RSFR[PES1.FR1/FRSmSm(1PEAU)EX1]Smm
PE+AU>=Smm:
RSFR(PES1.FR1/FRSm)
本时段的自由水蓄量为:
SS1.FR1/FR(RRS)/FR相应的壤中流和地下径流为:
RIKISFRRGKGSFR
本时段末(下一时段初)自由水蓄量为:
S1S(1KIKG)
14.Wm的分析确定:
气候参数,代表流域内气候的干旱程度和影响土壤水分变化的土层深度,不是很灵敏。
WM不能取得过小,以免计算中W出现负值。
WM确定原则:
值尽可能小,但无雨期蒸发消耗不会使土壤含水量出现负值
WMmaxWtminWt
t[0,)t[0,)
选择前期特干旱(土壤含水量很小,可忽略W初=0),一场降雨引起大洪水(雨末蓄满W末=WM)的资料:
WMW末W初PER
14.混合产流:
蓄满产流模式+超渗产流模式
1)较湿润地区,久旱后遇雨强很大的暴雨,会发生超渗产流。
2)较干旱地区,发生较长期连绵的低强度降雨后,
也会发生蓄满产流。
3)一场降雨,前期是超渗,后期是蓄满。
面积比例法、垂向混合法。
第3章:
流域汇流预报
1.流域汇流:
是研究流域上地表径流、壤中流和地下径流如何汇集为出口断面流量过程。
流域汇流分阶段:
坡地汇流、河网汇流。
在坡地汇流,不同水源由于调蓄作用不同汇流速度相差很大。
地下径流取决于坡地汇流阶段,地表径流主要取决于河网汇流阶段。
2.影响R~I的因素:
1)气候因素:
i(雨强)、P(降雨)的空间分布;2)地形因素:
坡度大、流域形状;3)下垫面结构:
沟网密度。
3.单位线的定义及基本假定:
1)定义:
在给定流域上,单位时段内时空均匀分布的单位地面(直接)净雨量,在流域出口断面形成的地面(直接)流
量过程线称为单位线,记为UH(unithydrograph),表示为q~t。
根据定义得:
3.6Fqt10mm式中,q-单位线纵高,m3/s;F-流域面积,km2;Δt-时段,h。
2)假定(净雨时段不是只有一个,单位时段内地面净雨也不一定正好是10mm)
倍比假定:
如单位时段地面净雨量是n个单位,则所形成过程线的流量为单位线流量的n倍,其历时仍与单位线的历时相同;
叠加假定:
如地面净雨历时是m个时段,则各时段地面净雨所形成的径流过程线之间互不干扰,出口断面的流量等于各时段净雨量所形成的流量之和。
4.单位线基本原理:
单位线的三要素:
1)洪峰流量qp2)洪峰滞时Tp3)底宽T
TP的确定:
1)从单位净雨形心到单位线洪峰的时距;2)从单位净雨开始时刻到单位线洪峰的时距。
5.单位线是一个线性系统。
线性系统的三个特性:
6.单位线推求中的问题及修正:
问题:
1.Q-t不是单峰、退水呈锯齿形;2.出现纵坐标负值的不合理结果。
修正:
(1)取波动的平均线;
(2)平均线光滑;(3)单位线仍是一个单位。
波动原因:
误差的累积。
7.单位线的优缺点:
优点:
精度较高,能反映流域实际情况缺点:
缺乏物理基础,难以综合,无资料地区不能用
1)未考虑净雨与下垫面的不均匀性;
2)将流域作为整体,认为符合线性、倍比、叠加原则,属线性时不变系统,实际情况可能不是这样。
t2
Qd(t)0u(0,t)rd()d——Qd,trd,jqtj1
jk1
Qd,t:
流域出口断面直接径流流量;rd,j:
时段净雨量过程
8.瞬时单位线(单位瞬时脉冲降雨形成的出流过程)的优缺点:
优点:
容易综合,无资料地区可用。
缺点:
精度低。
9.等流时线法:
概念:
假设流域中水流汇集速度分布均匀,则其中任一水滴流达出口断面的时间仅取决于它离出口断面的距离,据此可绘制一组等流时线,两条等流时线间的面积称为等流时面积,按顺序用ω1、ω2、ω3⋯表示,汇流时间分别等于t1=Δt、t2=2Δt、t3=3Δt⋯
Qihi1hi`12hi23
流域出口断面流量的计算:
riri1ri2
i1i12i23
t1t2t3
式中,hi-第i时段地面净雨强度。
流时线法的要点是确定汇流速度C,按C沿河网绘流时线并求出时间-面积曲线。
10.等流时线法特点:
1)等流时线法着眼于出口断面某流量是如何组成。
2)相邻两等流时线间的流域面积则构成等流时面积。
3)等流时线法的要点是确定汇流速度C,按C沿河网绘流时线并求出时间面积曲线。
优点:
属概念性模型的范围,能考虑降雨的时空变化;缺点:
没有考虑流域调蓄作用,只宜用于小流域。
11.等流时线法的前提:
(1)流域各处流速不随t变化;
(2)时段内小单元上P-R经汇流历时后,同时到达出口断面,波形到出口断面无坦化变形。
第4章河道流量演算与洪水预报
1.河道洪水预报方法:
相应流量法,合成流量法,流量演算法(特征河长法,马斯京根法),滞后演算法,相应水位法相应水位(流量)法:
采用相关分析途径,由过去的资料统计分析,建立上、下游相应水位(流量)间的关系和相应的传
播时间关系,然后用以作业预报。
合成流量法:
把各站同时刻到达下游站的流量叠加起来得合成流量,然后建立合成流量与下游站相应流量Q下t的
关系曲线,即该法的预报方案。
流量演算法:
按洪水在河段运动中应遵守的水量平衡原理和能量守恒原理而建立的预报方法。
2.流量演算可分哪几类?
具体包括哪些方法:
流量演算法是在圣维南方程组进行简化的基础上,利用河段的水量平衡原理和蓄量关系把河段上游断面的入流量过程演算成下游断面的出流量过程的方法。
分为:
水文学方法(特征河长法和马斯京根法)、水力学方法(一维非恒定流法)和系统分析法(神经网络法)
3.了解圣维南方程基本公式?
了解运动波、扩散波、惯性波和动力波发生的条件各是什么:
QAZ1VVV
连续方程(质量守恒):
0动力方程(能量守恒):
Sf
LtLgtgLf
惯性项忽略时,可以将其简化为扩散波。
忽略惯性项及附加比降时,称为运动波。
动力方程种各项都不能忽略所描述的洪水波称为动力波。
4.水量平衡方程和槽蓄方程(了解公式):
水量平衡式:
IOdW差分方程形式为:
1(I1I2)t1(O1O2)tW2W1
dt22
槽蓄曲线方程:
Wf(I,O)K[xI(1x)O]
5.了解特征河长法,基于特征河长的概念理解河段槽蓄量(或河段中断面水位)与下断面流量成不同关系曲线的条件:
特征河长:
寻找这样一个河段长,在其下断面处,由于水位变化引起的流量变化正好与由于水面比降变化引起的流量变化相互抵偿,以致河段的槽蓄量与其下断面流量呈单值关系,则该河长称为特征河长(抵偿河长)特征河长法的槽蓄方程:
Wf(Q)KlQKl:
洪水波在特征河长内的传播时间。
①单一关系。
条件:
当中断面水位不变时,下断面涨洪时的流量等于落洪时的流量。
②顺时针绳套关系。
条件:
当中断面水位不变时,下断面涨洪时的流量大于落洪时的流量。
③逆时针绳套关系。
条件:
当中断面水位不变时,下断面涨洪时的流量小于落洪时的流量。
6.马斯京根法?
基本公式?
理解参数的意义?
两个假定?
能用分段马法进行流量演算:
1)公式:
槽蓄曲线方程:
WK[xI(1x)O]Q'xI(1x)O
推流演算公式:
O2C0I2C1I1C2O1
2)两个假定:
(1)在Δt时段内,入流量I,出流量O呈线性变化;;
(2)在任何计算时刻,入流量I,出流量O在河段内沿程变化是线性的。
11
(I1I2)t(O1O2)tW2W1Wf(I,O)K[xI(1x)O]
原因:
马法是河段流量演算方程经简化后的的线性有限差解。
3)预见期:
马斯京根法用于预报一般没有预见期。
如果△t=2Kx,则C0=0,O2C1I1C2O1,预见期为△t。
如果上断面入流是由降雨径流预报法先预报出来,则可以得到一定的预见期。
为避免产生负反应,要求时段选取:
2K(1x)t2Kx
4)Q'、x、K等参数的物理意义:
Q':
马斯京根法假定K和x都是常数,这就要求槽蓄曲线W=f(Q')为单一线,这只有在此槽蓄量下的Q′
值等于该蓄量所对应的恒定流流量时才能满足这一要求,亦即Q′=Q0。
K:
K=dW/dQ′=dW/dQ0,K值为稳定流时的河段传播时间;
X:
xx1l由两部分组成:
一是x1,代表水面曲线的形状,反映楔蓄的大小;二是L/l,即按特征河长划分
12L
的河段数,反映河段的调蓄能力。
5)分段马法进行流量演算:
原理:
为了保证线性条件,应取Δt≈K。
在长河段的情况下,入流和出流无论在Δt之内和沿河长的变化都不可能是线性的。
宜将长河段分为N个河段,作分段连续演算。
分段连续演算是把演算河段分成若干单元河段,用上个单元河段的计算出流,作为下个单元河段的入流,连续计算,各单元河段的参数相同。
K1l
预报河段长L,分段数为n,各段长LlL。
假设各分段的参数Kl,xl
(1)相等。
入流为三角形。
lnln2Ll
Pm,n1C2m1(C1C0C2)
7.何为相应水位(流量)法,其适用条件:
原理:
相应水位(流量)是指河段上、下站同位相的水位(流量)。
相应水位(流量)预报,就是用某时刻上站的水位(流量)预报一定时间(如传播时间)后下站的水位(流量)。
适用条件:
(1)区间来水比例不大;
(2)河槽稳定的河段;(3)没有回水顶托。
8.何为合成流量法:
原理:
合成流量是同时流达下游断面的上游干、支流站的相应流量之和。
合成流量法,在有支流河段,当支流来水量大,干支流洪水之间相互干扰影响时,可以n采用合成流量来建立经验预报方案。
预报下游站流量的关系式:
Q下tf(Q上i,ti)
i1
该法的预见期取决于上游各站中传播时间最短的一个。
一般以干流站流量最大,故常用它的传播时间τ干作为方案
的预见期τ。
第5章流域水文模型
1.流域水文模型:
概念性水文模型:
对实际发生的水文现象,采用一定的水文物理概念作为基础,进行推理概化,建立符合水文实际、结构和参数具有较明确物理意义的模型,区别于严格的数学物理模型。
2.水文模型的分类:
(1)按模型构建的基础分类,可分为:
物理模型,概念性模型,黑箱子模型。
(2)按对流域过程的离散程度,可分为:
集总式模型,分布式模型,半分布式模型。
新安江三水源模型流程图
3.新安江模型中的“三分”具体是什么?
三水源划分结构:
应用了山坡水文学的概念,用自由水蓄水库结构解决水源划分问题。
用一个具有有限容积和测孔、底孔的自由水蓄水库把总径流划分成饱和地面径流、壤中水径流和地下水径流。
关注:
R、SM、S、KG、KI、RG、RI、FR、CG、CI由于饱和坡面流的产流面积是不断变化的,所以在产流面积上自由水蓄水容量的分布是不均匀的。
三水源水源划分结构是采用流域自由水蓄水容量面积分布曲线来考虑流域内自由水蓄水容量分布不均匀的问题。
4.新安江模型中的“汇流分阶段”具体是指什么?
1、地面径流汇流2、壤中流汇流3、地下径流汇流4、单元面积河网总入流5、单元面积河网汇流
5.新安江模型参数中K,SM,CS,LAG的影响?
蒸散发能力折算系数K:
是影响产流量计算最为重要和敏感的参数,产流计算中控制着水量平衡。
蒸散发能力的地区分布大体上反映了气候和自然地理条件的影响,具有较为明显的区域性规律。
在缺乏实测资料或者资料质量较差时,可由气象要素来推求。
表土层自由水容量SM:
表土层是指腐植土层。
SM的作用相当于二水源模型中的稳定下渗率FC。
SM值受降雨
资料时段长均化影响很大,当以日为时段长时:
SM=5mm或更小,土层很薄的山区;
SM=50mm或更大,土深林茂透水性强的地区;
SM=10~20mm一般流域。
SM在三水源新安江模型中是一敏感参数,它对地面径流的多少起决定性作用。
SM大则RS小,RG大,QM小;反之,SM小则RS大,RG小,QM大。
当所采用计算时段减小时,SM要酌情加大。
地面径流消退系数CS:
CS可根据洪峰流量与退水段的第一个拐点(地面径流终止点)之间的退水段流量过程来分析确定。
由于这部分退水流量也只是以地面径流为主,可能还包含一定比例的壤中流流量,分析确定的值通常还
要通过模型来检验。
滞后时间LAG:
LAG代表平移作用,其值取决于河网的地貌条件,可通过河网地貌推求。
大洪水汇流速度快,LAG=?
⋯⋯;小洪水汇流速度慢,LAG=?
⋯⋯。
第7章枯季径流预报与旱情分析
1.枯季:
流域内降雨量较少,通过河流断面的流量过程低落而稳定的时期。
2.旱情:
在作物生育期内,耕作层土壤水分得不到降水、地下水和灌溉水的适量补给,土壤供水不断消耗,农作物从土壤中吸收的水分不能满足正常需水要求,作物体内水分胁迫,生长受到抑制的情势。
3.旱情的主要影响因素:
土壤含水量是分析北方旱情的主要指标。
降雨量与蒸散发能力是南方影响旱情的主要因素。
4.枯季径流来源:
汛末滞留在流域中的蓄水量(地面、地下蓄水量)和枯季降雨。
5.影响枯季径流的因素:
(1)蒸发;
(2)工农业、生活用水;(3)北方冬季积雪、融雪;(4)流域面积、河网密度、地下水。
6.枯季径流退水规律:
由地下水补给的河流,假定地下水蓄水量与出流量之间呈线性关系,则有:
Qg(t)Qg(0)ekgQg(0)egt
由河网蓄水量补给的河流,假定河网蓄水量与出流量之间呈线性关系,则有:
Qr(t)Qr(0)ekrQr(0)ert
第8章水库水文预报
1.了解建库前后河道水力要素和水文特征的变化:
(1)水深与水面面积增大,水面比降变缓,糙率减小;
(2)原河槽两岸的部分陆地变成水面,使径流系数增大,
地下水位抬升;(3)水库淹没区的汇流规律也与天然河