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暴雨径流关系

2020-04-09 21:00

暴雨与所产生的径流在数量上的对应关系。暴雨径流关系可用来从暴雨资料推求径流,或插补延长径流系列,以满足设计洪水计算和洪水预报的需要。暴雨径流关系的推求,常用相关法直接建立暴雨径流关系曲线,也可用间接的扣损法。后者多用下渗曲线法和平均损失率法,此外,还可使用产流模型法。

暴雨径流关系曲线法

简单的暴雨径流关系是用暴雨量(P)和其对应的径流量(R)直接建立相关,可采用直线相关或曲线相关。最简单的关系是两者的固定比例,即径流系数α=R/P,在流域或工程的规划阶段有时采用。有效的改进办法是增加某些影响因素作参数。最重要的影响因素是前期土壤湿度,以前期土层蓄水量表示,在有土壤含水量测验的流域可以采用。作为一个替代指标,最常用的是前期影响雨量指标(Pa),只要有流域雨量观测,即可进行计算。1951年,科勒(M. A Kohler)和林斯雷(R. K. Jr Linsley)给出Pa的计算公式为

式中,Pt为本次降雨前第t天的降雨量;bt=Kt;K为土壤水消退系数;t值一般取20~30d,或自雨季开始连续演算,不限天数。在降雨量较大和影响土层较深的情况下,也可按不同土壤层次(一般取两层)计算Pa值,但分层的K值不同,可通过土壤水资料分析优先确定。理论上,Pa值不应大于影响土层的最大蓄水量(或称最大初损,记作Im)。当计算的Pa大于Im时,即令Pa=Im。Im与影响土层深度的K值相对应,应同时分析确定。

一次暴雨洪水的径流深(R),在数值上等于净雨深,可自实测径流过程线割除基流后求得。用Pa作参数建立的暴雨径流关系曲线(如图)具有下列特性:①曲线处于45°线和P坐标轴之间,表明R值永远小于P值。②Pa值相同时,P愈大,dP/dR愈小,并以dP/dR=1为下限。③P值相同时,Pa愈大,R愈大;Pa→Im,P→R。

降雨强度或降雨历时(tR)、产流面积系数(CF)和季节(M)等因素,有时也显著地影响R值,此时除Pa外,还可增加这些因素为参数,建立暴雨径流合轴相关图。

以Pa为参数的暴雨径流关系示意图

下渗曲线法和平均下渗率法

用扣损法推求径流,常用下渗曲线法或平均下渗率法,后者是前者的一种简化处理方法。从降雨过程扣除下渗过程,即可求得净雨过程。这类方法多用于土层较厚的干旱、半干旱地区。

产流模型法

将形成暴雨径流的各种因素,如降雨、蒸发、截留、下渗、地表径流、壤中流和地下水等,以产流的物理机制为指导,建立概念性水文模型,进行流域的产流计算。本法主要用于暴雨洪水预报和产流量预报。

中国各省(自治区、直辖市)编有《暴雨径流查算图表》,可供查用。

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