贵州省暴雨洪水计算实用手册

贵州省暴雨洪水计算实用手册（修订本）小汇水流域部分二零零四年九月一、基本思路推理公式法，是最早用作根据暴雨资料间接推求设计洪水最大流量的方法之一。我国于建国后，在铁路、公路、城市和工业区防洪排洪、城市排水以及中小型水电建设等方面，都广泛使用推理公式法计算设计洪水。本次修订小汇水面积雨洪计算公式，主要考虑了影响雨洪计算公式结构的关键性的经验关系即汇流参数地区综合经验关系以及有关的边界条件，参照外省的类似经验关系并结合我省的实际情况进行修订，主要有以下几个方面：1、汇流参数m和流域几何特征值θ之间的地区综合关系m～θ，由于面积较小的小流域及特小流域中坡面汇流随着面积逐渐起主导作用，不同θ值的流域汇流条件相对的差异较小，因而m～θ线坡度较缓；随着面积的增大，河槽汇流比重加大，汇流速度增加较快，汇流参数m增长较多，汇流m～θ线坡度较陡。所以，m～θ线是转折的。参照《小流域暴雨洪水计算》一书综合国内几个地区m～θ关系及邻近省区m～θ关系的趋势，结合我省某些自然地理分类（如Ⅰ2类）点据分布情况，我省m～θ线大约在θ=30处转折，当θ＞30，m～θ线坡度较陡，即原《手册》确定的m=γθ0.73；当θ＜30，m～θ线坡度较缓，如附图中所定m=γ1θ0.22。2、确定小面积m～θ的趋势时，由于我省实测小面积资料特少，因此，除考虑点据分布外，还对我省可能出现的最小θ和m值进行估计，假定流域汇水面积为1平方公里时，对于主河道坡降很大（如100%）的特小流域，设若干种流域形状系数，其最小的θ不小于3.0，取θ=3为应用范围的最小值。由我省实测水文资料分析的汇流参数m值，最小值为m=0.4，原《手册》在与邻省区典型流域汇流参数比较的综合材料中，我省最小汇流参数为m=0.31～0.39，结合我省分类m～θ关系点据分布，Ⅰ2类（丘山间谷坝，强岩溶，植被差）的m值最低，其小面积的点据较多，依照其点据分布趋势，确定m～θ线在θ=30处转折后通过θ=3.0，m=0.3处，m～θ线与Ⅰ2类点据配合得还比较好，亦即在应用范围内取我省的最小汇流参数m=0.3。如此，小汇水面积流域的m～θ关系拟定为m=γ1θ0.22。3、鉴于其他各自然地理分类（Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3）小汇水面积流域的点据更少，同时考虑推导小汇水面积雨洪计算公式的方便，其他各自然地理分类的m～θ定为与Ⅰ2类m～θ平行的一组线，即均在θ=30处转折，m=γ1θ0.22。地区综合汇流参数的非几何特征系数γ1值综合如下表。汇流参数γ1系数统计表类别流域主要特征典型代表地区大类分类平均变化范围ⅠⅠ1丘山为主，中等或部分强岩溶，植被较差黔中地区0.3350.32～0.36Ⅰ2丘山间谷坝，强严重，植被较差皮甲河流域平桥站以上0.2400.22～0.26ⅡⅡ1山区间山丘区，少量岩溶，植被差松坎河流域松坎站以上0.4300.41～0.45Ⅱ2山区间山丘，少量岩溶，植被一般或较好黔东北部分地区0.3800.36～0.40Ⅱ3山区间山丘，非或少量岩溶，植被好黔东南部分地区0.3100.29～0.324、根据我省暴雨时面深综合分析的实际情况，当流域汇水面积小于25平方公里时，暴雨点面折减系数=aFb=1，流域重心点暴雨量即为流域面平均雨量，此时，a=1，b=0。）6、其他概化条件，在简化雨洪计算公式时再予叙述。二、小汇水面积雨洪基本计算公式修订公式的推导：1、当25≤F＜300km2，并且θ≤30时，推理公式法推求洪峰流量的基本方程为：Qm=0.278thtF（3-4-1）V=mJ31Qm（3-4-2）取tht=nscλ=41且VL278.0θ=4131FJLbaF此处a=1.32，b=﹣0.08475.0n(70.02n,80.03n)若f=2LF则L=F0.5f﹣0.524)1(24HKSpnpm=γ1θ0.22将V、LSmp、、、、、等代入（3-4-1）式并经转换后，即得设计洪峰流量Qp的基本计算式：23.124716.0240.0360.0922.01357.0HCKFJfQpp以上各式中：Qm————洪峰流量（m3/s）；Qp————设计频率为p的洪峰流量（m3/s）；Ht————t时段的单一洪峰净雨深（毫米）；————流域汇流时间（小时）；V————流域平均汇流速度（m/s）；m————汇流参数；————洪峰流量经验指数，取41；————暴雨点面折减系数；θ————流域的几何特征值；n————暴雨衰减指数，对1～24小时，n近似取为0.75；2n为1～6小时平均暴雨衰减指数；3n为6～24小时平均暴雨衰减指数；Sp————设计暴雨雨力，即最大1小时（60分钟）设计雨量；24H————年最大24小时点雨量均值（毫米）；Kp————皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数，由年最大24小时点雨量变差系数Cv查Cs=3.5Cv的Kp值表中，设计频率p的Kp值；F、L、J——流域汇水面积（平方公里）、主河道长度（公里）、主河道坡降；2133222111)()()(LlzzlzzlzzlzJnnnf————流域形状系数，2LFf；C————洪峰径流系数，查原《手册》附表（九），为应用方便摘录于后，并稍加整理。洪峰径流系数C查用表（原《手册》附表（九））产流分类ⅠⅡ相应汇流分类Ⅰ1、Ⅰ2Ⅱ1Ⅱ2、Ⅱ3流域特性丘山间谷坝，中等岩溶，植被较差山区，少量岩溶，植被差山区或部分山区，中等岩溶，植被较好项目平均C/变化范围Hf(㎜)1000.650.52～0.770.720.61～0.810.660.53～0.771500.760.63～0.850.810.74～0.880.770.66～0.852000.820.74～0.880.860.80～0.900.820.74～0.882500.860.79～0.910.890.84～0.920.860.80～0.913000.880.83～0.920.910.87～0.940.880.83～0.924000.910.87～0.940.930.90～0.950.910.87～0.945000.930.90～0.950.940.92～0.960.930.90～0.952、当25≤F＜300km2时，且θ＞30时23.124834.0082.0125.0922.01357.0HCKFJfQpp式中各符号意义同前。3、当300＜F＜1000km2时23.124723.082.0.0125.0922.01674.0HCKFJfQpp集水面积F＜50km2，θ＜304、当10≤F≤25km2212.124834.0221.0331.0848.01234.0HCKFJfQpp以最大6小时雨量推求设计洪峰流量212.16834.0221.0331.0848.01327.0HCKFJfQpp5、当1≤F≤10km2143.1'890.0149.0223.0571.01481.0ppSCFJfQ当t≤1h，暴雨衰减指数为n1，平均约为0.501h≤t≤6h，暴雨衰减指数为n2，平均约为0.706h≤t≤24h，暴雨衰减指数为n3，平均约为0.801～24h的暴雨衰减指数近似取值n=0.7524)1(24HKSpnp或)1(66nppHS对F很小的特小流域，按《手册》的计算方法τ值有时偏大，可用下式估算VL6.3坡槽坡τ坡——为水流过山坡的汇流时间，一般采用0.3～0.5hV———平均汇流速度（m/s），山区采用1.2m/s，半山区采用1.0m/s，平原采用0.8m/s。若要求精度不很高，对于流域面积较小的，也可参照以下选用：当F≤5～8km2τ可近似选用小于等于1h左右F≤50km2τ可近似在6h左右范围内选用部分总结在枯水期，当水电站水库具有枯水日来水量的20%～25%的兴利库容时，一般可进行日调节。通常用库容系数β（β年兴WV/）反映水库的兴利调节能力，当β=8%～30%时，一般可进行年调节，当天然径流年内分配较均匀时，β=2%～8%，即可进行多年调节，年调节水库一般可同时进行周调节和日调节，当β＞30%时水库可进行多年调节。水电站的工作水头可分为低、中、高水头三级，低水头为30m以下，中水头为30～100m，高水头为100m以上。根据《小水电水能设计规程》SL76-94，水轮机设计水头的确定原则为：引水式电站：Hp/Hpj=0.95～1.0河床式电站：Hp/Hpj=0.90坝后式电站：Hp/Hpj=0.90～0.95式中：Hp——水电站设计水头，m；Hpj——水电站加权平均水头，m。多年悬移质输沙量=面积×模数多年悬移质含沙量=输沙量/多年平均径流量多年悬移质输沙率=含沙量×多年平均流量