不完全相同,所以流域中的各个净雨不可能全部在同一时刻到达流域出口断面。但是,不同时刻在流域内不同地点产生的净雨却可能在同一时刻流达流域的出口断面,如右图中的黑点所示。 4.6.1 流域出口断面流量的组成 图中黑点表示在这些点上 同一时刻产生的净雨能够在同一时刻流达流域出口断面,流达时间称为汇流时间,记为? 。所有黑点面积的总和称为等流时面积,记为dF(?)。等流时面积上t-? 时刻所形成的净雨i( t- ? )正好在t时刻到达流域出口断面,所形成的出口断面的流量为 而流域出口断面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 又因为等流时面积是汇流时间?的函数,因此有 ,代入上式得 上式即为流量成因公式。式中的 称为流域的汇流曲线,记 ,则上式写为 以上两式称为卷积公式。由这两式
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