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2023-08-23
水文分析计算与水资源评价：等值线绘制
【摘要】：调整修改径流等值线，直至误差符合要求。闭合度的计算式为图13.9汉中地区用新法绘制的陆面蒸发等值线图图13.10汉中地区用传统法绘制的陆面蒸发等值线图图13.11汉中地区用新法绘制的径流深等值线图图13.12汉中地区用传统法绘制的径流等值线图式中：Y′为实测径流深；Y为正常径流深。等值线以正常径流深绘制，将岩溶区以闭合度分区。径流等值线绘制方法改进。径流等值线合理性检查有下列方式。
径流等值线的绘制，是选择区域内集水面积在300～5000km2的中小流域流量站，将实测的径流深数值，点绘于集水面积的重心处，然后将区域内各径流深值按线性内插原理并考虑地形等因素勾绘成等值线，这是当前普遍使用的绘制方法。以下将简述特殊地区径流等值线的绘制方法。
（1）水网地区。面积较大的水面与丘岗或陆地水田的径流等值线，原则上应分开绘制，即陆面与水面的等值线可以不连续。
（2）坡水平原区。坡水平原区一般没有流量测验资料，区内渠系纵横，难以划分流域界线。例如成都平原，下游有流量控制站，可测得径流总量。采用经验公式（例如采用凯江公式）。把区内雨量点的陆面蒸发计算出来，求得点径流，绘制径流等值线。将等值线计算的径流量与实测总径流进行比较，如有误差可作适当修正。由于凯江蒸发公式完全适用于成都平原，计算的成果甚为满意。
（3）小流域径流资料短缺地区。在县级水资源评价时，有的地区缺少水文站，但通常都有多个雨量站，利用雨量站和气象站的资料，选用与高程有关系的凯江蒸发公式，计算县内不同高程的雨量站处的点陆地蒸发量，求得点径流量后绘出径流等值线，可显示出县内各乡、镇的径流量分布。根据陕西省的汉中地区、重庆市和云南省的金星河的实践证明，此法应用较为成功。
（4）岩溶区。岩溶区往往流域不闭合、水量不平衡，因此绘制径流等值线不宜用常规方法。
一种方法是利用较大流域的降水（P）和径流（R）资料，先粗略绘制（P－R）等值线及α（＝R／P）等值线。再利用降水、蒸发、径流系数三张图的网格点，求出相应的径流R1＝P－E陆，R2＝αP，并绘制等值线，且以较大流域水文站的径流量为控制（因较大流域水量一般接近平衡）。调整修改径流等值线，直至误差符合要求。
另一种方法是根据调查资料，定出流域的闭合度及较大流域的正常径流深。闭合度的计算式为
图13.9 汉中地区用新法绘制的陆面蒸发等值线图 （蒸发量 单位： mm ）
图13.10 汉中地区用传统法绘制的陆面蒸发等值线图 （蒸发量 单位： mm ）
图13.11 汉中地区用新法绘制的径流深等值线图 （单位： mm ）
图13.12 汉中地区用传统法绘制的径流等值线图 （单位： mm ）
式中：Y′为实测径流深；Y为正常径流深。
等值线以正常径流深绘制，将岩溶区以闭合度分区。使用时既考虑闭合分区，又考虑正常径流量，两者联合应用。
（5）径流等值线绘制方法改进。由中小流域实测径流深点绘于流域的重心处所勾绘出的等值线是代表流域的面径流深，降水量等值线代表点雨量，二者不一致，应用此降水等值线（P）和径流等值线（R）来推求的蒸发等值线（E）是不尽合理的，为使降水与径流要素完全一致，这里提出改进径流等值线绘制的方法。
20世纪80年代，利用当地的气象资料，用凯江公式估算出各雨量站的陆面蒸发，求出各雨量点的径流量。如汉江上游用传统方法绘制的陆面蒸发只有两条线，而用改进后的方法可绘出6条线，径流等值线比传统方法多出几个高值中心，形状也改变了。新法算得的总水量与实测值比较误差仅为2.2%，如图13.9、图13.10、图13.11、图13.12所示。
上述利用陆面蒸发公式的作法，精度虽有提高，但尚嫌繁琐，设想更为简单实用的方法。
一般情况下，径流系数是随高程增加，可以利用已有的资料推算出其随高程的增量，如陕西喜神坝河为0.0175／100m，云南金星河为0.0545／100m，如图13.13所示。
图13.13 高程与径流系数关系线
根据各雨量站位置高程计算出流域平均高程，再算出各站与平均高程的高差，从而算得径流系数增减值。以各站实测降水量计算出流域平均降水量，并除以实测径流量求得流域平均径流系数，再以此结合其增减值求得各雨量站的径流系数。最后以各站的降水量乘以各站的径流系数算出各站的径流量。
【例13.1】 汉江上游喜神坝河，流域面积为84.3km2，流域平均高程为940m，流域内有4个雨量站。控制站为江西营水文站。试推求4个雨量站的点径流量。流域的水文基本情况见表13.7，计算成果见表13.8。
（6）等值线的合理性检查。径流等值线合理性检查有下列方式。
表13.7 江西营站断面以上流域基本情况
1）点线误差检查。主要依据测点的数值与等值线的偏离误差保证率及其最大误差是否符合以下要求。
表13.8 江西营站以上流域点径流计算成果表
误差σ＜5%，保证率80%；
误差σ＜10%，保证率90%；
误差σmax＜20%，保证率100%。
2）等值线量算值与流域控制站的误差检查，也要符合上述误差要求。
3）直接量算与间接量算对照检查。分区直接用径流等值线图量得的数据，与用降水等值线和陆面蒸发等值线量算后的差值，其误差要符合要求。
4）直接综合检查，在降水（P）、径流（R）、蒸发（E）和径流系数（α）四张等值线图上，均匀取一定位置读出P、E、α值，计算其误差使之符合要求，即
5）三要素间消长关系检查。降水（P）、径流（R）、蒸发（E）和径流系数（α）四张图的高低值中心，一般要符合表13.9，（表中⊕代表高值中心，⊖代表低值中心）。即降水、径流和径流系数为高值中心时，蒸发必为低值中心，反之亦然。
表13.9 降水（P）、径流（R）、蒸发（E）和径流系数（α）关系
6）利用等值线原理检查。两条等值线一般不能相交，从等值线的高值到低值，或从低值到高值，中间一定要通过较宽的过渡带。
7）根据地形情况检查。由于地形直接影响降水和径流，故一般等值线应与地形起伏、山脉走向一致。一般等值线不应横穿大山脉，并应与水汽输送方向协调一致等。
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