【正文】 響示意圖(a)地形抬升F(b)喇叭口地形內(nèi)氣流輻合。田間持水量是劃分土壤持水量與向下滲透水量的重要依據(jù),對水文學(xué)有重要意義。下滲不僅直接決定地面徑流量的大小,同時也影響土壤水分的增長,以及表層流與地下徑流的形成。通常用下滲率或下滲能力隨時間的變化過程來定量描述土壤下滲規(guī)律,如圖227所示的下滲能力隨時間的變化過程線,稱為下滲能力曲線,簡稱下滲曲線,并以f（t）~t表示,第五節(jié) 蒸發(fā)蒸散發(fā):是水文循環(huán)中自降水到達地面后由液態(tài)或固態(tài)轉(zhuǎn)化為水汽返回大氣的階段。 土壤蒸發(fā):蒸發(fā)面為土壤表面時稱為土壤蒸發(fā)。第六節(jié) 徑 流徑流:是指降水所形成的,沿著流域地面和地下向河川、湖泊、水庫、洼地等流動的水流。徑流的形成是相當(dāng)復(fù)雜的過程,為便于分析一般把它概括為產(chǎn)流過程和匯流過程兩個階段。凈雨在降雨結(jié)束時就停止了,而徑流卻要延長很長時間。流域的損失過程,如圖234所示。在這一階段,流域?qū)涤赀M行了一次再分配。河槽調(diào)蓄作用:坡地水流進入河網(wǎng)后,使河槽水量增加,水位升高,這就是河流洪水的漲水階段。水文中常用的流量還有:日平均流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量及指定時段的平均流量。將徑流量平鋪在整個流域面積上所得的水層深度,記為R,以mm計。F流域面積,km2。【例21】某水文站流域面積F=54500km2,多年平均降雨量F=1650mm,多年平均流量=1680m3/s。它是反映水資源和江河、湖泊、水庫等水體水量變化的基本數(shù)據(jù),也是河流最重要的水文特征值。第七節(jié) 水文數(shù)據(jù)處理水文數(shù)據(jù)處理的工作內(nèi)容包括:收集校核原始數(shù)據(jù)。編制處理說明書。叫制各種水文特征的等值線圖及各徑流特征的經(jīng)驗公式叫依據(jù)的小河數(shù)據(jù)少,當(dāng)利用手冊及圖集估算小流域的徑流特征值時,應(yīng)根據(jù)實際情況。 第四章 水文統(tǒng)計三、頻率設(shè)事件A在n次試驗中出現(xiàn)了m次，則稱 （4—2－2）為事件A在n次試驗中出現(xiàn)的頻率。 均值 均值表示系列中變量的平均情況。0，若CS＞0，稱為正偏；若CS＜0，稱為負偏，如圖4－3—2所示。圖4—4—2 頻率格紙橫坐標(biāo)的分割（說明：先繪出曲線，再顯示出箭頭并閃動，最后繪出曲線。當(dāng)CS等于CV的一定倍數(shù)時,PⅢ型頻率曲線的模比系數(shù)KP =,也已制成表格,見附表2“皮爾遜Ⅲ型頻率曲線的模比系數(shù)KP值表”。在水文計算中還有一種經(jīng)驗頻率曲線, 是由實測資料繪制而成的, 它是水文頻率計算的基礎(chǔ), 具有一定的實用性。 圖4—4—4 水文系列按大小排列示意圖 （說明：從左至右，一條一條地顯示出來。為此，提出用理論頻率曲線來配合經(jīng)驗點據(jù)，這就是水文頻率計算適線（配線）法。根據(jù)研究問題的性質(zhì)不同，頻率P與重現(xiàn)期T的關(guān)系有兩種表示方法。一、目估適線法目估配線法的作法與步驟目估配線法又稱目估適線法，是以經(jīng)驗頻率點據(jù)為基礎(chǔ)，給它們選配一條符合較好的理論頻率曲線，并以此來估計水文要素總體的統(tǒng)計規(guī)律。以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，即可得到頻率曲線。（6）求指定頻率的水文變量設(shè)計值。）（2）變差系數(shù)cv對頻率曲線的影響為了消除均值的影響，我們以模比系數(shù)K為變量繪制頻率曲線，如圖4－6—2所示。）（3）偏態(tài)系數(shù)cs對頻率曲線的影響圖4－6—3表示cv=。合理分析計算設(shè)計洪水，是水利水電工程規(guī)劃設(shè)計中首先要解決的問題。 設(shè)計時根據(jù)建筑物級別選定不同頻率作為防洪標(biāo)準(zhǔn)。 第二節(jié) 設(shè)計洪峰流量及設(shè)計洪量的推求 由流量資料推求設(shè)計洪峰及不同時段的設(shè)計洪量，可以使用數(shù)理統(tǒng)計方法，計算符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值，一般稱為洪水頻率計算。一般認為，資料年限較長，并能包括大、中、小等各種洪水年份，則代表性較好。例如，圖9—l中最大1天洪量與3天、5天洪量不屬于同一次洪水。特大洪水中歷史洪水的數(shù)值確定以后，要分析其在某一代表年限內(nèi)的大小序位，以便確定洪水的重現(xiàn)期。由于經(jīng)驗頻率曲線是由有限的實測資料算出的，當(dāng)求稀遇設(shè)計洪水?dāng)?shù)值時，需要對頻率曲線進行外延，而經(jīng)驗頻率曲線往往不能滿足這一要求，為使設(shè)計工作規(guī)范化，便于各地設(shè)計洪水估計結(jié)果有可比性，世界上大多數(shù)國家根據(jù)當(dāng)?shù)亻L期洪水系列經(jīng)驗點據(jù)擬合情況，選擇一種能較好地擬合大多數(shù)系列的理論線型，以供本國或本地區(qū)有關(guān)工程設(shè)計使用。適線法的原則是盡量照顧點群的趨勢，使曲線通過點群中心，當(dāng)經(jīng)驗點據(jù)與曲線線型不能全面擬合時，可側(cè)重考慮上中部分的較大洪水點據(jù)，對調(diào)查考證期內(nèi)為首的幾次特大洪水，要作具體分析。 第三節(jié) 設(shè)計洪水過程線的推求 設(shè)計洪水過程線是指具有某一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水過程線。 放大典型洪水過程線時，根據(jù)工程和流域洪水特性，可選用同頻率放大法或同倍比放大法。 一般按上述條件初步選取幾個典型，分別放大，并經(jīng)調(diào)洪計算，取其中偏于安全的作為設(shè)計洪水過程線的典型。 洪峰放大倍比為： (910) 最大一天洪量放大倍比為： （911） 最大三天洪量中除最大一天外，其余兩天的放大倍比為： （912） 以上說明，最大l天洪量包括在最大3天洪量之中，同理，最大3天洪量包括在最大7天洪量之中，得出的洪水過程線上的洪峰和不同時段的洪量，恰好等于設(shè)計值。 [例9—2]某水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)P＝1％的洪峰和1天、3天、7天洪量，以及典型洪水過程線的洪峰和1天、3天、7天洪量列于表9—8。由于各時段放大倍比值不同，時段分界處出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，可徒手修勻（見圖95）的虛線，最后得所求的設(shè)計洪水過程線。 如果以量控制，其放大倍比為： （914）式中及——以量控制的放大系數(shù)； ——控制時段t的設(shè)計洪量； ——典型過程線在控制時段t的最大洪量。 第五節(jié)人庫設(shè)計洪水 一、入庫洪水的概念 水庫防洪設(shè)計一般是以壩址設(shè)計洪水為依據(jù)。產(chǎn)流計算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下滲、填洼等損失，轉(zhuǎn)化為凈雨過程的計算方法。在我國常稱凈雨量為產(chǎn)流量，降雨轉(zhuǎn)化為凈雨的過程為產(chǎn)流過程，關(guān)于凈雨的計算稱之為產(chǎn)流計算。這里僅介紹目前使用比較普遍和比較成熟的計算方法及其原理。本節(jié)介紹這些要素的分析計算方法。當(dāng)把洪水劃分為兩次時，暴雨也要相應(yīng)地劃分為兩次，且兩兩對應(yīng)，前次暴雨Ⅰ對應(yīng)前面的洪水Ⅰ，后次暴雨Ⅱ?qū)?yīng)后面的洪水Ⅱ，切不可混淆。如圖中的虛線ag以下的水量，它表示如果沒有降雨Ⅰ時，河中仍有持續(xù)的徑流，稱其為“基流”。實用中一般假定流域蒸散發(fā)量E與流域蓄水量W成正比，即 （724）式中，為第t日的流域蒸散發(fā)量（mm）；為第t日開始時的流域蓄水量（mm）； 為流域蓄水容量（mm）；為第t日的水面蒸發(fā)器蒸發(fā)量（mm），一般取E601型或80cm套盆式水面蒸發(fā)器的觀測值；為折算系數(shù)，對一定的蒸發(fā)器和一定的流域，將隨季節(jié)而變化，可參考附近地區(qū)的數(shù)值或通過優(yōu)選求得。流域上各地點的蓄水容量是不同的，可從零變化到點最大蓄水容量，其平均值以表示，稱流域蓄水容量。所以： （731）式中，P為流域平均降雨量（mm）；R為P產(chǎn)生的總徑流深（mm）；E為雨期蒸發(fā)（mm），如降雨時間短可忽略不計。⑴降雨徑流經(jīng)驗相關(guān)圖法的制作 以次降雨量P為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)的徑流深R(Rs)為橫坐標(biāo)，可按對應(yīng)的P、R(Rs)在圖上繪一個點，并把它的值注在點旁，然后按點群分布的趨勢，照顧大多數(shù)點子，繪出以為參數(shù)的等值線，既為P～～R(Rs)三變量相關(guān)圖法。流域上只有蓄滿的地方才產(chǎn)流，故產(chǎn)流期的下滲為穩(wěn)滲率fc，其中下滲至潛水層的部分成為地下徑流，超滲的部分成為地面徑流。用蒸發(fā)器實測水面蒸發(fā)值（或作修正）計算蒸發(fā)能力～t。表（741） 計算及劃分地面地下凈雨舉例時段序號時段長度△ti(h)(PiEi)(mm)Ri(mm)按fc劃分地面、地下凈雨(mm)△tifcRr,iRs,i(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)1521331341115212∑=119∑=620000007414086160合計 初損后損法計算地面凈雨過程初損后損法將下滲損失過程簡化為初損后損兩個階段。 初損、后損示意圖各場暴雨的及并不相同，對于洪水預(yù)報及洪水設(shè)計，應(yīng)通過實測暴雨洪水資料分析它們的變化規(guī)律，然后再依預(yù)報及設(shè)計的具體情況，確定相應(yīng)及，從而進一步由降雨過程推算凈雨過程。圖753湟水西寧～民和區(qū)間初損關(guān)系曲線由于植被和土地利用具有季節(jié)性變化特點，初損量還受到季節(jié)的影響。l 匯流時間τ：流域各點的地面凈雨流達出口斷面所經(jīng)歷的時間。2. 等流時線在地面匯流分析中的應(yīng)用利用等流時線概念，分析圖762流域上不同凈雨情況下所形成的出口斷面地面徑流過程。此時的流量為l 第2時段末t=2時，最初降落在2線上的凈雨在向下流動過程中，沿途不斷地匯集F2上持續(xù)的凈雨，當(dāng)它到達1線位置時，凈雨停止，所以再繼續(xù)向下運動中，將不繼續(xù)匯集雨水。l 多時段凈雨在流域出口形成的地面徑流過程，等于它們各自在出口形成的地面徑流過程疊加。圖771單位線示意圖由于實際的凈雨不一定正好是一個單位和一個時段,所以分析使用時有如下兩條假定。根據(jù)地面凈雨過程及對應(yīng)的地面徑流流量過程線,推算單位線的常用方法有直接分析法和試錯優(yōu)選法等。針對這一問題，目前的處理方法是：分析出不同凈雨強度的單位線，并研究單位線與凈雨強度的關(guān)系。
圖774單位線受暴雨中心位置影響當(dāng)一個流域的凈雨強度和暴雨中心位置對單位線都有明顯影響時，則要對每一暴雨中心位置分析出不同凈雨強度的單位線，以便將來使用時能同時考慮這兩方面的影響。例如在河流防洪搶險中，需要及時預(yù)報出防洪地點即將出現(xiàn)的洪峰水位、流量，以便在洪峰到來之前，迅速加高加固堤防、轉(zhuǎn)移可能受淹的群眾和物資，動用必要的防洪設(shè)施等，把洪水災(zāi)害減小到最低限度。l 冰情預(yù)報：冰情預(yù)報是利用影響河流冰情的前期氣象因子,預(yù)報流凌開始、封凍與開凍日期,冰厚、冰壩及凌汛最高水位等。2. 按預(yù)見期的長短，水文預(yù)報可分為l 短期水文預(yù)報：主要由水文要素作出的預(yù)報l 中長期水文預(yù)報：包括氣象預(yù)報性質(zhì)在內(nèi)的水文預(yù)報預(yù)報的預(yù)見期是指發(fā)布預(yù)報與預(yù)報要素出現(xiàn)的時間間距。(2) 進行作業(yè)預(yù)報:將現(xiàn)時發(fā)生的水文氣象信息，經(jīng)過預(yù)報方案算出即將發(fā)生的水文預(yù)報要素大小和出現(xiàn)時間，及時將信息發(fā)布出去，這個過程稱為作業(yè)預(yù)報。水位(流量)法、合成流量法和馬斯京根流量演算方法。如圖923所示某次洪水過程線上的各個特征點,例如上游2點洪峰水位經(jīng)過河段傳播時間τ,在下游站2’點的洪峰水位,就是同位相的水位?！?圖927 河段時段水量平衡示意圖(GTMcCarthy) 1938年應(yīng)用于美國馬斯京根河流域而得名。聯(lián)解水量平衡方程式（924）和馬斯京根槽蓄曲線方程式（927）,可得馬斯京根流量演算方程: （928）式中： （929）4. 試算法確定x、K值對某一次洪水,假定不同的x值計算Q’,作出S～f(Q’)關(guān)系曲線,其中能使二者關(guān)系成為單一直線的x值即為此次洪水所求的x值,而該直線的斜率即為所求的K值。(2) x值的綜合l 流量比重因素x反映楔蓄對流量的作用外,還反映河段的調(diào)蓄能力。l 為在計算中不漏掉洪峰,選取的Δt最好等于河段傳播時間τ。主要包括兩方面的內(nèi)容:l 由降雨量推求凈雨量。并對方案的預(yù)報精度進行評定和檢驗。圖9210降雨徑流預(yù)報法預(yù)報洪水過程示意圖（動畫）（動畫圖9210，上圖中的雨量每變動一格時，下圖中流量過程相應(yīng)變動完一個過程線，用不同的顏色線表示；） 水文實時預(yù)報方法內(nèi)容提要1. 水文預(yù)報誤差的來源；2. 實時預(yù)報校正方法；3. 遞推最小二乘估計算法。它包括水庫水位～面積關(guān)系曲線和水庫水位～容積關(guān)系曲線，簡稱為水庫面積曲線和水庫容積曲線，是最主要的水庫特性資料。面積曲線反映了水庫地形的特性。其繪制方法是：首先將水庫面積曲線中的水位分層，其次，自河底向上逐層計算各相鄰高程之間的容積。 ——高程間距（m）。Δ表示。這些特征水位和庫容各有其特定的任務(wù)和作用，體現(xiàn)著水庫運用和正常工作的各種特定要求。死水位以下的水庫容積稱為死庫容。（2）保證水電站所需要的最低水頭和自流灌溉必要的引水高程。正常蓄水位與死水位之間的深度，稱為消落深度或工作深度。因此，大中型水庫正常蓄水位的選擇是一個重要問題，往往牽涉到技術(shù)、經(jīng)濟、政治、社會、環(huán)境等方面的影響，需要全面考慮 ，綜合分析確定。當(dāng)出現(xiàn)洪水時，才允許水庫水位超過該水位。若防洪限制水位低于正常蓄水位，則將這兩個水位之間的水庫容積稱為結(jié)合庫容，也稱共用庫容或重疊庫容。該水位至防洪限制水位間的水庫容積稱為防洪庫容。（六）校核洪水位和調(diào)洪庫容當(dāng)遇到大壩校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時，水庫壩前達到的最高水位，稱為校核洪水位。三、水庫的水量損失水庫建成蓄水后，因改變河流天然狀況及庫內(nèi)外水力條件而引起額外的水量損失，主要包括蒸發(fā)損失和滲透損失，在寒冷地區(qū)還有可能有結(jié)冰