暴雨水文过程线显示降雨后河流流量的变化。降雨通常画成柱状图,流量画成曲线,所以每个问题都要读对应的特征。
本课接在追踪地貌序列之后,并用到河道横截面中的流量概念。它属于河流与排水。
水文过程线有哪些部分?
- **基流(baseflow):**暴雨前的稳定流量。
- **上升段(rising limb):**曲线上流量增加的部分。
- **峰值流量(peak discharge):**曲线的最高点。
- **下降段(falling limb):**流量减少的部分。
- 滞后时间(lag time):从降雨峰值到流量峰值的时间。
怎样求滞后时间?
- 找出最高的降雨柱,读出它在横轴上的时间。
- 找出流量曲线的最高点,读出它的时间。
- 相减:较晚的时间减去较早的时间。
- 写上单位,通常是小时。
例题详解
以下数字都是为练习而设的虚构数据。表格给出暴雨后每两小时的流量。最高的降雨柱出现在第 6 小时。
| 小时 | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 流量(m³/s) | 2 | 2 | 3 | 6 | 14 | 28 | 21 | 12 | 7 | 4 |
**问题 1,基流:**降雨前,流量为 2 m³/s。
问题 2,峰值流量及其时间:最高值是第 10 小时的 28 m³/s。
**问题 3,滞后时间:**降雨峰值在第 6 小时,流量峰值在第 10 小时。滞后 = 10 − 6 = 4 小时。
**问题 4,流量上升了多少?**高出基流的量为 28 − 2 = 26 m³/s。
**问题 5,上升段的上升速率:**从第 6 小时到第 10 小时,流量从 6 增加到 28,即 4 小时内增加 22 m³/s,所以 22 ÷ 4 = 每小时 5.5 m³/s。
**检查:**6 + 22 = 28,10 − 6 = 4。数值与表格吻合。
**问题 6,描述下降段:**峰值之后,流量在 8 小时内从 28 降到 4 m³/s。下降比上升慢,因为水还在继续从坡地和土壤中排出。
怎样用滞后时间比较流域?
滞后时间短、峰值又高又陡,表示水很快到达河流。这与柏油路等不透水表面、陡坡或饱和土壤相符。滞后时间长、峰值较低,则与透水土壤、缓坡或能截留雨水的植被相符。
措辞要小心。水文过程线与这些原因相符,但不能单独证明其中某一个。请使用“显示”和“与……相符”这类说法,并写出你还需要什么资料才能确定。
要留意的错误
错误答案:“滞后时间是 10 小时,因为流量峰值出现在第 10 小时。”
学生读出流量峰值的时间就停下了。滞后时间是两个时间的差。
第 10 小时只是峰值出现的位置,不是从降雨峰值算起所花的时间。正确答案是 10 − 6 = 4 小时。
第二个常见失误,是从降雨开始算起,而不是从降雨峰值算起。请确认题目用的是哪个降雨时间点,并写在减法旁边。
自我检测
所有数据都是虚构的。
1. 降雨峰值在 09:00,流量峰值在 10:30。滞后时间是多少?
查看答案
10:30 − 09:00 = 1 小时 30 分钟(1.5 小时)。
2. 流域 A 的滞后时间为 1 小时,峰值为 40 m³/s。流域 B 的滞后时间为 4 小时,峰值为 15 m³/s。哪一个更可能有较多的不透水表面?你有多大把握?
查看答案
流域 A 与较多不透水表面更相符,因为水更早到达河流,峰值也更高。仅凭图无法确定,因为坡度、土壤湿度和降雨量也可能不同。
3. 基流为 3 m³/s,峰值流量为 24 m³/s。峰值比基流高多少?
查看答案
24 − 3 = 21 m³/s。
下一步
接下来请根据所给证据评估与洪水有关的说法,练习判断数据能证明什么、不能证明什么。用地图比例尺、等高线与坡度练习加强对坡度的阅读,用统计与分布探索工具求平均值。然后做综合练习题。
过程线最容易错在读错时间点。一对一线上地理补习的老师可以陪你练习,找准降雨峰值和流量峰值。