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1、1,Hydrologic forecasting,水文预报,2,第三章 流域汇流,第一节 概述,1、流域汇流 basin flow concentration,3,概述,流域汇流由坡地表面水流运动、坡地地下水流运动、河网水流运动三个环节组成。,2、坡地汇流 overland flow concentration,雨水降落到坡地上，形成地面径流、壤中流、地下径流后，经坡地调蓄，最后汇入到河槽。,坡地汇流的特点：汇流过程中受到阻力大、流速小、流程短。,4,概述,3、河网汇流 river network flow concentration,汇入到河槽的水流，经河槽的调蓄，最后汇集到流域的出口断面，
2、形成出流过程。,河网汇流的特点：汇流过程中受到阻力小、流速大、流程长。,5,第二节 单位线,一、单位线,单位净雨一般取10mm。,1、单位线 unit hydrograph,对给定的流域，时段长为 、空间分布均匀的单位净雨，在流域出口断面形成的地面径流过程， 。,6,单位线,7,单位线,为根据降雨、径流推求单位线，有两个假定,2、单位线的两个假定,倍比假定：时段内的净雨为原来的 倍，则相应流量过程也是原来的 倍。,8,单位线,叠加假定： 个时段的单位净雨形成的流量过程，为各个时段单位净雨形成的流量过程的错开时段的叠加。,9,单位线,二、单位线的推求,（一）时段单位线的推求,推求时段单位线的方法
3、：分析法、试算法、最小二乘法、图解法等。,1、分析法,设净雨过程为 ，,流量过程为,相应的单位线为,并有,10,分析法,根据单位线的两个假定，有,注：采用上述公式计算出单位线为1mm的单位线。,11,分析法,分析法求单位线1,分析法求单位线2,12,分析法,分析法计算单位线，适用于净雨时段少的情况。当净雨时段数较多时，计算出的单位线容易出现锯齿、多峰、负值等不合理现象。,13,时段单位线的推求,2、试算法,试算法对多时段净雨的情况比较有效。,步骤：,Step1 分析流域内仅有一个时段的净雨的流量过程，得到一条单位线。,Step2 用上述单位线，推算本次除最大净雨之外其他所有时段净雨形成的流量过
4、程。,Step3 用本次流量过程减去上述各流量过程错开时段叠加得到的流量过程，得到最大净雨相应的流量过程。,14,试算法,Step4 用最大净雨及相应的流量过程推算出单位线。,Step5 用step1 、step4得到的单位线平均得到一条新的单位线。,Step6 比较step1 、step5得到的单位线，如接近，计算结束；反之，用step5得到的单位线替代step1的单位线，重复step2 至step5 。,15,时段单位线的推求,3、最小二乘法,设净雨过程为,流量过程为,相应的单位线为,并有,构造目标函数,16,最小二乘法,则满足 的解 即要求的单位线。,17,单位线的推求,（二）瞬时单位线
5、的推求,纳须用n个串联线性水库模拟流域对降雨径流的调节作用，推导出瞬时单位线。,18,单位线的推求,只要确定了方程中包含两个参数 ，瞬时单位线就唯一了。,其中，,瞬时单位线(instantaneous unit hydrograph )：,19,瞬时单位线的推求,瞬时单位线的推求，就是根据净雨过程及相应的流量过程， 计算参数 。,一阶原点矩,二阶中心矩,20,瞬时单位线的推求,21,单位线,三、单位线的转换,（一）时段单位线的转换,汇流计算时，如果净雨时段长与单位线的时段长不一致，就需要进行单位线的时段转换。,曲线是单位线时段转换的工具。,曲线：历时无限长、每个时段均为10mm的净雨形成的单位
6、线。,22,时段单位线的转换,求出 曲线后，再进行单位线的时段转换：,23,单位线的转换,（二）瞬时单位线与时段单位线的关系,实际工作中，常根据瞬时单位线推求时段单位线。,24,单位线,四、单位线的影响因素,流域汇流的非线性表现：雨强、暴雨中心位置、流域大小、水源比重等因素对单位线的影响。,按照单位线的两个假定，对同一流域，采用不同的降雨及相应的流量资料推算出的单位线应该是一样的。,而实际情况并非如此。原因？,因为单位线的两个假定都是线性的，与流域汇流的非线性特点不一致。,25,单位线的影响因素,1、雨强,同样的降雨量，雨强大时，产流量大，汇集到出口断面的水量也集中，此时，单位线峰高、历时短、
7、峰现时间早。,暴雨中心靠近上游时，汇流路径长，流域调节作用大，此时，单位线平缓。,2、暴雨中心位置,暴雨从上游往下游移动时，加大单位线的峰高，暴雨移动的速度越大，这种作用越明显。,3、暴雨移动的路线和速度,26,单位线的影响因素,4、流域面积大小,6、流域比降,因为降雨、产流分布不均匀性，流域面积大的，推算出的单位线误差大。,发生连续洪水时，河槽原有蓄水量大的，水流汇集速度快，此时，单位线峰高、峰现时间提前。,5、河槽原有蓄水量,山丘区流域，河道比降大，洪水的附加比降影响相对较小，分析出的单位线误差小。,27,单位线的影响因素,7、水源组成比例,地面径流、地下径流汇流特性不同。如果对地面径流、
8、地下径流分割不准确，导致分析出单位线出现误差。,例，不恰当加大地面径流（地面径流中包含了不该有的地下径流），分析出单位线峰低、历时长。,28,单位线,五、单位线的综合,（一）时段单位线的综合,单位线的综合是对单位线进行归纳和概化的过程。,实际工作中，单位线的综合方法：,1、当各次雨洪求出的单位线差别不大时，把它们的平均线作为流域的单位线。,2、不符合上述情况时，考虑单位线的主要影响因素（雨强、暴雨中心位置、水源比重等），再分类求平均。,29,时段单位线的综合,30,单位线的综合,（二）瞬时单位线的综合,或建立瞬时单位线的参数与重要的影响因子（净雨、单位线的滞时、峰值）之间的经验关系。,31,第
9、三节 等流时线,一、基本概念和公式,1、等流时线 isochrone,水流向流域出口断面汇集时，不同位置处的净雨流达出口断面需要的时间不同。由流达时间相等的点连成等流时线。,2、等流时面,相邻的两条等流时线之间的流域面积。,32,基本概念和公式,3、等流时面积分配曲线,以流达时间为横坐标、等流时面积为纵坐标绘制的曲线。,33,基本概念和公式,4、等流时线法,根据等流时线概念，求流域出口断面流量方法：,设净雨过程为,34,等流时线,二、克拉克法,由面积时间曲线调节和线性水库调节构成的，模拟流域调蓄作用的汇流计算方法。,35,第五节 地下径流的汇流计算,一、线性水库演算法,地下径流的汇流计算常用线
10、性水库演算法。,水量平衡,蓄泄关系,线性水库的蓄泄系数,36,线性水库演算法,解为,定义 地下水的消退系数，则,37,线性水库演算法,38,地下径流的汇流计算,二、地下水分水源模型,当地下水丰富时，地下径流的汇流呈非线性，为提高计算精度，应将地下径流划分为不同的水源。,39,第六节 流域汇流的非线性问题,一、问题与处理思路,实际上，流域汇流不是一个线性系统。例如，单位线受到雨强、暴雨中心位置、水源比重等因素的影响。,当流域汇流的非线性作用影响到计算成果的精度时，就要考虑非线性处理。,不同的影响因素，非线性处理的方法也不同。,40,流域汇流的非线性问题,二、分水源坡面汇流,不同的水源，其汇流特性有差别，这是分水源的原因。,常见的水源划分方法：两水源划分、三水源划分。,两水源：地面径流、地下径流。,三水源：地面径流、壤中流、地下径流。,四水源：地面径流、壤中流、浅层地下径流、深层地下径流。,41,流域汇流的非线性问题,三、分单元汇流,考虑到降雨的空间分布不均匀、流域下垫面不一致、大中型水库的影响等，将较大的流域划分成多个单元流域。在此基础上，进行产汇流计算。,42,流域汇流的非线性问题,四、其他非线性影响,单位线的时段不能取得太长，否则，使得降雨的时间分布均匀化，影响计算精度。,43,谢谢！Thanks!,
