匯流系統(tǒng)分析

對流域匯流系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的輸入是凈雨過程，系統(tǒng)的輸出是出口斷面洪水過程，系統(tǒng)的作用是流域調(diào)蓄作用，按照系統(tǒng)術(shù)語，流域出口斷面的洪水過程線又可稱為流域。

對其凈雨輸入過程的響應(yīng)，簡稱流域響應(yīng)。兩者之間的關(guān)系約為：Q(t)=Φ[I(t)] (3-14)。式中，Q（t）為流域響應(yīng)，即出口斷面洪水過程線；I（t）為流域的凈雨輸入過程；Φ為系統(tǒng)算子。

系統(tǒng)算子是表示系統(tǒng)輸入和輸出之間的運(yùn)算關(guān)系。故上式的含義是：對系統(tǒng)輸入I（t）施行一定的運(yùn)算就得到系統(tǒng)的輸出。

流域匯流系統(tǒng)的系統(tǒng)算子取決于流域的調(diào)蓄作用。在dt時段內(nèi)進(jìn)入流域的水量是凈雨量I（t）dt，而流出流域的水量是出流量Q（t）dt，漲洪時，由于I（t）dt>Q（t）dt，段dt內(nèi)流域蓄水量增加，反之落洪時由于I（t）dt

線性流域匯流系統(tǒng)又有時不變和時變之分。如果系統(tǒng)算子中所包含的參數(shù)均為常數(shù)，則稱為線性時不變流域匯流系統(tǒng)，反之，如果系統(tǒng)算子中所包含的參數(shù)至少有一個隨時間而變化，則稱為線性時變流域匯流系統(tǒng)。

流域上各處產(chǎn)生的各種成分的徑流，經(jīng)坡地到溪溝、河系，直到流域出口的過程，即為流域匯流過程。通?？梢园蚜饔蚍殖善碌丶昂泳W(wǎng)兩個基本部分，因此流域匯流也可以分為坡地匯流與河網(wǎng)匯流兩部分。一般說，河網(wǎng)長度遠(yuǎn)大于坡面長度，河網(wǎng)中的匯流速度也遠(yuǎn)大于坡面匯流速度，因而河網(wǎng)匯流更為重要。坡地匯流又有地表匯流和地下匯流兩個途徑。因此，流域出口斷面的水文過程線，通常是由槽面降水、坡地表面徑流，坡地地下徑流（包括壤中流和地下徑流）等水源匯集到流域出口斷面形成的。 不同水源由于匯集到流域出口斷面所經(jīng)歷的時間不同，因此，在出口斷面洪水過程線的退水段上，表現(xiàn)出不同的終止時刻。槽面降雨形成的出流終止時刻最早（tr），坡地地面徑流的出流終止時刻ts較次，坡地地下徑流形成的出流終止時刻tg最遲。

同一種水源，位于流域上不同地點(diǎn)的水質(zhì)點(diǎn)，由于路徑及流速不同，也具有不同的匯流時間。因此在流域匯流的研究中，經(jīng)常使用最大匯流時間、流域滯時及流域平均匯流時間等術(shù)語。

地面、地下徑流的匯流速度相差很大。地面徑流的流速以幾米每秒計,地下徑流則以幾米每天計。因此,流域出口流量中地面與地下的徑流比例對流量過程的特性起著決定性的作用。當(dāng)雨強(qiáng)大時，地面徑流的比例大時，流域匯流就快，流量過程猛漲猛落，形成洪水。而當(dāng)雨小或無雨時，地下徑流的比例大，流域匯流就慢，流量過程十分平穩(wěn)，形成枯水。各個流域的氣候、地質(zhì)等條件相差很大，因此徑流比例的差別也很大，表現(xiàn)在流量過程線上，差異十分明顯，成為河流的重要水文特征之一。

降水形成的水流，從它產(chǎn)生的地點(diǎn)向流域出口斷面的匯集過程。全稱流域匯流，是徑流形成概化過程的后一階段。匯流可分為坡地匯流及河網(wǎng)匯流兩個子階段。

坡地匯流 　指降雨產(chǎn)生的水流從它產(chǎn)生地點(diǎn)沿坡地向河槽的匯集過程。坡地是產(chǎn)流的場所，也是徑流輸移的場所。坡地匯流包括坡面、表層和地下三種徑流成分的匯流。坡面上的水流多呈溝狀或片狀，從產(chǎn)流地點(diǎn)到河網(wǎng)的流程不長，因此匯流歷時較短。由于坡面糙率大，坡度陡，水流慣性作用可以忽略。表層匯流和地下匯流均屬有孔介質(zhì)中的水流運(yùn)動。它們的運(yùn)動都比地面流緩慢。表層匯流速度比地下匯流高得多，地下匯流的速度最低（見土壤水）。

在水文學(xué)中，通常采用水量平衡方程與坡地水流的蓄泄關(guān)系來描述水流在坡地上匯流的運(yùn)動規(guī)律。坡面流的出流量過程可用包含有坡地匯流曲線的徑流成因公式來推求，或用運(yùn)動波來描述。表層流的出流變化，為簡化，通常采用線性的蓄泄關(guān)系(見洪水預(yù)報)來描述。地下徑流的流動規(guī)律，可用土壤中非飽和及飽和水流方程解算。

河網(wǎng)匯流 　許多大小不同的河槽構(gòu)成相互貫通的、完整的泄水系統(tǒng)，稱為河網(wǎng)。水流沿著河槽向下游的運(yùn)動過程稱河槽匯流。在這個系統(tǒng)中各級河槽的水流向下游的流動稱為河網(wǎng)匯流。河槽匯流實(shí)際上就是洪水波在河槽中的運(yùn)動過程，其水流運(yùn)動規(guī)律可用不穩(wěn)定流的圣維南方程組描述。在天然河槽，特別是在河網(wǎng)中，沿程旁側(cè)入流的加入、干支流水流的相互影響和沿程水力特性的差異等,使洪水波的運(yùn)動更為復(fù)雜。在水文學(xué)中,常采用水流連續(xù)定理和蓄泄關(guān)系來描述河網(wǎng)匯流，也就是應(yīng)用徑流成因公式來求其出流過程。隨著流域面積增大，河網(wǎng)匯流時間越來越大于坡地匯流時間，以致河網(wǎng)在徑流的時程再分配上起主要作用。相反，當(dāng)流域面積減小時，坡地匯流對徑流時程再分配的作用，則逐漸變得顯著。

匯流影響因素

有降雨特性和下墊面因素兩大類。降雨特性是指降雨的時空分布和降雨強(qiáng)度的變化。降雨在時空分布上的不均勻，決定了流域上產(chǎn)流的不均勻和不同步。水流流程的長短和沿程承受調(diào)節(jié)作用的大小直接影響著流域匯流過程。若暴雨中心在上游，則出口斷面的洪水過程的洪峰出現(xiàn)時間較遲，洪水過程線峰形也較平緩，反之，當(dāng)暴雨中心在下游，則洪水過程線峰形尖瘦，洪峰出現(xiàn)時間較早。下墊面因素主要是指流域坡度、河道坡度、水系形狀、河網(wǎng)密度及土壤和植被等。當(dāng)水系呈扇狀分布，因沿程水量注入比較集中，其洪水過程線的起落較陡。森林或植被較好的流域，水流阻力大，匯流速度減低，洪水過程也較平緩。

匯流匯流計算

指根據(jù)給定流域上一場降雨的凈雨量的時空分布，推求流域出口斷面徑流量的變化過程（或稱流量過程）。中小流域的匯流計算，一般在徑流成因公式基礎(chǔ)上經(jīng)過一定概化和簡化后進(jìn)行，其中常用的流域匯流曲線是流域單位過程線（包括經(jīng)驗(yàn)單位線、成因單位線和綜合單位線等）或等流時線面積分配曲線。較大流域的匯流計算比較復(fù)雜，主要應(yīng)考慮：①輸入（凈雨或總?cè)肓鳎┰跁r程上的變化和面分布的不均勻性；②流域上不同地點(diǎn)的入流需要經(jīng)過不同的調(diào)蓄作用；③流域的蓄泄關(guān)系（指流域出口斷面流量與流域蓄水量之間的定量關(guān)系）一般是非線性的。匯流計算方法很多，按流域蓄泄關(guān)系特性可分為線性和非線性匯流模型；按輸入空間分布特征可分為集總參數(shù)和分布參數(shù)模型；按徑流成分可分為地表徑流、表層徑流和地下徑流模型，按流域匯流階段可分為坡地匯流與河槽或河網(wǎng)匯流計算模型等。

1.降水特性的影響暴雨中心的空間分布及其移動方向的影響，不同降水強(qiáng)度反映了對流域匯流的不同供水強(qiáng)度。對相同降雨量來說，雨強(qiáng)越大，降雨損失量越小，產(chǎn)流越快，洪峰流量越大，流量過程越尖瘦。如果暴雨中心分布越近于下游，則匯流歷時越短，洪峰出現(xiàn)時間越早，峰量越大，峰形越尖瘦。暴雨中心從上游往下游移動比從下游往上游移動的洪水，匯流更快，峰量更大，更易引起中下游洪水的泛濫。

2.流域的地形坡度的影響地形坡度越陡，匯流速度越快，匯流時間越短，地面徑流的損失量就越小，流量過程線越尖瘦。

3.流域形狀的影響在其它條件相同時，不同的流域形狀會產(chǎn)生不同的流量過程。狹長形的流域匯流時間較長，徑流過程平緩；扁形流域因匯流集中，洪水漲落急劇，峰形尖瘦。

4.水力條件的影響在暢流條件下，水位越高、流速越快，匯流歷時越短，峰量越大，因而峰形越尖瘦。

50年代以來，在電子計算機(jī)大量引進(jìn)水文領(lǐng)域以后，開始采用數(shù)學(xué)、物理方法來模擬徑流形成過程，作出產(chǎn)匯流的定量計算，在水文計算和水文預(yù)報等方面發(fā)揮了很好的作用。先后提出了不少流域產(chǎn)匯流模型。到60年代末，全世界已建立了兩百多個流域模型，其中著名的有美國流量綜合與水庫調(diào)節(jié)模型（SSARR，1958），斯坦福模型（Stanford，1959—1966），薩克拉門托模型（Sacramento），美國農(nóng)業(yè)部水文研究室模型（USDAHL，1970），日本的水箱模型（Tank），英國水文研究所的SHE模型等。70年代以來，中國也提出了多種模型，如新安江模型等。這些模型把流域徑流形成的各個要素，如降水，蒸發(fā)、截留、下滲、地面徑流、壤中流、地下徑流及調(diào)蓄和流量過程演進(jìn)，分別用相應(yīng)的數(shù)學(xué)物理方法描述，然后按各種要素在徑流形成過程中的聯(lián)系組合起來，成為一個流域模型，下面扼要介紹斯坦福Ⅳ模型和新安江模型。

1.斯坦福Ⅳ模型 1966年由美國斯坦福大學(xué)N.H.克勞福特（N.H.　Crawford）和 R.K.林斯雷（R.K.　Linsley）提出，它是以流域水量平衡為基礎(chǔ)，概念明確的確定性流域水文模型。模型的輸入主要是實(shí)測的時段降雨量和時段蒸發(fā)能力、輸出為模擬的逐時段流量、逐日平均流量和逐日實(shí)際蒸發(fā)量。輸出中河川徑流的組成有：①不透水面積上的直接徑流；②坡面漫流；③壤中流；④淺層地下徑流。融雪蓄積有專門子程序，只有在冬季積雪的寒冷地區(qū)才要使用它。

匯流

模型中用了上土壤層、下土壤層和地下水的蓄積，因3個含水層的蓄積，控制了土壤水剖面和地下水狀態(tài)，而壤中流滯蓄和坡面流滯蓄則是臨時性蓄積。模型將下滲分為直接下滲（部分落地雨直接下滲到下土壤層）和滯后下滲（上土壤層的水通過垂直運(yùn)動下滲到下土壤層，經(jīng)歷和增加地表滯蓄和壤中流滯蓄的下滲水）。斯坦福模型最大特點(diǎn)是考慮了下滲、壤中流、坡面漫流在流域面積上分布的不均勻性，并假定下滲容量和壤中流容量都按直線變化。b是某時段直接下滲至下土壤層的流域最大下滲容量（出現(xiàn)在流域上某點(diǎn)），是下土壤蓄積與該層定額蓄積之比的非線性函數(shù)，流域上其它各點(diǎn)的下滲容量則從零至b呈直線變化。顯然，時段直接下滲量就等于由落地雨強(qiáng)度i與直線ob所決定的斜陰影面積。 壤中流、壤中流滯蓄增量，個時段中流出的出流量為壤中流滯蓄量的一定份額，此值由壤中流退水常數(shù)（IRC）決定。即壤中流出流量=壤中流出流系數(shù)乘壤中流滯蓄量=（1-IRC1/9　6）×壤中流滯蓄量。

坡面漫流和落地雨的其余部分形成地表滯蓄增量，為落地雨強(qiáng)度×線下的空白三角形面積。在模型結(jié)構(gòu)中，地表滯蓄增量的去路有二，一部分直接補(bǔ)充上土壤層蓄積，進(jìn)入上土壤層蓄積的部分Pr（以百分比表示），是上土壤層蓄積與該層額定蓄積之比的非線性函數(shù)。另一部分（1-Pr）則進(jìn)入坡面漫流過程，利用一個從試驗(yàn)資料中得到的非線性函數(shù)，建立了坡面漫流出流與坡面滯蓄的關(guān)系。

地下徑流指降雨直接與滯后下滲進(jìn)入土壤層蓄積，然后一部分進(jìn)入地下水蓄積。地下水的出流量與地下水蓄積量和地下水坡度成正比。直接徑流是指降落在河、湖水面及河槽附近毗連的不透水面積上的雨水。

上述壤中流、坡面漫流、地下徑流及直接徑流之和，便是河網(wǎng)總匯流。實(shí)際總蒸發(fā)的組成有：融雪蓄積、截留蓄積、上土壤層蓄積、下土壤層蓄積及地下水蓄積等5方面蒸發(fā)源。本模型對蒸發(fā)的模擬分3種形式，即不透水面積、可透水面積和地下水的蒸散發(fā)。不透水面積的蒸散發(fā)以蒸散發(fā)能力計；地下水的蒸發(fā)與蒸散發(fā)能力成正比；對可透水面積的蒸散發(fā)又分植物截留、上土壤層和下土壤層3層計算。

注入河槽的流量，要經(jīng)過河槽的調(diào)蓄作用才能到達(dá)出口斷面，對于河槽調(diào)蓄，本模型系用克拉克（Clark）方法進(jìn)行分時段的演算。

2.三水源新安江模型新安江模型是1973年由華東水利學(xué)院建立的一個分散性的概念模型。該模型既有理論基礎(chǔ)又便于實(shí)際應(yīng)用，10多年來在中國濕潤與半濕潤地區(qū)的水文預(yù)報中廣為應(yīng)用。初建的模型為兩水源（地表徑流與地下徑流），近年來吸取了薩克拉門托模型和水箱模型的長處，將兩水源改進(jìn)為3水源（地表徑流、壤中流及地下徑流）以及多水源模型，如4水源，即將原3水源中地下徑流改為快速地下徑流和慢速地下徑流兩源。這里簡要介紹3水源新安江模型的梗概。

3.水源新安江模型的流程圖。模型設(shè)計將全流域劃分為若干個自然條件相似的小流域，然后分別對每個單元從降水開始包括產(chǎn)流、匯流等徑流形成的全過程進(jìn)行分析計算，模型以包氣帶為轉(zhuǎn)換裝置，將實(shí)測降雨量P、實(shí)測水面蒸發(fā)量EM輸入；輸出為出口流量Q、流域蒸散發(fā)E。圖中方框內(nèi)是狀態(tài)變量，方框外是參數(shù)變量。模型結(jié)構(gòu)及計算方法分為4大部分：①蒸散發(fā)計算；②產(chǎn)流量計算；③分水源計算；④匯流計算。2100433B

??氣體匯流排是指瓶裝高壓氣體，通過此設(shè)備減壓到一定的使用壓力，是集中供氣體的一種設(shè)備。匯流排由左右兩根匯流主管道組成，中間有四只高壓閥門，分別控制左右兩組匯流管，每組有相當(dāng)數(shù)量的分閥，軟管及卡具連接氣瓶，中間裝有一塊高壓表，用來檢測匯流管內(nèi)的壓力，高壓閥門上方分別有兩組減壓器，以便控制調(diào)節(jié)使用壓力及流量，減壓器上方分別有兩只低壓閥門，用來控制兩排匯流切換時的低壓氣體，匯流低壓主管道裝有一只低壓總閥門，用來控制低壓管道的氣體。?

??氣體匯流排是一種集中充氣或供氣的裝置，它是將多只鋼瓶氣體通過閥門、導(dǎo)管聯(lián)接到匯流總管，以便同時對這些鋼瓶充氣；或者經(jīng)減壓、穩(wěn)壓后由管道輸送到使用場所的專用設(shè)備，以保證用氣器具的氣源壓力穩(wěn)定可調(diào)，并達(dá)到不間斷供氣的目的。氣體匯流排可以適用的介質(zhì)有氦氣、氧氣、氮?dú)狻⒖諝獾葰怏w，主要用于工礦企業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、科研院校等用氣量大的單位。結(jié)構(gòu)合理，工藝先進(jìn)，操作簡便，是保障安全、實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)的重要裝置。根據(jù)氣瓶多少和配置式區(qū)分，具有多種結(jié)構(gòu)形式，有1×5瓶組、2×5瓶組、3×5瓶組、5×5瓶組、10×5瓶組等可供選擇，也可根據(jù)用戶需要和環(huán)境要求作特殊配置。?的氣體壓力適配于所配置的氣瓶公稱壓力。?

??氣體匯流排包括氧氣匯流排、氮?dú)鈪R流排、空氣匯流排、氬氣匯流排、氫氣匯流排、氦氣匯流排、二氧化碳匯流排?二氧化碳電加熱匯流排?、丙烷匯流排、丙烯匯流排、乙炔匯流排、氖氣匯流排、笑氣匯流排、、杜瓦罐匯流排等各種氣體匯流排。?

??氣體匯流排根據(jù)根據(jù)材質(zhì)還可分為黃銅匯流排和不銹鋼匯流排；根據(jù)操作性能可分為單側(cè)式匯流排，雙側(cè)式匯流排，半自動匯流排，全自動匯流排，半自動切換、不停氣維修匯流排；根據(jù)輸出氣壓的穩(wěn)定性還可分為單級式匯流排，雙級式匯流排等 。

匯流箱從功能上分為三種，第一種為基本型，不帶防反和監(jiān)控功能；第二種帶防反功能，不帶監(jiān)控功能；第三種，既帶防反功能又帶監(jiān)控功能，是匯流箱中功能最全，成本和價格最高的。

匯流板4V系列

4V100M，4V110,4V200M,4V210，4V300M,4V310，4V400M,4V410，4V110盲板，4V210盲板，4V310盲板，4V410盲板，4V100M-B，4V200M-B,4V300M-B,4V400M-B

匯流板VF系列

VZ5000,VZ5120，VF3130，VV5F3，VF5120，VV5F5

匯流板SY系列

SS5Y3,SY3120，SS5Y5,SY5120，SS5Y7,SY7120，SY3140，SY5140，SY7140

匯流板3V系列

3V100M，3V110，3V200M，3V210，3V300M，3V310，3V400M，3V410，3V110盲板，3V210盲板，3V310盲板，3V410盲板，3V100M-B，3V200M-B,3V300M-B,3V400M-B

匯流板MVSC

MVSB-180，MVSC-180，MVSA-180,MVSD-180，MVSC-220，MVSC-260，MVSC-300，MVSC-460

匯流板4G系列

4GA119，4GD119，4GA219，4GD219，4GA319，4GD319，4KA219

匯流板PU系列

AM0501，PU520-02，PU520-03

匯流板355系列

520，521，531

匯流板TZ系列

TZ511，TZ522

匯流板L系列

L1，L12，L2，L22

匯流板VQZ

VQZ2000,VQZ2121，VQZ3000

匯流板PMB

PMB110，PMB220，PMB330

匯流板小金井

110M，180M

匯流板FESTO

MFH-5-14-B

匯流板PHS

PHS510，PHS520，PHS530

匯流板KV系列

KV100，KV200，KV300