第七章 流域产流汇流
第七章 流域产流汇流计算
1径流形成过程分为两个阶段:
一是产流过程：
? 降雨经植物截留、下渗、填洼等损失过程，并扣除这些损失后，剩余的部分称为净雨。
? 降雨转化为净雨的过程称为产流过程，净雨在数量上等于它形成的径流量。
? 产流计算：净雨量的计算称为产流计算。
二是汇流过程：
? 雨水沿地面和地下汇入河网，并经河网汇集形成流域出口断面的径流过程，称为流域汇流过程。
? 汇流计算：地面、地下汇流过程的计算称为汇流计算。
计算方法：产流计算的方法因产流方式不同而异，分为蓄满产流方式和超渗产流方式的产流计算方法；
汇流计算方法重点是时段单位线法和瞬时单位线法。
流域产汇流计算一般需要先对实测降雨、径流、土壤含水量以及蒸发等资料做一定的整理分析,以便在定量上研究它们之间的因果关系和规律。
等流时面积：是指等流时线间的部分面积（f1、f2、f3）。全流域面积F=f1+f2+f3。
2降雨特性分析
降雨资料是产流计算的输入。 降雨包括降雨量、降雨强度、降雨历时、降雨过程、降雨分布、降雨面积及暴雨中心位置等
流域平均降水量的计算方法：（1）算术平均法（2）泰森多边形法（3）等雨量线图法。
（2）动点～动面关系：3点假定：
（i）设计暴雨中心与流域中心重合；
（ii）设计暴雨的点～面关系符合本地区暴雨平均的点～ 面关系；
（iii）流域边界线与某条等雨量线重合。
3流量过程的分割有两项工作：
一是将非本次降雨形成的径流分割出去，求出本次洪水的径流总量。
二是由于不同水源的水流运动规律不同，所以还需将本次洪水径流总量划分为不同的水源，包括地面径流、壤中流和地下径流
次洪分割的目的是把几次暴雨所形成的、混在一起的径流过程线独立分割开来。分割方法：退水曲线法。
4前期影响雨量的计算
描述前期土壤含水量大小的指标：
（1）前期影响雨量Pa；前期降雨滞留在土壤中的雨量。Pa有一个上限值Im，Im称为流域最大蓄水容量，等于流域在十分干旱情况下，大暴雨产流过程中的最大损失量，其中包括植物截留、填洼及渗入包气带被土壤滞留下的雨量。
（2）流域的初始土壤含水量W0。
Pa的计算；逐日递推法和经验公式法。Pa的起始值确定:a当前期相当长一点时间无雨时可取Pa=0；b,若一次大雨后产流，可取Pa=Im。
5，流域产流分析；
包气带的上界面即地面，对降雨可起分配作用。
当i>fp时，降雨将能按fp下渗，i—fp的部分会形成地表径流；
当i
量可起进一步的调节与再分配作用。下渗到土壤中的水量，一部分被土壤吸收，成为土壤含水量增量；一部分以蒸、散发方式返回大气，其量记为E2。
包气带含水量达到田间持水量时的蓄水容量称为该处包气带的最大蓄水容量，记为Wm，包气带含水量达到田间持水量时，习惯上称为“蓄满”。
在包气带的调节、分配作用下，降雨有两种产流方式：包气带未蓄满产流方式和包气带蓄满产流方式。
一般认为，湿润地区的流域以蓄满产流方式为主，干旱地区的流域以超渗产流方式为主，可依此确定产流计算方案。
最大蓄水容量是包气带达到田间持水量时的蓄水量与最干旱时蓄水量的差值。最大蓄水容量在数值上等于包气带最干旱时的缺水量，即最大缺水量。W′mm在数值上等于包气带最大的点缺水量，WM等于全流域包气带各点平均最大缺水量，其数值与流域最大损失量Im相等。
蓄满产流取决于包气带是否达到田间持水量。当流域某处包气带达到了田间持水量，该处就产流，否则不产流。
超渗产流情况下产流面积的变化有如下特点：
产流面积的大小与时段初流域蓄水量及时段平均雨强有关。同雨强情况下，时段初流域蓄水量大，产流面积也大，反之亦然；时段初流域蓄水量相同时，如果时段平均雨强大，则产流面积就大，反之亦然。
降雨径流相关图法
当流域土壤含水量达Wm时的产流状态为全流域产流或称全面产流，产流量R = P-(Wm- Pa) 。但当降雨量尚未达到流域的Wm值时，由于包气带各处厚度不一致，各点蓄水容量也不相同，因而在局部地区也会产生径流，这种产流状态称之部分产流，然后逐步过渡到全面产流。
6，初损后损法是下渗曲线法的简化，该法把损失分成两部分，产流前的损失称为初损，以I0表示；产流后的损失称为后损，后损为产流历时内平均下渗强度与产流历时tc的乘积与后期不产流的雨量P′之和。
（i）初损量I0的确定对于小流域，起涨点以前雨量的累积值即为初损。对较大的流域，可分成若干个子流域，以其平均值或其中的最大值作为该流域的初损量。
7.地面的汇流计算。
（1）等流时线法。
汇流时间：净雨从流域上某点流至出口断面所经历的时间，用τ来表示。
流域最大汇流时间：从流域最远点流至出口断面所经历的时间，或称流域汇流时间，用τm表示。
等流时线：流域上汇流时间相等的点的连线。
可以分析出：
1）当t＜τm时，部分面积及全部净雨深参与形成最大流量；
2）当t=τm时，全部面积及全部净雨深参与形成最大流量；
3）当t>τm时，全部面积上的部分净雨深参与形成最大流量。
时段单位
线：即流域上单位时段内均匀分布的单位地面净雨，汇流到流域出口断面处所形成的地面径流过程线，单位净雨深一般取10mm。
A,时段单位线的基本假定:（1）倍比假定 如果单位时段内的地面的净雨深不是一个单位，而是n个，则它所形成的流量过程线，总历时与时段单位线底长相同，各时刻的流量则为时段单位线的n倍，（2）叠加假定 如果净雨历时不是一个时段，而是m个，则各时段净雨深所形成的流量过程线之间互不干扰，出口断面的流量过程线等于m个部分流量过程错开时段叠加之和，
推求时段单位线的方法：分析法。试错法。
时段单位线存在的问题
A.非线性问题；各次洪水分析得到的时段单位线并不相同，这是由于水流随水深、比降等水力条件不同，汇流速度呈非线性变化所致。
B非均匀性问题; 天然降雨在流域上分布不均匀，形成的净雨分布也不均匀。
瞬时单位线：是在瞬时(无限小的时段内)，流域上均匀的单位地面净雨所形成的地面径流过程线.