第八章 小流域设计洪水的计算

第八章小流域设计洪水的计算§8.1小流域设计暴雨、设计洪水的特点§8.2推理公式§8.3推理公式中的参数选择和应用§8.4小流域设计洪峰流量的计算§8.5经验公式法推求设计洪峰流量8.1小流域设计暴雨、设计洪水的特点与估算方法特点：（1）工程规模小，对洪水的调节能力小；（2）缺乏水文资料，尤其是流量资料；（3）计算方法简单易行，适用无方法：采用由设计暴雨推求设计洪峰的简化方法。8.2推理公式的概化假定、基本形式、计算公式和计算方法1、基本假定（1）流域产流强度在时间和空间分布均匀；（2）流域汇流符合线性规律；（3）流域汇流面积随汇流时间的增加而均匀增加。2、推理公式的导出全流域汇流mrfq1q2q3q4QQm1r1f1r1f1r1f1＝rf2r2f2r1f2r2f1r1f2+r2f1＝2rf3r3f3r1f3r2f2r3f1r1f3+r2f2+r3f1＝3rfrF4r4r2f3r3f2r4f1r2f3+r3f2+r4f1＝3rfrF5r3f3r4f2r3f3+r4f2＝2rf6r4f3r4f3＝rf部分流域汇流mrfq1q2QQm1r1f1r1f1r1f1＝rf2r2f2r1f2r1f2r1f2+r2f1＝2rfrFtc3f3r1f3r2f2r1f3+r2f2＝2rfrFtc4r2f3r2f3＝rf得:Qm＝0.278rτFtc≥τQm＝0.278rtcFtctc＜τ用平均雨强表示Qm＝0.278（iτ－μ）Ftc≥τQm＝0.278（itc－μ）Ftctc＜τFFFtctcτFFtctcoFtcFtcFtciQtcm)(278.0消除FtcQm＝0.278（iτ－μ）Ftc≥τtc＜τ代入得tc≥τtc＜τFSQnpm)(278.0FtctcSQnpm)(278.0npptSi暴雨公式8.3推理公式中的参数选择和应用（1）暴雨参数Sp、n方法1：查等值线图或水文手册方法2：若已知24小时设计雨量P24p，可根据查出的n代入暴雨公式反推Sp：Ptp＝Spt1－nP24p＝Sp241－nSp＝P24p24n－1Sp＝αP日p24n－1（2）损失参数μ方法1：查区域或流域水文手册方法2：设计公式可以证明nnpnnhSn111)()1(－（3）净雨历时tc证明：瞬时雨强I＝μ时t＝tc，代入上式得证。npcSnt1)])1[(－＝npnptSntSdtddtdPI)1(1－＝（4）流域汇流时间ττ＝0.278L/VτV＝mJσQmλ出口概化为三角形，取σ＝1/3；λ＝1/4代入上式得4/13/1278.0mQmJL＝（5）汇流参数m的取值：方法1：查水文手册方法2：由实测流量资料反推：方法3：采用经验公式，如m＝f(θ)4/13/1mQJVm＝4/13/1FJL＝（6）设计洪峰流量的计算tc≥τtc＜τ采用试算或图解法联立求解。FSQnpm)(278.0FtctcSQnpm)(278.04/13/1278.0mQmJL＝8.4小流域设计洪峰流量的计算（一）暴雨公式1、暴雨公式形式暴雨强度ip与暴雨历时t之间的关系称暴雨公式，水利部门常用形式为：式中，Sp－雨力，单位历时暴雨平均强度，随重现期和地区而变n－暴雨递减指数，随地区和历时而变按雨量表示npptSinptP12、暴雨公式参数推求及综合由雨量～历时～频率（P～t～p）关系转为雨强～频率～历时（i～p～t）关系。对有雨量资料站点进行24小时内各时段（一般取t＝0.2、0.5、1、3、6、12、24h）雨量频率计算由频率曲线查算时段雨量并计算雨强ip＝Pp/t，（一般取p=5%、2%、1%）对ip~t点据配以公式iP=SP/tn，按离差最小为原则率定参数Sp和n（常假定n不随p而变）根据多站的参数Sp和n进行地区综合（可以是等值线图或综合表形式）（二）设计暴雨过程1、同频率过程线t(h)P(mm)2、地区综合暴雨过程线t(h)α（三）推求设计流量过程线1、综合时段单位线法2、综合瞬时单位线法【算例】湘江支流某地欲修建一座水库，地点位于北纬28以南，集水面积2.93km2，干流长度2.56km，干流坡度0.033。推求坝址处百年一遇洪峰流量。（1）暴雨参数Sp、n由湖南省《小型水库水文手册》雨量参数图表，查算得流域中心点＝120mm；Cv＝0.4；Cs/Cv＝3.5；n2＝0.76；n1＝0.62按Cs＝3.5Cv＝1.4，查离均系数表得φ1%＝3.27计算得P24，1％＝（φ1%Cv＋1）＝120（0.4×3.27＋1）＝277（mm）S1％＝P24，1％/t1-n2＝277/241-0.76＝129（mm/h）24P24P（2）损失参数μ由μ等值线图,查得流域中心μ＝2mm/h（3）净雨历时tctc＝［（1-n）S１％/μ］1／n＝［（1－0.76）129/2.0］1／0.76＝36.8h（4）汇流参数θ＝L/Ｊ1/3F1/4＝2.65/0.0331/3×2.931/4＝6.31ｍ＝0.54θ0.15＝0.54×6.31０.15＝0.71（5）设计洪峰Qm的试算将结果代入推理公式得τ＝3.235Ｑmp0.25（1）Ｑmp＝105.1τ－0.76－1.63tc≥τ（2）Ｑmp＝189.7τ－1tc＜τ（3）试算：假设Ｑmp＝100代入（1）τ＝1.023τ＝1.023代入（2）Ｑｍｐ＝101.7假设Ｑmp＝101.7代入（1）τ＝1.019τ＝1.019代入（2）Ｑmp＝102设计洪峰流量Ｑmp＝102ｍ３/ｓ8.5经验公式法推求设计洪峰流量、概化多边形法推求设计洪水过程的基本思路和方法1、设计洪峰单因素公式Qp＝CpFn2、设计洪峰多因素公式nppFChQnppFfChQnppFJfChQ3、洪峰统计参数经验公式Q＝CFnCv＝f（F）Cs＝kCvC、Cv、k具有地理分布规律，可根据有资料流域实测资料分析参数勾绘参数等值线图或制作综合参数表以供无资料流域查用。4、洪水过程线三角形概化W＝QmT/2QmWQQaQboambcdt5、洪水过程线的五边形概化（1）特征参数：Ka＝Qa/QmKb＝Qb/QmKw＝W1/WKT＝t1/T（2）特征流量时间坐标ta＝（1－2Kw＋Ka）t1tb＝（2－Kb）t1td=（ta－Kat1）/Kb＋2t1（3）、无因次过程线Qm=100m3/sT=10h无因次流量过程线（αi＝Qi/Qm；βi＝ti/T）设计流量过程线（Qi＝αiQm；ti＝βiT)本章小结：（1）了解小流域设计暴雨、设计洪水的特点与估算方法。（2）初步掌握推理公式的概化假定、基本形式、计算公式和计算方法。（3）会进行推理公式中的参数选择和应用。（4）掌握小流域设计洪峰流量的计算。（5）了解经验公式法推求设计洪峰流量、概化多边形法推求设计洪水过程的基本思路和方法。