浙江省小流域规划编水利计算部分讲义

小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训浙江省水利河口研究院二○○五年十月小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训前言水利计算的基本任务水利计算的指导思想、步骤及方法水利计算实例(2个）主要内容总结小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训1前言我省小流域雨量丰沛，河流源短流急、水位暴涨暴落，经常形成山洪、泥石流、滑坡等灾害，造成人员伤亡和房屋建筑、交通道路、水利工程、农田土地等的损毁。据统计，我省每年山区暴雨洪水灾害造成的死亡人数占全部洪涝灾害死亡人数的2/3左右。山区暴雨洪水灾害已经成为我省当前防洪减灾工作中的突出问题，引起了省委省政府的高度重视，省水利厅在进一步加强防灾减灾体系建设工作中，计划全面启动小流域防洪避洪规划编制工作小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训1前言小流域防洪避洪规划中涉及临界降雨量确定、现役工程防洪能力校核、洪水风险分析等有关水利计算。在收集和统计小流域地区降雨洪水资料的基础上，通过设计暴雨计算、设计洪水计算及断面水力计算确定规划工程的标准、临界降雨值等小流域防洪避洪规划的关键指标。因此，水利计算作为小流域防洪避洪规划的核心技术必须高度重视。小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训2水利计算的基本任务1、现役工程防洪能力分析2、小流域地区临界降雨量的确定3、小流域洪水风险分析（见预案编制技术）小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3水利计算的思路、步骤及方法遵循着简单实用，资料易收集等原则确定计算思路和方法。在调查和收资的基础上，选择典型断面，断面以上流域进行产、汇流计算，根据断面的水力计算确定H～Q曲线，最后确定计算断面的水位，从而对河道堤防防洪能力及临界降雨量值进行分析计算。其主要步骤为：小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3水利计算的思路、步骤及方法3.1、小流域调查和收资3.2、小流域计算断面的选择3.3、设计暴雨计算3.4、设计洪水计算3.5、断面水力计算3.6、工程防洪能力确定3.7、临界降雨量的确定小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3水利计算的思路、步骤及方法资料收集断面选取过流能力确定设计暴雨推求产、汇流计算临界降雨量确定、工程防洪能力分析小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3.1、小流域调查和收资小流域防洪避洪规划水利计算的调查和收资主要包括以下内容：1、流域河流水系分布2、流域降雨洪水资料3、流域村镇布局4、流域防洪工程布局5、历史的山洪灾害资料小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3.2、小流域计算断面的选择1、断面选择每个村镇至少选择2各断面，重要的村镇可以适当的增加。断面可根据河势及两岸堤防的变化来确定。从河势来看，计算断面可以选择在河道突变段或平直段的典型代表。从两岸堤防来看，计算断面可以选择在极易被淹没或堤防防洪能力比较低的河段。小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3.2、小流域计算断面的选择2、小流域典型断面测量在确定统一高程基准点的基础，对选择的典型断面进行测量，由于山区小流域河道复杂，测量时可根据地形与河势，选择合适的地段进行测量。每个断面测点间距最好小于5米。小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3.3、设计暴雨计算暴雨历时短、雨强大、雨区小成峰暴雨来势猛、涨落快小流域设计暴雨主要有以下特点：小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训基本步骤（1）各历时平均点雨量均值、变差系数CV值查算；（2）暴雨衰减指数n值计算；（3）设计点雨量均值计算；（4）小流域面雨量计算；（5）按时段雨型及分配计算设计面雨量。3.3、设计暴雨计算无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训无资料地区设计暴雨推求•各历时平均点雨量均值、变差系数CV值查算根据《浙江省短历时暴雨》（2003年2月）（以下简称图集）表6-1规定的定点数目在图集附图中查算各历时的点雨量均值、CV值，并计算点雨量均值的平均值。A≤10km2时，参数（面）=参数（点）；A＞10km2时，HF=αHA；HF---各历时雨量均值，HA---各历时平均点雨量均值；α---点面系数小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训•各历时平均点雨量均值、变差系数CV值查算nCCn1iviv面Cvi---各时段点雨量Cv无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训点号指标历时10min30min1hr3hr6hr24hr1均值1829.8241.0055.9168.00110.00Cv0.350.370.400.420.450.46平均均值1829.8241.0055.9168.00110.00Cv0.350.370.400.420.450.46•各历时平均点雨量均值、变差系数CV值查算-----算例以衢江区下山溪小流域为例，赛东坞镇以上集水面积约11.2平方公里。无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训•暴雨衰减指数的计算暴雨衰减指数的计算有以下公式:）（时，，60106010iH/H285lg.11n60min~10t)1(）（时，，6161iH/H285lg.11n6h~1t)2(）（时，，246246iH/H661lg.11n24h~6t)3(无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训•设计点雨量均值计算图集尚没有年最大30min、3hr等点雨量均值的等值线图，根据图集使用说明，可进行插补计算，计算公式如下：）（或，601060101i60i1i10iiH/H285lg.11n)60t()10t(60min~10t)1(06,1006,10nnHHHH无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训•设计点雨量均值计算）（或，61611i6i1i1iiH/H285lg.11n)6t()1t(6h~1t)2(6,16,0nnHHHH）（或，，2462461i24i1i6iiH/H661lg.11n)24t()6t(24h~6t)3(241624,6nnHHHH无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训•设计点雨量均值计算--------算例点号指标历时10min30min1hr3hr6hr24hr1均值1829.8241.0055.9168.00110.00Cv0.350.370.400.420.450.46平均均值1829.8241.0055.9168.00110.00Cv0.350.370.400.420.450.46以衢江区下山溪小流域为例，赛东坞镇以上集水面积约11.2平方公里。α=1，30min、3hr雨量分别为计算值。无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训•小流域面雨量的计算用P-III型曲线的Φp及Kp指定计算的设计频率下的Hp。已知、Cv、Cs，用Φp表或Kp表，按下列计算设计雨量：HppvppKHH)1C(HH或无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训•小流域面雨量计算-------算例历时10min30min60min3hr6hr24hr平均点雨量均值1829.84155.968110Cv0.350.370.40.420.450.46点面系数α111111面雨量均值1829.84155.968110各频率设计面雨量1%37.2663.92192.66130.806167.282752%34.14654.116884.05117.949150.28246.45%29.8850.689872.324100.8995127.092208.0110%26.44244.55162.97687.3158108.936177.6520%22.73437.99553.01372.893689.76145.86衢江区下山溪小流域赛东坞设计面雨量计算表无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训•按时段雨型及分配计算设计面雨量时段雨型及分配是建立在对多年时段雨量雨型和分配的统计基础之上的，因此《暴雨图集》上给出24小时的雨型分配。如果在小流域中需要对时段雨量进行雨型分配，应该对时段雨量进行统计分析。无资料地区设计暴雨推求小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3.4、设计洪水计算小流域设计洪水计算的方法主要有：1、推理公式法2、浙江省瞬时单位线法3、浙江省综合单位线法小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训1、浙江省推理公式法适用于小于50km2的特小流域上。推理公式的基本形式为—汇流时间（小时）—）时段净雨量（——）净雨强度（集水面积mmhRhRihr/mmiFF278i.0Qpppmp3.4、设计洪水计算小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训1、浙江省推理公式法两种汇流情况：一是tc≥τ（tc产流历时）时，全流域汇流；二是tcτ（tc产流历时）时，部分流域汇流。3.4、设计洪水计算小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训2、浙江省瞬时单位线法浙江省瞬时单位先利用Narsh单位线的模式。该模式建立在三个基本假定上：（1）流域入流集中于调节中心。（2）流域对净雨过程调蓄作用看作几个串联水库的调节。（3）前后洪水互不影响，符合叠加原理。3.4、设计洪水计算小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训2、浙江省瞬时单位线法基本公式：时间函数；阶不完全）（调节次数或调节系数称调蓄系数流域汇流时间的参数或时刻的瞬时单位线纵高）（）（）（---tn---n---n---K)(K/tnK1tU/1ttUeKtn3.4、设计洪水计算小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3、浙江省新综合单位线法综合单位线的三个基本假定：（1）合乎理想单位先，从净雨开始至洪峰出现，定位六个单位时间（2）同一流域内，因单位时段历时不同，单位线的洪峰滞时和底宽也将不同，其变化值可以为单位历时差的3/4倍。（3）同一流域内单位线洪峰流量与洪峰滞时成反比。3.4、设计洪水计算小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3、浙江省新综合单位线法单站综合分析：在原形单位线换算为理想单位线后，才可以进行单站综合分析，分析主要内容为：（1）理想单位线洪峰模数与实测最大1小时净雨的关系分析；（2）理想单位线洪峰模数与洪峰时间的关系分析。3.4、设计洪水计算小流域防洪避洪规划编制有关水利计算主讲人：沈照伟浙江省小流域防洪避洪规划编制培训3.5、断面水力计算通过水力计算，确定上、中、下三个控制断面水位H与过流流量Q的关系，具体计算方法如下：根据实地测量的控制断面形状，计算在不同