一次暴雨洪水的地面净雨深 与地面径流深的关系是( )。
一次暴雨洪水的地面净雨深 与地面径流深的关系是( )。
A 、前者大于后者
B 、前者小于后者
C 、前者等于后者
D 、两者可能相等或不等
参考答案:
【正确答案:C】
地面净雨深指降雨量中扣除植物截留、 下渗、填洼与蒸发等各种损失后所剩下的那部分量的深度。地面径流深指计算时段内某一过水断面上的径流总量平铺在断面以上流域面积上所得到的水层深度。一次暴雨洪水的地面净雨深与地面径流深相等,因此净雨就是径流,径流就是净雨,二者完全是一回事。
净雨与径流量之间的关系
两者成正比关系,净雨量越大,径流量越大。
净雨和径流过程不同,降雨是扣除损失后的那一部分降雨,分布在整个流域上。净雨是径流的来源,径流是净雨的归宿,净雨经过流域汇流形成出口的径流过程,降雨停止时净雨便停止了,但降雨停止后径流却要延续很长时间。
降水量是衡量一个地区降水多少的数据;径流量,指的是一段时间内河流某一过水断面过水量,径流量反映某一地区水资源的丰歉程度;水资源总量是指降水所形成的地表和地下的产水量,即河川径流量和降水入渗补给量之和.就某一地区讲,降水量大,径流量就大,水资料量也大。
下面这个看起来很简单,实际上大有学问的公式。
因为这个公式是由雨水径流成因推导而成,是一个半经验半理论公式,所以其被称为推理公式。采用这个推理公式必须有三个假定条件:①径流系数不变;
②汇水面积不变;
③设计暴雨强度不变。
说起推理公式,就不得不提极限强度理论,极限强度理论包括三个方面的内容,其一是随着降雨历时增加,暴雨强度降低;其二是随着汇水面积增加,所需排除的雨量增加;其三是汇水面积增加带来的雨量增加效果大于降雨历时增加造成的暴雨强度降低效果,所以在全面积汇流前,即使降雨历时延长,所需排除的雨水量是不断增加的,直到全面积汇流时,其值达到顶峰。
净雨与径流的区别是什么
净雨量指的是降雨量中扣除植物截留、下渗、填洼与蒸发等各种损失后所剩下的雨量。
净雨量等于地面径流,因此又叫做地面径流深度。在湿润地区蓄满产流情况下;净雨就包括地面径流和地下径流两部分。
在实际降雨径流过程中,流域初始土壤含水量一般不等于0,降雨强度并非持续大于下渗强度,不能直接采用流域下渗能力曲线推求各时段的实际下渗率。如果将下渗能力曲线转换为下渗能力与土壤初始含水量的关系曲线,就可以通过土壤含水量推求各时段下渗强度。
扩展资料
产生降水的主要过程:
1、天气系统的发展,暖而湿的空气与冷空气交汇,促使暖湿空气被冷空气强迫抬升,或由暖湿空气沿锋面斜坡爬升。
2、夏日的地方性热力对流,使暖湿空气随强对流上升形成小型积雨云和雷阵雨。
10mm6小时单位线转换成3小时单位线运用了什么原理
第四节 瞬时单位线的汇流计算1945年,克拉克()提出瞬时单位线的概念之后,1957年纳西()进一步推导出瞬时单位线的数学方程,用矩法确定其中的参数,并提出时段转换等一整套方法,从而发展了谢尔曼()提出的单位线法。目前瞬时单位线法在我国已得到比较广泛的运用。所谓瞬时单位线就是指无穷小时段内流域上均匀的单位净雨所形成的地面径流过程线。可用数学式表示,瞬时单位线的纵标值通常以表示。
一、瞬时单位线的原理1、概念流域上输入一个单位净雨后,在流域出口的出流过程就是,前述法中入流时段的就是。由此可见与一样,同样是流域汇流曲线和线性时不变系统。用来计算出流也符合径流成因公式。:流域汇流曲线,或流域瞬时单位线,令,则上式可写成更紧凑的型式:2、瞬时入流与出流过程的瞬时入流,取为脉冲函数,它具有下列特性:脉冲函数在瞬间具有最大值,且为1个单位,在其它时间均为0。出流为具有单峰型,也具有以下特性。可见入流与出流的水量是相等的。
二、瞬时单位线的推导Nash认为流域汇流如同物理中的系统一样,系统中有输入,就有系统的输出。假设了一个流域汇流模型,将流域调蓄作用用n个串联的线性水库来拟合,出流断面流量是净雨经这n个线性水库调蓄的结果。见下图线性水库就是出流量与蓄量成线性关系,,且假定n个水库的均相等,,入流为。对于第一个水库有:用微分运算符表示,可得:第二个水库为经n个水库调蓄,出口断面的流量过程为:因为是相同的n个线性水库,即假定,故:根据定义,上式可写成:当为极小时段(瞬时)的单位净雨,即为瞬时单位线,应用脉冲函数及拉普拉斯变换,可得出瞬时单位线的基本公式为:,为n的伽马函数;——相对于水库数或调节次数;——相对于流域汇流时间的参数;的曲线就是的累积曲线,因此的曲线为:当n为正整数时用分部积分法可得:曲线可参考有关附表,当n为非正整数时不能得到上式,可用近似计算求值。时段单位线用表示,为时段长,t为时段,时段长为的单位线为:
此时段单位线也就是汇流系数。三 不同时段单位线的转换如流域上有l0mm的净雨,但净雨历时不同,也即雨强不同,则形成的单位线面积相同而形状有所差异(见图)。图中1小时10mm净雨的单位线峰现时间早,洪峰也高;
3、小时10mm净雨的单位线峰现时间较迟,洪峰较低;……。因此需要转换单位线的时段长,满足不同时段净雨的推求流量过程的要求。单位线的时段转换常采用S曲线法来解决。假定流域上降雨持续不断,每一单位时段有一单位净雨,则可以求得出口断面的流量过程,该过程线称S曲线。用单位线连续推流即可求得S曲线(见表)。由下表所列计算过程可知,S曲线就是单位线的累积曲线,可由单位线纵坐标值逐时段累加求得。有了S曲线后,就可以利用S曲线转换单位线的时段长。如果已有时段长为6小时的单位线,需要转换为3小时的单位线,只须将时段长为6小时的S曲线往后平移半个时段 即3小时(见图),则两根S曲线之间各时段的流量差值过程线相当于3小时5mm净雨所形成的流量过程线。把乘以2即为3小时10mm的单位线。计算如表所示。同理可将6小时转换为9小时单位线[见表第(8)栏]。用数学表达式表示为:式中——所求的时段单位线;——原来单位线时段长,h;——所求单位线时段长,h;——时段为的S曲线;——移后的S曲线;S曲线计算表
时 段单位线q净雨深h部 分 径 流 (m3/s)S曲线(m3/s)
(△t=6h)(m3/s)(mm)hl=10h2=10h3=10h4=10…
(1)(2)(3)(4)(5)
001000
1430104300430
26301063043001060
34001040063043001460
4270102704006304301730
518010180270400630
611810118180270400
7701070118180270
8404070118180
916164070118
1000164070
01640
016
0
由6h单位线转换成12h单位线和3h单位线计算表
时 间6h单位线S(t)S(t-12)S(t)-S(t-12)12h单位线S*S(t-3)S(t)-S(t-3)3h单位线
(h)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(m3/s)
(1)(2)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)
00000000
33036
618181891831530
9821864128
121401580158791588276152
1521215854108
188524318225112.52432123162
212672432448
243828115812361.52812671428
27288281714
3092902434723.529028824
3329129012
362292281115.529229112
3929229200
42029229021292292
45292292
4829200292292
注:表中有“*”一栏的数值,是在由6h单位线求得的S曲线上按3h读数所得。对于来说瞬时单位线是瞬时入流的出流过程,但流域上都是时段净雨,因此不能直接应用,通常用S曲线将其转换成时段单位线,才能应用。的S曲线:由前面可知,S曲线就是的累积曲线,因此的S曲线为:,当n为正整数时用分部积分法可得:S曲线见附表,时段单位线用表示,为时段长,为时段,则时段长为的单位线为:时段单位线也是汇流系数:四 参数n、K的推求矩法:只有两个参数,纳西用矩法严格地解出参数值。的一阶原点矩和二阶中心矩为:另外又可证明出流、净雨及的一阶原点矩和二阶中心矩之间的关系为:式中:、分别为出流及净雨的一阶原点矩、二阶中心矩。可通过实测出流断面流量过程及净雨过程求得。这样在上面四个式子中有四个未知数,、、可求解确定值。
瞬时单位线的二阶中心矩由于:出流过程的一阶原点矩即得:同理可证得:由于二阶中心矩的计算较原点矩复杂,故利用数学上已证明的原点矩与中心矩的关系,即二阶原点矩等于二阶中心矩加一阶原点矩的平方,即最后可得出、的实用计算公式如下:式中:、为出流与净雨二阶原点矩。由实测净雨过程和出流过程用差分式计算各阶原点矩。净雨和出流的原点矩见下图,公式如下:利用矩法计算出的往往是最终的成果,一般要利用计算出的得到的时段单位线进行还原洪水计算,若还原洪水与实测的地面洪水过程吻合不好时,要对进行修正。代表流域的调蓄特性,对于同一流域这两个值比较稳定。如不稳定可取若干次暴雨洪水资料进行分析,最后优选出值。不同流域具有不同的值。对单位线形状的影响如下图。如降雨量的单位用水量(体积)表示,流量的单位用水量/时间,则瞬时单位线在纵坐标为1/时间。瞬时单位线和时间轴所包围的面积为1,即:。对瞬时单位线形状的影响见下图。例 某河某站流域面积F=349km2,有1964年8月7日~8月10日的一次洪水。试根据净雨过程和地面径流过程计算瞬时单位线的参数。计算步骤如下:
(1)选择流域上分布均匀、强度大的暴雨所形成的孤立洪水过程线作为分析对象。
(2)计算本次暴雨的净雨量和相应的地面径流量,两者的总量应相等。
(3)计算净雨和流量的一阶、二阶原点矩。计算时段的选择,对计算成果有一定影响,净雨过程和流量过程可以采用不同的时段。计算见表(1)、表(2)。
(4)参数计算净雨原点矩、计算表
时 间地面净雨htihitihiti2M(1)hM(2)h备注
月.日.时(mm)(h)(mm.h)(mm.h2)(h)(h2)
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)
8.7.2008.3786.76M(1)h=(∑hiti)/∑hi
2311.91.517.8526.78
8.223.84.5107.1481.95M(2)h=(∑hiti2)/∑hi
550.97.5381.752863.13
831.210.5327.63439.80
1110.413.5140.41895.40
145.916.597.351606.28
174.519.587.751711.13
合计138.61159.812024.45
流量原点矩、计算表
时 间流量QitiQitiQiti2M(1)QM(2)Q备注
月.日.时(m3/s)(h)(m3/s.h)(m3/s.h2)(h)(h2)
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)
8.7.200016.60339.02M(1)Q=(∑Qiti)/∑Qi
236916969
8.226925381076M(2)Q=(∑Qiti2)/∑Qi
5624318725616
89094363614544
117815390519525
145366321619296
173927274419208
202918232818624
232009180016200
9.214310143014300
510211112212342
8711285210224
1147136117943
1426143645096
1711151652475
20516801280
2321734578
10.211818324
50
合计447924784168720
第五节 等流时线法一、流域出口断面流量的组成降落在流域上的雨水,从各处向流域出口断面汇集的过程称为流域汇流。它可划分为坡地汇流和河网汇流两个阶段。河网由各级河流交汇而成;坡地则指流域上能使雨水直接汇入到各级河流的那部分面积。坡地汇流一般又可分为地面径流汇流、壤中径流汇流、地下径流汇流等汇流形式。可见流域汇流是一种很复杂的水流运动。但水文学研究流域汇流的目的,只是为寻找将流域上降雨过程转变成流域出口断面洪水过程的方法。因此在流域汇流研究中,避开对这种复杂的水流现象作微观研究是完全可能的。由于同一时刻降在流域各处的雨水离开流域出口断面有远近之分;流速也不一定相同,故不可能在另一个同一时刻汇集到流域出口断面,这一现象称为流域调蓄作用。据此可以导出流域出口断面流量的组成公式。令时刻有一空间分布均匀的净雨率,显然只有那些汇集时间为的净雨,即才对t时刻的出口断面流量有贡献,见下图。成为t时刻出口断面流量的一部分。于是有:
因为t时刻之前的净雨均对t时刻出流量有不同程度的贡献,所以对一场净雨而言,其形成的t时刻的出流量应为:①式中,为流域汇流曲线或流域瞬时单位线。由上两式可见,水文学处理流域的方法,就在于设法寻求流域汇流曲线或瞬时单位线。令则将上式可写成更紧凑的型式:按水量平衡原理,应有:①式也称为卷积公式,其中的被积函数表示流域汇流服从倍比原理;积分运算表示流域汇流服从叠加原理。其中涵义见下图。
二、等流时线法按照上述概念,最容易建立的流域汇流计算方法是等流时线法。设想可以在流域水系图上画出等流时线,见下图,它的含义是凡在该线上的雨水,经过相同的汇流时间,能同时到达出口断面。相邻两条等流时线之间的面积称为等流时面积。同一时刻降落在等流时面积上的雨水,能在对应的两等流时线的时距内相继到达出口断面;在降雨时段等于两条等流时线的时距内降落在对应的等流时面积上的雨水,需经历两倍的降雨时段才能相继到达出口断面见图。这就是等流时线法的基本思想。例如流域被划分为8块等流时面积(图),分别为、、、……;一场空间分布均匀的净雨有3个时段,时段净雨量依次为、、。应取等 流时线时距与净雨时段一致,即均为。按上述等流时线法基本思想,这场降雨形成的出流过程为:任一时刻是由许多项组成的,即第一块面积上上的时段净雨,第二块面积上上的时段净雨……同时到达出口断面组合成时刻的地面径流量。或出流断面在时刻的流量是由第一块面积上的本时段的净雨,第二块面积上前一时段的净雨,第三块面积上前二时段的净雨合成的。从以上分析可得出如下几个重要概念:
(1)一个时段的净雨在流域出口断面所形成的地面径流过程,就等于该净雨强度与各块等流时面积的乘积。在多数情况下,以,,以,以,则。
(2)多时段净雨在流域出口形成的地面径流过程,等于它们各自在流域出口形成的地面径流过程的叠加。
(3)当净雨历时小于流域汇流时间时,一定是部分汇流造峰;
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第四节 瞬时单位线的汇流计算
1945年,克拉克()提出瞬时单位线的概念之后,1957年纳西()进一步推导出瞬时单位线的数学方程,用矩法确定其中的参数,并提出时段转换等一整套方法,从而发展了谢尔曼()提出的单位线法。目前瞬时单位线法在我国已得到比较广泛的运用。所谓瞬时单位线就是指无穷小时段内流域上均匀的单位净雨所形成的地面径流过程线。可用数学式表示,瞬时单位线的纵标值通常以表示。
第 1 页
一、瞬时单位线的原理
1、概念
流域上输入一个单位净雨后,在流域出口的出流过程就是,前述法中入流时段的就是。由此可见与一样,同样是流域汇流曲线和线性时不变系统。用来计算出流也符合径流成因公式。
:流域汇流曲线,或流域瞬时单位线,令,则上式可写成更紧凑的型式:
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