WLm。实际蓄水量也相应分为上下二层,WUt和WLt,Wt=WUt+WLt。并假定:下雨
时,先补充上层缺水量,满足上层后再补充下层;蒸散发则先消耗上层的WUt,蒸发完了再消耗下层的WLt。上层按蒸散发能力蒸发,下层的蒸散发量假定与下层蓄水量成正比,即:
当P?t?WUt?Em?t时
EU?t?Em?t,EL?t?0,E?t?EU?t?EL?t 当P?t?WUt?Em?t时
EU?t?P?t?WU?t,EL?t??Em?t?EU?t?WLt,E?t?EU?t?EL?t (7-4-10) WLm (7-4-9)
在久旱以后,WLt已很小,算出的EL?t已小,这可能不符合实际情况,这时植物根系仍可将深层水分供给蒸散发。
⑶三层模型。该模型把流域蓄水容量Wm分为上、下和深三层,Wm=WUm+WLm+ WDm。实际蓄水量也相应分为上下三层, Wt=WUt+WLt+WDt。前两层蒸散发与二层
模型相同,但只能用到EL?t?C?Em?t?EU?t?的情况,这里C是与深层蒸散发有关的系数,由二层模型,即式(7-4-10),有
EL?t??Em?t?EU?t?WLtWLm
当EL?t?C?Em?t?EU?t?,即当EL?t?C?Em?t?EU?t?,即
WLt?C时,用二层模型。 WLmWLt?C时 WLmEL?t?C?Em?t?EU?t?,ED?t?0
(7-4-11) (7-4-12) (7-4-13) (7-4-14)
当EL?t?C?Em?t?EU?t?且WLt?C?Em?t?EU?t?时
EL?t?WLt,ED?t?C?Em?t?EU?t??EL?t E?t?EU?t?EL?t?ED?t
C值在北方半湿润地区约为0.09~0.12,南方湿润地区一般为0.15~0.20 (均为日数值),也可用实测资料优选。
5.净雨过程的计算
设降雨总历时为T,先确定计算时段Δt,按所划分的时段可得降雨过程P?t~t。用蒸发器实测水面蒸发值(或作修正)计算蒸发能力Em?t~t。由起始流域蓄水量W0,以及b、Wm?WUm,WLm,WDm?、C由实测资料预先分析确定,均为已知值,根据上述已知条件,即可得产流过程。
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6.地面地下净雨的划分
由于地面、地下径流的汇流特性不同,汇流计算要求把总净雨划分为地面净雨过程和地下净雨过程。根据蓄满产流的概念,只需求得稳渗率fc,便可将总净雨划分为地面、地下两部分。
⑴稳渗率fc的计算
按照蓄满产流的概念,仅在蓄满的面积上才有净雨,其中超渗的部分形成地面径流RS, 稳定下渗的部分形成地下径流Rg,这些都能由实测径流过程线分割求得。根据
水量平衡原理,由实测的P、RS和Rg反求fc。
当Pi?Ei??tifc时,产生地面净雨为
Rs,i?Ri?FR,iF?tifc
(7-4-15)
将所有Pi?Ei??tifc的那些时段(设为m)的Rs,i相加,总和应等于这场洪水的地面径流RS
Rs??Rs,i??Ri??i?1i?1mmmFR,iFi?1?tifc
(7-4-16)
由蓄满产流概念,第i时段产流面积FR,i上的降雨(Pi?Ei)全为径流,剩余面积(F-FR,i)上的全为损失,故该时段的流域产流量为
Ri?(Pi?Ei)FR,iF (7-4-17)
上式(7-4-17)代入式(7-4-16),经整理得fc的计算式
?Ri?Rsmfc?i?1mRi?ti?i?1(Pi?Ei) (7-4-18)
式中未知数为fc和m,需通过试算确定。试算方法为
? 参照降雨过程可试设超渗雨时段数m; ? 计算m时段的?Ri和?i?1mRi?ti,代人式(7-4-18),可计算出一个fc;
i?1(Pi?Ei)m? 按此fc检查超渗雨时段和非超渗雨时段,若与假设相符,fc即为所求,否则重新
试算。
对各场洪水计算的fc,综合分析后便可确定流域的fc值。实际工作中,常常会遇到各场洪水的fc变化较大,这主要是流域降雨很不均匀和出现时间不一致造成的。
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【例7-4-1】某流域有一次降雨,如表(7-4-1)第⑵、⑶栏所列,由其流量过程线上求得总径流深R=120.5mm,地面径流深RS=95.7mm,地下径流深Rg=24.8mm,试求fc。
①从降雨径流相关图上求得各时段净雨深Ri,如表中第⑷栏,其总和与实测的总 径流深正好相等,如果不等,则应以与实测值为准修正。
②根据降雨强度的大小变化情况,设超渗雨时段为1~5时段,即m=5,将表中有关数值代入式(7-4-18),得
?Ri?Rs?m fc?i?1Ri?tii?1(Pi?Ei)?m119.0?95.7?2.3mm/h
10.11③按各时段的fc?ti与(Pi?Ei)对比,超渗雨时段正是1~5时段,其它为非超渗雨时段,与假设相符,故fc?2.3mm/h即为所求。
(2)地面地下净而的划分
fc确定之后,按下述方法划分地面、地下净雨。
? 当fc?ti?Pi?Ei时 地下净雨
地面净雨
Rg,i?Ri Rs,i?0
(7-4-19)
? 当fc?ti?Pi?Ei时 地下净雨
地面净雨
【例7-4-2】 由例7-4-1计算的结果,如表(7-4-1),按fc?2.3mm/h,求地面、地下净雨过程。
首先按fc?2.3mm/h,计算各个时段的fc?ti,如表(7-4-1)中第⑺栏所示;然后由(Pi?Ei)对比,判别那些时段的降雨是超渗雨还是非超渗雨,分别按式(7-4-19)fc?ti与
或式(7-4-20)计算地下净雨 和地面净雨过程,见表(7-4-1)中第⑻、⑼栏。
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Rg,i?Ri?tifc Pi?EiRs,i?Ri?Rg,i
(7-4-20)
表(7-4-1) 计算fc及划分地面地下净雨举例
复习思考题
1.蓄满产流模型认为,在湿润地区,降雨使包气带未达到田间持水量之前不产流。(T) 2.按蓄满产流的概念,仅在蓄满的面积上产生净雨。(T)
3.按蓄满产流的概念,当流域蓄满后,超渗的部分形成径流,该部分径流包括地面径流和
地下径流。(F)
4.对流域中某点而言,按蓄满产流概念,蓄满前的降雨不产流,净雨量为零。(T) 5.净雨强度大于下渗强度的部分形成地下径流,小于的部分形成地面径流。(F) 6.下渗容量(能力)曲线,是指[b] a、降雨期间的土壤下渗过程线
b、充分供水条件下的土壤下渗过程线 c、充分湿润后的土壤下渗过程线 d、下渗累积过程线
7.在湿润地区,当流域蓄满后,若雨强i大于稳渗率fc,则此时下渗率f为[c] a、f>i b、f=i c、f=fc d、f 8.在湿润地区用蓄满产流法计算的降雨径流相关图的上部表现为一组[b] a、间距相等的平行曲线 b、间距相等的平行直线 c、非平行曲线 d、非平行直线 9.决定土壤稳定入渗率fc大小的主要因素是[d] a、降雨强度 b、降雨初期的土壤含水量 c、降雨历时 d、土壤特性 10.以前期影响雨量(Pa)为参数的降雨P径流R相关图P~Pa~R,当P相同时,应 16
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