径流概念与计算

第6节河川径流一、基本概念河系：河流水系的简称，它由干流和大大小小的支流交汇而成。河网密度：流域内河流的总长度与流域面积的比值。单位：km/km2。流域形状系数：式中：A为流域面积（km2）；L为自流域出口至最长河流的河源附近分水线按直线量取的流域长度（km）。2LARf•径流：由流域上降水所形成的、沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地流动的水流。•径流形成过程：从降水到达地面至水流从流域出口断面流出的物理过程。二、径流形成过程降水蒸散发植物截留不透水面填洼及地面滞蓄土壤蓄水地下水蓄水深层地下水坡面流壤中流地下水流河流蓄水流域出流1流域蓄渗过程蒸散发、截留、填洼、入渗、产流。损失量：蒸散发量、植物截留量、土层中的持水量及部分填洼量。净雨量/径流量/产流量：降雨量与损失量之差。包括坡面径流、壤中径流和地下径流。二、径流形成过程•流域蓄渗过程植物截留量：与降水量、植被类型及其结构、郁闭程度有关。SMAX=0.935+0.498×LAI-0.00575×LAI2式中：SMAX为最大截留能力（mm），LAI为叶面积指数。CINT=SMAX×[1-e-(1-p)×PCUM/SMAX]式中：CINT为累积截留量（mm）；PCUM为累积降雨量（mm）；p为系数（1-0.046*LAI）。填洼量RETRAIN=0.329×RR+0.073×RR2-0.018×RR×S式中：RETRAIN为地表填洼量（cm）。•坡地汇流过程坡面漫流：雨水在坡面上呈片状、细沟状运动的现象。•坡地汇流过程坡面漫流的形态：层流：当流速较小时，各流层的液体质点都有条不紊的运动，互不混杂。紊流：当流速较大时，各流层的液体质点形成涡体，互相混掺。谢才公式：v=CR½J1/2曼宁公式：v=1/nR2/3J1/2水流流态的判别－－雷诺数（Reynolds）Re=V×R/式中：v为流速，R为水力半径，为运动粘滞系数。对于明渠流而言，当Re=500时为层流，大于500时为紊流。坡地汇流过程：壤中流和地下径流：它们属于多孔介质中的水体流动，服从Darcy定律。河网汇流过程：各种径流成分经过坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集的过程。河网汇流过程：河网调蓄作用三、径流度量方法•流量Q：单位时间内通过河流某一断面的水量。单位m3/sQ=A×V式中：A为过水断面面积（m2）；V为过水断面的平均流速（m/s）。•径流量W：一定时期内通过河流某一横断面的总水量。单位：m3。•径流量WTdttQWQT0)(式中：Q（t）为t时刻流量（m3/s）；T为计算历时（s）。•径流深R：径流量均匀地铺在整个流域面积上所相当的水层深度。单位：mm。径流深R：R＝W/（1000A）式中：W径流量（m3）；A为流域面积（km2）。径流模数M：流域出口断面流量与流域面积之比值。单位：m3/（s.km2）。•径流模数MM＝Q/A•径流系数：某一时期内的径流深与相应的流域平均降雨深的比值。取值范围为0～1。三、影响径流的因素1气候因素降水、蒸发、气温、风、湿度等。2流域下垫面因素地理位置：如纬度、距海远近等。地貌特征：山地、丘陵、盆地、平原等。地形特征：坡度、坡向等。地质条件：构造、岩性。植被特征：类型、分布、水理性质等。3人类活动影响作业；1某闭合流域面积为21901km2，多年平均降水量为476.1mm，多年平均径流深为66.1mm。试求多年平均年蒸发总量，并计算其多年平均径流系数和蒸发系数。2某流域内有1个雨量站，流域附近有3个雨量站，各站次降雨量及面积权重如下表。试用算术平均和泰森多边形计算流域平均雨量。雨量站ABCD雨量（mm）10.220.830.440.6面积权重0.280.190.390.143、根据表中数据，用Thornwaite方法计算济南、西安和银川三站的潜在蒸发量，并计算各站的干旱指数。DayLengthAdjustingFactor123456789101112西安0.8770.8501.0301.0901.2031.2031.2231.1601.0300.970.8670.857济南0.8630.8431.0301.101.2171.2271.2471.1671.0370.9630.8430.830银川0.850.841.031.1051.231.241.2551.1751.040.960.840.825123456789101112西安-0.432.187.9514.1319.3924.8126.3325.3319.3913.806.780.87济南-0.961.347.9615.5921.9926.4027.426.2821.6615.958.151.36银川-8.43-4.852.7610.7517.2321.3023.2921.5616.029.241.06-6.29各站月平均气温4.某水文站有40年观测资料，多年平均流量为Q0＝830m3/s。其控制流域面积为A＝1200000km2，多年平均流域面雨量P0＝770mm。试计算该水文站控制流域的多年径流量、多年平均径流深、多年平均径流模数和多年平均径流系数。5.根据表中数据，绘制降水累积曲线和降水过程直方图，并确定10min、20min和30min最大降雨强度(降水单位要求为mm)。T（min）0510152025303540Rainfall（in）-0.070.200.250.220.210.160.120.03