13.4.4.3高原湖区产流量估算高原湖泊，如云南的滇池，一般是亏水的，即湖面的降水量小于湖面的蒸发量，湖泊本身要消耗其上游的来水。......
2023-08-23
流量差值产、汇流计算及水资源评价
【摘要】：根据暴雨的空间分布与汇流的地区特性，结合水文站点的分布情况与现有的产、汇流作业预报方案，在三峡以上流域，将龙街以下60万km2，划分为若干个区，并推算分区出口的流量差值过程，分区称为单元汇流区，见表10.14。表10.14长江宜昌以上流域单元产、汇流表续表单元汇流区流量差值过程计算。
在可能最大暴雨计算中往往采用当地典型暴雨放大、典型年组合或典型年组合放大等方法。这些典型暴雨或组合暴雨系列都是实测的，相应每次洪水也有实测资料，根据线性汇流概念，可能最大暴雨形成的洪水过程QPMP（t）是由两部分叠加而成；一部分是典型暴雨或各次暴雨未组合时原来产生的洪水叠加成的组合洪水过程Q组（t）；另一部分是放大增加的净雨或组合导致各次暴雨前期影响雨量改变而增加的净雨ΔR（t）产生的流量过程ΔQ（t）。前者是实测的洪水过程，只有后者是计算的，这样，就使产汇流的计算误差局限在占组成很小的ΔQ（t）的计算范围内，从而提高整个可能最大洪水的精度。
式中：t为时程；ξ为积分变量；ΔR（t）为净雨过程差值，ΔR（t）＝RPMP（t）－R实（t）；RPMP（t）为由PMP产生的净雨过程；R实（t）为由实际典型暴雨产生的净雨过程；U（t）为单位线或汇流曲线。
10.3.3.1 净雨差值ΔR（t）的计算
（1）当可能最大暴雨由一场实测典型暴雨放大求得时，分别按实测典型暴雨过程及其前期影响雨量与可能最大暴雨过程及其设计条件下采用的前期影响雨量，根据流域降雨～径流关系得出典型暴雨、可能最大暴雨产生的净雨过程R典（t）及RPMP（t），并求得净雨差值ΔR（t）。
（2）当可能最大暴雨由组合暴雨（或组合并放大）法求得时，先将用于组合的各场实际典型暴雨，分别根据其实际的前期影响雨量，求出各典型暴雨的净雨过程，并按已定的组合时序排列成一个净雨过程R典（t），然后根据由各场暴雨组合（或组合放大）而成的可能最大暴雨过程PPMP（t）及给定的设计前期影响雨量，从第一场暴雨开始，根据流域的降雨—径流关系，求得可能最大暴雨的净雨过程RPMP（t），最后求出净雨差值ΔR（t）＝RPMP（t）－R典（t）。
然后将净雨差值过程采用单位线或长办汇流曲线，推算至出口断面的流量差值过程与暴雨未组合前产生的实测出口断面的洪水叠加，即得设计断面的可能最大洪水QPMP（t）。
10.3.3.2 算例
以三峡枢纽1954年典型替换法为例，采用分区差值产汇流法推求可能最大洪水。
三峡以上流域面积为100万km3，其中金沙江龙街以上，集水面积为42.2km2，长江河源—石鼓站，集水面积约为23万km2，占宜昌以上流域面积的1／4弱，海拔约为4000～6000m，雨量稀少，极少发生暴雨，因而承雨面积虽大，但对宜昌洪水的组成来说，也只能起着供给基流的作用。而石鼓—龙街区间，集水面积约为19万km2，属非暴雨区与暴雨区的过渡地带，雨量亦不大，加之雨量资料缺乏，进行雨洪产、汇流推算也有困难。因此，龙街以上，不考虑暴雨组合与产、汇流推算，而是直接采用组合暴雨相应时间的龙街洪水流量过程。为此，三峡可能最大洪水的产、汇流计算，仅限于龙街—宜昌约为60万km2的暴雨区域。
（1）产、汇流分区。龙街至宜昌降雨分布极不均匀，影响暴雨损失的下垫面诸因素变化很大，这就必然综合导致产流特性在地区上的差异十分悬殊。在雨洪推算中，根据流域特性及支流分布情况，划分为若干个区，分区进行产流计算和汇流推算，是合理而可行的途径。
根据暴雨的空间分布与汇流的地区特性，结合水文站点的分布情况与现有的产、汇流作业预报方案，在三峡以上流域，将龙街以下60万km2，划分为若干个区，并推算分区出口的流量差值过程，分区称为单元汇流区，见表10.14。
以完整流域作为单元汇流区的有6个：嘉陵江、岷江、沱江、横江、赤水与綦江；龙街至宜昌干流未控区间的单元汇流区有8个：龙街—巧家、巧家—屏山、屏山—李庄、李庄—泸县、泸县—朱沱、朱沱—寸滩、寸滩与武隆—万县、万县—宜昌；为了与现有乌江的预报方案配合，另外分为3个单元汇流区，共计17个单元汇流区。
通常雨洪推算单元区，既是单元汇流区，又是单元产流区。为了提高产流计算的精度，一个单元汇流区包括几个单元产流区。单元产流区只进行产流推算，而不作汇流推算，它按暴雨的空间分布情况和产流特性，考虑作业预报方案中是否具备降雨～径流关系而划分的。三峡可能最大洪水的推算中，对面积最大的单元汇流区嘉陵江流域又分为12个单元产流区，见表10.14。
表10.14 长江宜昌以上流域单元产、汇流表
续表
（2）单元汇流区流量差值过程计算。首先根据汇流区所属每个产流区内参加组合的各次暴雨及其组合前、后的不同的前期影响雨量，通过各自的降雨—径流关系，得出各产流区组合的净雨差值过程，从而得出汇流区平均净雨差值过程ΔR（t）；然后用汇流区的单位线推算出汇流区出口的流量差值过程ΔQ（t）。其中岷江、沱江、嘉陵江3个单元汇流区，因面积大，单位线推流可能产生较大的误差。从产、汇流概念看，一次暴雨因前期产流条件的改变，导致净雨量或地表径流量的改变，比之于净雨历时及其时程分配的变化大得多，特别是对地表洪水的时程分配及其历时的改变更大。因此，可以认为，一次暴雨，由于前期影响雨量改变，只是次净雨量的增大（或减小），而净雨的逐日分配过程基本上不变，地表洪水的逐日分配过程更无多大变化。基于这样考虑，就可将可能最大暴雨中参加组合的各次暴雨所产生的净雨总量，与未组合时各次暴雨相应的实测洪水的地表径流总量倍比数，来修正各次实测洪水地表流量过程，并将它们按组合时序依次相加，从而得到单元汇流区出口可能最大洪水的地表流量过程，再将它与本区出口实测的典型年洪水的地表流量过程相减，即得本单元汇流区的净雨差值过程所产生的流量差值过程。此方法表达计算式如下
式中：Q实j（t）为单元汇流区出口第j次暴雨组合前原来产生的实测洪水流量过程；Kj与tj分别为单元汇流区出口第j次实测洪水的放大系数与参加组合的时间；Q典表（t）为单元汇流区出口，典型年洪水的地表流量过程；T实j为第j次实测洪水的总历时；S与j分别为参加组合的洪水总次数与组合的次序。
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2023-08-23
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