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3 产汇流联合模型法分割地面地下径流
产流和汇流是径流形成的一个统一体.是紧密相连和相互制约的两个过程,分割地面地下径流时自然应将二者结合起来进行,以保持它们间的相互协调和平衡,这将比仅按流域出口实测的径流过程进行分割来得合理。按照这一原理,可依如下的方法分割地面地下径流过程。
3.1 计算流域产流过程
根据流域的具体情况,可采用适当的流域产流模型,如蓄满产流模型、下渗容量分布曲线计算产流的模型等,由降雨计算净雨.但务必注意:采用的产流模型应能同时计算地面和地下净雨,这是因为计算的总净雨深必须与实测的总径流深相平衡,以保证进一步计算的地面、地下净雨深的正确性。文献[1]和文献[2]所推荐的产流模型都具有这种功能,可依流域的具体条件选用。
3.2 计算地下径流过程
求得地下净雨过程后,由地下水体的水量平衡方程和汇流模型:
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可解得地下径流计算方程为
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式中:Qt,Qt+Δt分别为t时刻和t+Δt时刻的地下径流流量,m3/s;Rg为t至t+Δt时段的流域地下净雨深,mm;F为流域面积,km2;τt、τt+Δt分别为Qt、Qt+Δt的流域地下径流汇流时间,h;0.278为单位换算系数。
式(7)的右端隐含有Qt+Δt,解算颇为繁琐.实际上,当计算时段Δt内Q变化不大时,τ基本不变,可近似取τt+Δt=τt,从而得到实用的地下径流计算模型为
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地下净雨——重力下渗的垂向水流,从地面补给地下水体时,若地下潜水埋藏较浅,如湿润多雨地区,可直接把它作为地下水体的补给过程,由上式推求地下径流过程;但对于半湿润和半干旱地区,因地下水埋藏较深,重力下渗的雨水要经过一段时间才能到达潜水面,此时,应将地下净雨滞后一段时间,作为补给地下水体的过程进行演算。滞后时间可通过优选确定。
应用式(9)对高坞溪的地下径流过程进行模拟,结果与实测的地下径流过程非常吻合,作为实例,如图2所示。
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图2 高坞溪模拟、实测地下径流过程线比较
3.3 地面地下径流分割
现以蓄满产流模型为例说明如下:①用蓄满产流模型计算一场降雨的总净雨过程,其总量应与该次降雨形成的总径流深相等;②设一稳渗率fc,计算地下净雨过程Rg·t和地面净雨过程;③由地下净雨过程用式(9)计算地下径流过程,若与该次实测的洪水退水过程的尾部相吻合,且由此分割的地面径流深与产流计算的地面净雨深基本相等,则计算的地下径流过程便是该次洪水的地面地下径流分割线,所设的fc即是要求的稳渗率。否则,可重设fc求地下净雨和地下径流过程,直至满足上述要求为止。图3、图4便是桃西流域和黎樟峰流域根据该法划分地面、地下径流和计算fc的几个实例(它们的τ0=15h,m=0.8,A=2836)。
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图3 桃西流域地面地下径流分割实例
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图4 黎樟峰流域地面地下径流分割实例