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§4.7瞬时单位线法推求流域出口洪水过程工程水文学课件

一、瞬时单位线法概述

瞬时单位线法是工程水文学中一种重要的洪水计算方法，主要用于分析流域降雨与洪水之间的关系。该方法基于单位时段内的降雨量，即单位雨量产生单位时间的流量，通过绘制瞬时单位线来描述这种关系。例如，在降雨量为1毫米时，若产生0.2立方米的流量，则瞬时单位线上的对应点即为(1,0.2)。这种关系在实际应用中具有很高的实用性，因为它可以帮助工程师快速估算在特定降雨条件下流域可能产生的洪水流量。

瞬时单位线法的核心在于瞬时单位线图的构建，该图能够直观地展示不同降雨强度下相应的流量响应。例如，根据我国某流域的观测数据，当降雨强度达到0.5毫米/小时时，对应的瞬时单位线上的流量大约为2立方米/秒。这种线性关系使得瞬时单位线法在洪水预报和设计洪水计算中得到了广泛应用。

在实际工程中，瞬时单位线法可以结合流域的具体情况，如地形、土壤、植被等因素，进行适当的调整和修正。例如，某流域在应用瞬时单位线法时，考虑到其特殊的地质构造，对原始的瞬时单位线进行了修正，使得计算结果更加贴近实际。这种方法的有效性在多个流域的洪水模拟和洪水防治工程中得到了验证，为保障流域防洪安全提供了有力支持。

二、瞬时单位线的基本原理

瞬时单位线法的基本原理基于流域产流和汇流的基本规律，该方法的核心在于将流域降雨过程分解为单位时段内的降雨，并对应地计算相应的流量过程。具体来说，该方法将流域内的降雨过程视为一系列连续的瞬时降雨事件，每个降雨事件对应一个瞬时单位线。

(1)首先，瞬时单位线法假设流域内的降雨过程是连续且均匀分布的，这意味着流域内任意地点的降雨强度在单位时间内是相同的。在这种假设下，每个降雨强度对应的单位时段内的降雨量可以看作是一个常数。例如，当降雨强度为1毫米/小时时，单位时段内的降雨量就是1毫米。

(2)其次，根据单位时段内的降雨量，可以计算出相应的单位时段内的流量。这通常是通过分析流域的土壤、植被、地形等水文特征，结合物理模型来实现的。例如，如果流域的平均降雨量为10毫米，而该流域的平均径流系数为0.8，则单位时段内的流量可以计算为8毫米。

(3)最后，将所有单位时段内的流量连接起来，就可以得到瞬时单位线图。在瞬时单位线图上，横坐标表示时间，纵坐标表示流量。这样，就可以直观地看到不同降雨强度下对应的流量过程。例如，如果降雨强度在1毫米/小时时，瞬时单位线图上的流量过程可能表现为一个逐渐上升的曲线，表明随着时间的推移，流量逐渐增加。

瞬时单位线法的这种处理方式，使得流域的降雨与洪水过程得以简化，便于工程师在实际工作中快速估算和预测洪水流量。然而，需要注意的是，该方法在实际应用中需要结合具体流域的实际情况进行调整，以确保计算结果的准确性。

三、瞬时单位线的绘制方法

(1)瞬时单位线的绘制通常从确定流域的产流参数开始。以某流域为例，该流域的平均降雨量为50毫米，平均径流系数为0.7。根据这些参数，可以计算出单位时段内的降雨量产生的流量。例如，当降雨量为1毫米时，对应的流量为0.7毫米。这一步是绘制瞬时单位线的基础。

(2)接下来，需要确定不同降雨强度下对应的流量过程。以该流域为例，当降雨强度为1毫米/小时时，根据产流参数，可以计算出单位时段内的流量为0.7立方米/秒。同样地，对于不同的降雨强度，如2毫米/小时、3毫米/小时等，都可以计算出相应的流量值。

(3)最后，将计算得到的流量值按照降雨强度的时间顺序绘制在图纸上，形成瞬时单位线图。例如，在降雨强度为1毫米/小时时，瞬时单位线上的流量过程可能表现为一个逐渐上升的曲线，表明随着时间的推移，流量逐渐增加。通过这种方式，可以绘制出完整的瞬时单位线图，为洪水计算和预报提供重要依据。

四、瞬时单位线法在推求流域出口洪水过程中的应用

(1)瞬时单位线法在推求流域出口洪水过程中的应用，首先需要收集流域降雨、径流等基础数据。以某典型流域为例，该流域在经历一次暴雨后，记录了降雨量、降雨强度、径流量等数据。通过分析这些数据，可以绘制出该流域的瞬时单位线图。例如，当降雨强度为1毫米/小时时，对应的单位时段内流量为0.2立方米/秒。这一过程为后续的洪水计算奠定了基础。

(2)在绘制瞬时单位线图的基础上，瞬时单位线法可以用于模拟和预测流域出口洪水过程。以某次暴雨为例，根据降雨数据，可以计算出不同降雨强度下对应的流量过程。例如，当降雨强度为5毫米/小时时，对应的流量过程可能表现为一个峰值约为1.5立方米/秒的曲线。通过将这个流量过程与流域出口的实际情况进行对比，可以评估该次暴雨对流域出口洪水的影响。

(3)瞬时单位线法在实际工程中的应用，不仅限于洪水模拟和预测，还可以用于洪水防治工程的规划和设计。以某防洪工程为例，通过应用瞬时单位