工程水文与水利计算(武大版教材)08(5)

2019-04-14 10:50

低,f就越小,所以后损下渗率f不仅与流域起始土壤含水量W0有关,而且与初期降雨特性有关,初期降雨特性用初损期平均雨强i0表示。因此,可以根据实测雨洪资料,分析建立f与ts及i0的关系,如图7-5-5所示。

图7-5-5湟水西宁~民和区间后损关系曲线

7.5.4产流量计算

有了初损W0~i0~I0和后损f~i0~ts关系图后,根据已知的降雨过程就可推求产流量(净雨)过程。具体步骤见例7-5-1。

【例7-5-1】已知湟水西宁~民和区间初损和后损关系曲线如图7-5-3和图7-5-5。实测降雨过程见表7-5-1,降雨开始时Pa=18.1mm,计算时段?t=1h。试推求产流量过程。 ①从降雨起始时刻开始,先设t0=2h,则I0=2.5+3.8=6.3mm,i0?I0/t0?6.3/2?3.15

mm/h;

②由W0?Pa=18.1mm,i0?I0t0?6.32?3.15mm/h查图7-5-3,得I?0?13.5mm?I0; ③再设t0=3h,则I0=2.5+3.8+4.6=10.9mm,i0?10.9/3?3.63mm/h;

④由W0=18.1mm,i0?3.63mm/h查图7-5-3,得I?所以初损量I0?10.9 0?10.9mm?I0,mm,从第4个时段开始产流。

⑤设产流历时ts=4h,由i0?3.63mm/h查图7-5-5,得f=1.75mm/h。查表7-5-1中降雨过程,第8时段i=3.1mm/h,i?f,该时段可以产流;

⑥故重新设ts=5h,重复上述步骤最后得f=1.3mm/h。各时段产流量R?P?f?t。产流过程见表7-5-1中最后一栏,该过程为地面径流(净雨)过程。

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表7-5-1 初损后损法产流量计算表

复习思考题

1.在干旱地区,当降雨满足初损后,若雨强I大于下渗率f则开始产生地面径流。(T) 2.产流历时tc内的地表平均入渗能力?与稳渗率fc相同。(F)

3.对于超渗产流,一次降雨所产生的径流取决于[d]

a、降雨强度 b、降雨量和前期土壤含水量

c、降雨量 d、降雨量、降雨强度和前期土壤含水量 4.当降雨满足初损后,形成地面径流的必要条件是[b] a、雨强大于枝叶截留 b、雨强大于下渗能力

c、雨强大于填洼量 d、雨强大于蒸发量

第7.6节 流域汇流分析

内容提要

分析流域出口断面流量的组成,揭示流域汇流的本质;运用等流时线的概念对地面汇流现象进行概化的描述,以帮助理解流域汇流计算基本原理;介绍了地下净雨汇流计算的简化方法。 学习要求

了解流域出口断面流量的组成,掌握等流时线汇流的分析方法和地下净雨汇流的计算方法。

7.6.1流域出口断面流量的组成

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远近、流速不相同,所以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,却可以在同一时刻流达流域的出口断面,如图7-6-1。

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图7-6-1等流时面积分布示意图

1.基本概念及含义:

? 流域汇流时间?m:流域上最远点的净雨流到出口的历时。 ? 汇流时间τ:流域各点的地面净雨流达出口断面所经历的时间。

? 等流时面积dF(τ):同一时刻产生、且汇流时间相同的净雨,所组成的面积。 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:

Q(t)??dQ(t)??i(t-?)dF(?)

00tt (7-6-1)

又因为等流时面积是汇流时间τ的函数,因此有dF(τ)=

Q(t)??i(t-?)0t?F???d?,则有流量成因公式:

???F???d? ?? (7-6-2)

式中,

?F????u???称为流域的汇流曲线,则有 ??tt?F???Q(t)??i(t-?)d???i(t-?)u(?)d???i(?)u(t-?)d?

??000t (7-6-3)

式(7-6-2)称为卷积公式。由此式可知,流域出口断面的流量过程取决于流域内的产流过程和汇流曲线。当已知流域内降雨形成的净雨过程,则汇流计算的关键就是确定流域的汇流曲线。

7.6.2等流时线及其在地面汇流分析中的应用 1.基本概念及含义:

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? 等流时线:流域上汇流时间τ相等点子的连线,如图7-6-2中标有1??、2??、?

的虚线(??为单位汇流时段长)。

? 等流时面积:两条相邻等流时线间的面积。 2. 等流时线在地面汇流分析中的应用

利用等流时线概念,分析图7-6-2流域上不同净雨情况下所形成的出口断面地面径流过程。为计算上的方便,取计算时段?t等于汇流时段??,分两种情况进行讨论。

⑴地面净雨历时等于一个汇流时段(Ts??t???)

流域上一次均匀净雨,历时Ts??t???,净雨深Rs,雨强is?Rs/?t。 ? 净雨开始t=0时,雨水尚未汇集到出口,此时流量为零,即

Q0?0

图7-6-2 某流域等流时线示意图

? 第1时段末t=1??时,最初降落在1??线上的净雨在向下流动过程中,沿途不

断地汇集F1上持续的净雨,当它到达出口时(t=1??),正好汇集了F1上沿途产生的地面净雨。此时的流量为

Q1?RsF1?isF1 ?t? 第2时段末t=2??时,最初降落在2??线上的净雨在向下流动过程中,沿途不

断地汇集F2上持续的净雨,当它到达1??线位置时,净雨停止,所以再继续向下运动中,将不继续汇集雨水。在第2时段末流量为

Q2?RsF2?isF2 ?t? 第3时段末t=3??时,与上面同样的道理,此时的流量为

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Q3?RsF3?isF3 ?t? 第4时段末t=4??时,净雨最末时刻(t=1?t)降落在流域最远点的净雨,正好

流过出口,故此时流量为零。

Q4?0

⑵地面净雨历时多于一个汇流时段(ts?2?t) 流域上净雨历时Ts?3?t,雨强is1?Rs1RR,is2?s2,is3?s3,它们各自在流域?t?t?t出口形成的地面径流流量过程,可用与上面完全相同的方法求得,如表7-6-1所列和图7-6-3、图7-6-4所示。

表7-6-1 按等流时线原理计算地面径流过程示例(Ts??m)

图7-6-3 Ts<?m的部分汇流情况分析 图7-6-4 Ts=?m的全面汇流情况分析

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