工程水文学辅导资料五
工程水文学辅导资料五 主 题：第四章 流域产流与汇流计算（一、二节）学习时间：2014年10月27日—11月2日内 容：这周我们将学习本门课程内容的第四章第一、二节。希望下面的内容能加深同学们对相关知识的理解。 一、学习要求 1. 流域产汇流计算基本内容及思路2. 流域平均雨量计算方法3. 流域土壤含水量 二、主要内容 （一）流域产汇流计算基本内容及思路研究对象：从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流域的产流计算和汇流计算。研究内容：产流计算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下渗、填洼等损失，转化为净雨过程的计算方法。汇流计算主要研究净雨沿地面和地下汇入河网，并经河网汇集形成流域出口断面径流过程的计算方法。研究目的：流域产汇流计算是工程水文学中最基本的概念和方法之一，是以后学习由暴雨资料推求设计洪水，降雨径流预报等内容的基础。产流阶段是指降雨经植物截留、填洼、下渗的损失过程。降雨扣除这些损失后，剩余的部分称为径流，降雨在数量上等于它所形成的径流量，净雨量的计算称为产流计算。file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg图1 径流形成过程示意图 汇流阶段是指净雨沿地面地下汇入河网，并经河网汇集成流域出口断面流量的过程。由净雨推求流域出口断面流量过程称为汇流计算。流域产汇流计算的基本思路：流域产汇流计算方法的内容十分丰富，目前使用比较普遍和比较成熟的计算原理及其计算方法。产流计算的方法主要有降雨径流相关图法和初损后损法等，汇流计算方法的重点是时段单位线法和瞬时单位线法。 无论产流计算还是汇流计算，基本思路都是先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。 （二）流域平均雨量计算方法雨量站观测到的降雨量，只代表该站附近小范围内的降水情况。在水文分析工作中,常需知道一个流域或地区的特定时段内的平均降水量。实用的计算方法主要有算术平均法、泰森多边形法和等雨量线图法。 (1)算术平均法算术平均法：当流域内雨量站分布较均匀，地形起伏变化不大时，可用算术平均法求得流域上的平均降水量。Pavg = sum(Pi)/n式中：Pavg为区域或流域平均降水量；Pi为i站同时期内的降水量；n为测站数。 (2)泰森多边形法加权平均法（泰森多边形法）：当流域内雨量站分布不均匀时，假定流域各处的降水量由距离最近的雨量站代表。Pavg = sum(Pi*fi)/F式中：fi表示第i站所占面积；F为流域总面积。 (3)等雨量线图法等雨量线图法：当流域上雨量站分布较密时，可用等雨量线图来计算流域平均雨深。Pavg = sum(Pi*fi)/F式中：表现形式如(2)一样，但此处fi表示两条等雨量线间的部分所占面积；Pi为fi上的平均降水量；F仍为流域总面积。上述的每一种方法都有它的优缺点：(1)算术平均法简单，没有考虑各雨量站的权重或看作等权重，只能粗略估计流域或地区特定时段内的平均降水量； (2)泰森多边形法虽然考虑了权重,但权重是根据雨量站的控制几何面积确定的。泰森多边形法的权重只考虑各站点的地理位置，根据几何特征，选择距离控制站点最近的面积占整个流域面积的比例作为权重，没有考虑站点雨量在空间上的分布，无论什么样的雨型各站点的权重是不变的,即假定在该站控制范围内雨量是均匀分布。 (3)等雨量线图法能考虑降水量在空间上的分布情况，精度较高，当雨量站比较多而且密集时，可以作为平均降雨量的期望值。但要求站点较多，且每次都要重绘等雨量线图，工作量大、繁琐。如果结合GIS将会很大程度减轻工作量并提高工作效率。 因此有学者提出采用“加权平均的权重优选算法”对各雨量站权重进行优选，以泰森多边形法的权重为初始值，以多个样本的等雨量线图法计算的平均降水量为期望输出值，通过优选得到的权重模型误差更小，比等雨量线图法简便。 （三）流域土壤含水量土壤含水量是表示包气带土壤湿润程度的物理量，土壤保持水分的最大量称为田间持水量。田间持水量与凋萎含水量的差值称流域蓄水容量（Wm ）。土壤含水量与前期降雨有密切关系，可以用参数前期影响雨量（Pa ）来反映。file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg图2 含水土层示意图三、相关例题（一） 简答题1. 简述流域产汇流计算的基本思路。 【参考答案】：1. 流域产汇流计算方法的内容十分丰富，目前使用比较普遍和比较成熟的计算原理及其计算方法分为产流与汇流两方面，产流计算的方法主要有降雨径流相关图法和初损后损法等，汇流计算方法的重点是时段单位线法和瞬时单位线法。 无论产流计算还是汇流计算，基本思路都是先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。
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