工程水文与水利计算(武大版教材)08(2)

2019-04-14 10:50

Rg?WgF (7-2-3)

7.2.3蒸发资料的整理与计算

流域蒸散发是产流量计算中的重要环节,是影响流域土壤蓄水量的主要因素。流域蒸散发一方面取决于蒸散发能力,另一方面取决于供水条件,即流域蓄水量的大小。实用中一般假定流域蒸散发量E与流域蓄水量W成正比,即

Et?Wtkw,tEw,t Wm (7-2-4)

式中,Et为第t日的流域蒸散发量(mm);Wt为第t日开始时的流域蓄水量(mm);

Wm为流域蓄水容量(mm);Ew,t为第t日的水面蒸发器蒸发量(mm),一般取E601型或

80cm套盆式水面蒸发器的观测值;kw,t为折算系数,对一定的蒸发器和一定的流域,将随季节而变化,可参考附近地区的数值或通过优选求得。

复习思考题

1.某流域的一场洪水中,地面径流的消退速度与地下径流的相比[b] a、前者小于后者 b、前者大于后者

c、前者小于等于后者 d、二者相等 2.一次暴雨的降雨强度过程线下的面积表示该次暴雨的[b] a、平均降雨强度 b、降雨总量

c、净雨总量 d、径流总量 3.一次洪水地面径流过程线下的面积表示[c]

a、平均地面径流流量 b、地面径流深

c、地面径流总量 d、地面径流模数

4.某流域一次暴雨洪水的地面净雨与地面径流深的关系是[c] a、前者大于后者 b、前者小于后者

c、前者等于后者 d、二者可能相等或不等

5.对同一流域,因受降雨等多种因素的影响,各场洪水的消退都不一致。(T)

第7.3节 前期流域蓄水量及前期影响雨量的计算

内容提要

降雨开始时流域是干旱还是湿润,对此次降雨产生径流的多少影响极大,流域的干湿程度常用流域蓄水量W或其前期影响雨量Pa表示,本节介绍W和Pa的分析计算方法。 学习要求

掌握降雨前期流域蓄水量或流域前期影响雨量的计算方法。 7.3.1前期流域蓄水量W的计算,

流域蓄水量主要是指,在流域降雨能够影响的土层内土壤含蓄的吸着水、薄膜水和

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悬着毛管水,不包括重力水,是土壤能够保持而不在重力作用下流走的水分。在土壤蓄水量的计算中,往往取土壤蓄水量的最小值(相当于凋萎系数)为计算零点,称田间持水量与最小蓄水量的差值为土壤蓄水容量。土壤实际蓄水量在零与蓄水容量之间变化。流域上各地点的蓄水容量是不同的,可从零变化到点最大蓄水容量,其平均值以Wm表示,称流域蓄水容量。

1.流域蓄水容量Wm的计算

Wm是流域综合平均指标,一般用实测雨洪资料分析确定。选取久旱无雨后一次降雨

量较大且全流域产流的雨洪资料,计算流域平均降雨量P及产流量R。因久旱无雨,可认为降雨开始时R=0。所以:

Wm?P?R?E

(7-3-1)

式中,P为流域平均降雨量(mm);R为P产生的总径流深(mm);E为雨期蒸发(mm),如降雨时间短可忽略不计。

一个流域的最大蓄水量是反映该流域蓄水能力的基本特征,我国大部分地区的经验表明表Wm一般为80~120mm,例如:广东95~100mm,福建100~130mm,湖北70~110mm,陕西55~100mm,黑龙江140mm等等。流域的实际蓄水量W在0~Wm之间变化。

2.流域蓄水量W的计算

实际上,一般都没有实测的流域土壤蓄水量资料,必须通过间接计算来推求前期流域 蓄水量W。利用流域影响土层的水量平衡方程来推求,其计算式为

Wt?1?Wt?Pt?RP,t?Et

(7-3-2)

式中,Wt?1、Wt分别为第t+1天、第t天开始时刻的流域蓄水量(mm);Pt为第t天的流域降雨量; RP,t为Pt产生的总径流深(mm),或由实测径流资料计算,或按后面讲述的降雨径流计算方法计算。Et为第t天的流域蒸散发量(mm),按式(7-2-4)计算。

由P、R和Ew资料,按式(7-3-2)逐日连续计算,便可求得各日的流域蓄水量。该方法,概念明确,成果精度较高,但计算工作量大,多用于水文预报。

【例7-3-1】表7-3-1为某流域前期流域蓄水量计算表。该表中kw,t=1.0,5月份取为常数。RP,t按实侧的降雨Pt和计算的Wt,由降雨总径流相交图查得。

表7-3-1 前期流域蓄水量计算示例(单位:mm)

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7.3.2前期影响雨量Pa的计算,

对于设计情况,为简便起见,常用前期影响雨量Pa作为衡量流域干湿程度的指标,反映流域蓄水量的大小。前期影响雨量Pa的计算式为

Pa,t?1?Ka?Pa,t?Pt?

(7-3-3) (7-3-4)

但必须控制 Pa,t?1?Wm

式中,Pa,t、Pa,t?1分别为第t天和第t+1天开始时刻的前期影响雨量(mm);Pt为第t天的流域降雨量(mm);Ka为流域蓄水的日消退系数,每个月可近似取一个平均值,等于

?1?EmWm,其中Em为流域月平均日蒸散发能力。

?用上式计算可取连续大暴雨之后的Pa等于Wm,由此向后逐日推算。

【例7-3-2】表7-3-2,某流域经分析求得Wm?100mm,5月份多年平均的流域日蒸散发能力为5mm,6月份为6.2mm,由此算得: 5月份 6月份 表7-3-2

Ka,5月?1?EmWm?1?5/100?0.950

?Ka,6月??1?Em

?Wm??1?6.2/100?0.938

Pa计算示例

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复习思考题

1.在一定的气候条件下,流域日蒸发量基本上与土壤含水量成正比。(T)

2.对同一流域,降雨一定时,雨前流域蓄水量大,损失小,则净雨多,产流大。(T) 3.流域蓄水量是指流域土壤含蓄的吸着水、薄膜水、悬着毛管水和重力水。(F) 4.流域最大蓄水量Wm(Im)近似为前期十分干旱,本次降水相当大(能够产流)的洪水

的损失量的最大值。(T)

第7.4节 降雨径流相关图法推求净雨

内容提要

由分析计算得到的降雨量、流域蓄水量或前期影响雨量,按相关分析的方法,建立它们与径流深之间的相关图,这些相关图反映了流域的产流规律。应用此相关图可以由降雨计算出相应的产流量。这种图一类是没有固定的数学模型,称之为经验的降雨径流相关图:另一类是根据蓄满产流数学模型,建立的总径流深的相关图及相应的地面地下净雨计算方法。 学习要求

掌握经验的降雨径流相关图的制作和应用,应用蓄满产流模型与地面地下净雨计算方法进行产流分析计算。

7.4.1降雨径流经验相关图法

随着各流域的条件不同,相关图中考虑的影响因素的多少有很大差别。 1.P~Pa~R(Rs)三变量相关图法

图7-4-1是某流域的P~Pa~R(Rs)相关图。

⑴降雨径流经验相关图法的制作 以次降雨量P为纵坐标,以相应的径流深R(Rs)为

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横坐标,可按对应的P、R(Rs)在图上绘一个点,并把它的Pa值注在点旁,然后按点群分布的趋势,照顾大多数点子,绘出以Pa为参数的等值线,既为P~Pa~R(Rs)三变量相关图法。

图7-4-1 某流域三变量降雨径流相关图

该图应符合下列规律:

① P相同时,Pa越大,损失愈小,R(Rs)愈大,故Pa等值线的数值是自左至右增大

的;

②Pa相同时,P愈大,损失相对于P愈小, dR(Rs)/dP愈大,P~R(Rs)线的坡度随P的增大而减缓,P~Rs也不应小于45,P~R可以为45。

⑵降雨径流经验相关图法的应用 根据降雨过程及降雨开始时的Pa,首先累计各时段的降雨过程,在图上查出累计的净雨过程,然后将累计的净雨过程,两两相减,得到各时段的降雨所对应的时段净雨。若降雨开始时的Pa不在某一条等值线上,则用内插法查算。

2.P+Pa~R(Rs)相关图法 有时会遇到降雨径流资料的相关点较少,可采用绘制简化的降雨径流相关图P+P~R(Rs),如图7-4-2所示。

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