第六節(jié)小流域暴雨洪峰流量的計算小流域特點：(F≤500km2)（1）工程規(guī)模小，對洪水的調(diào)節(jié)能力小；（2）缺乏水文資料，尤其是流量資料；（3）計算方法簡單易行，適用無水文資料條件。方法：采用由設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪峰的簡化方法。第六節(jié)小流域暴雨洪峰流量的計算小流域特點：(F≤500k1推理公式法推理公式法以暴雨形成洪水的成因分析為基礎(chǔ)，同時考慮影響洪峰流量的主要因素,建立理論模式，并利用實測資料求得公式中的參數(shù)。推理公式法推理公式法以暴雨形成洪水的成因分析為基26.2.1暴雨損失及分類暴雨損失指降雨過程中由于植物截留、蒸發(fā)、填洼和下滲而損失的水量。一次降雨損失，主要表現(xiàn)為下滲損失。

6.2設(shè)計凈雨量的推求6.2.1暴雨損失及分類6.2設(shè)計凈雨量的推求3

下滲的物理過程及作用力

6.2.2下滲滲潤階段滲漏階段滲透階段分子力、毛管力、重力毛管力、重力重力下滲的物理過程及作用力6.2.2下4

下滲曲線和下滲量累積曲線下滲率或下滲強度下滲能力下滲曲線和下滲量累積曲線初始下滲率和穩(wěn)定下滲率下滲曲線和下滲量累積曲線下滲率或下滲強度5

隨著土壤含水量的持續(xù)增加，下滲率不斷降低。當(dāng)下滲僅靠重力作用時，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時的下滲率稱穩(wěn)定下滲率。

影響一次降水下滲過程的主要因素，有降雨強度及歷時、土壤含水量、土壤構(gòu)成情況等。此外，地表坡度與糙率、植被及土地利用狀況對下滲亦有影響。

下滲過程可用各時段下滲量F（mm）和各時刻下滲率f(mm/h)表示。隨著土壤含水量的持續(xù)增加，下滲率不斷降低。6在充分供水條件下，下滲率的變化規(guī)律，也可用數(shù)學(xué)公式表示，如常用的霍頓公式：

ft=（f0－fC）e-βt+fc

式中，ft—t時刻的下滲率；

f0—初始下滲率；

fc—穩(wěn)定下滲率；

β—遞減指數(shù)；

式中f0、fc及β都是反映土壤特性的參數(shù)，只能根據(jù)實驗資料推求。

在充分供水條件下，下滲率的變化規(guī)律，也可用數(shù)學(xué)公式表示，如常7tfcfofcft=fc+(fo-fc)e-t

霍頓下滲曲線Ftfcfofcft=fc+(fo-fc)e-t86.2.3設(shè)計凈雨量的推求初損后損法徑流系數(shù)法相關(guān)法水量平衡法6.2.3設(shè)計凈雨量的推求初損后損法9初損后損法:是一種下滲曲線法的簡化的方法。它把實際的下滲過程簡化為初期損失和后期損失。產(chǎn)流前的損失量稱為初期損失，產(chǎn)流后的損失量稱為后期損失。

初損后損法:是一種下滲曲線法的簡化的方法。它把實際的下滲過程10損失參數(shù)是指產(chǎn)流歷時tc內(nèi)的平均損失強度。

降雨過程與入滲過程示意圖損失參數(shù)是指產(chǎn)流歷時tc內(nèi)的平均損失強度。降雨過程與入滲過11R=P-I0-ftc–R=P-I0-ftc–126.3流域匯流6.3流域匯流13

流域上各點的凈雨，經(jīng)過坡面匯入河網(wǎng)，再由河網(wǎng)流達(dá)出口斷面，總稱匯流。從坡面和土壤表層匯入河網(wǎng)的，稱為坡面匯流，其歷時較短，一般只有幾十分鐘至幾小時；另一部分滲入地下，經(jīng)由地下途徑注入河網(wǎng)的，稱為地下匯流，歷時可長達(dá)幾天或幾十天。

等流時線法適用于地表徑流（包括壤中流）的坡面匯流和河網(wǎng)匯流。

6.3.2等流時線原理

流域上各點的凈雨，經(jīng)過坡面匯入河網(wǎng)，再由河14一、等流時線

等流時線是在流域上勾繪的一組等值線，每條等值線上各點的水質(zhì)點，將同時到達(dá)出流斷面。兩條等流時線間的面積稱為等流時面積，按順序用ω１、ω２、ω３……表示，其匯流時間分別等于t1＝Δt、t2＝2Δt、t3＝3Δt……。

ω１ω2ω3ω4ω5Δt2Δt3Δt4Δt5Δt一、等流時線

等流時線是在流域上勾繪的一組等值線，每15流域出口斷面流量的計算

出流斷面在第i時段出流量是由第一塊面積ω１上的本時段凈雨，第二塊面積ω２上一時段凈雨……等所合成的:

式中，ri－第i時段地面凈雨強度。

流域出口斷面流量的計算出流斷面在第i時段出16時段(h)地面凈雨hs(mm)等流時面積ω

(km2)部分流量Q(m3/s)h1=5mmh2=28mmh3=44mmh4=3mmQ

(m3/s)(1)(2)(3)(8)(7)(6)(4)(5)033621918121524695284435812013011582602400000027566053381115031133729821315662236489530469334244981633363223177272066088958997455333291147時段(h)地面凈雨hs(mm)等流時面積ω(km2)部分流17二、討論1、降雨分布不均勻問題

實際降雨在流域面上分布可能是不均勻的。如果能求出各等流時面積上的時段平均雨量，計算精度可提高。

2、流速變化問題

若流速大小隨流量而變，等流時面積就不是恒定數(shù)值，使計算結(jié)果與實際情況存在差別，一般情況是以峰為準(zhǔn)，采用使洪峰流量誤差最小的流速數(shù)值作為繪制等流時曲線的依據(jù)。

二、討論183、河槽調(diào)蓄問題

按照等流時線的假定，同一等流時線上水量同時到達(dá)出流斷面，但由于各干、支流之間的干擾，漫灘影響，斷面流速分布不均等原因，使這種假定不符合實際，而是高速質(zhì)點先到，低速質(zhì)點后到，又按假定，各等流時面積之間沒有水流交換，只有先后次序之別，實際上是快速和慢速質(zhì)質(zhì)點互相混雜，嚴(yán)格的面積出流次序是沒有的。這就是等流時線未考慮河槽的調(diào)蓄問題。因此，等流時線方法只宜用于小流域，因為河槽調(diào)蓄作用小。

3、河槽調(diào)蓄問題

按照等流時線的假定，同一等流時線上水196.3.3不同凈雨情況下的徑流過程

mifq1q2q3q4QQm1i1f1i1f1i1f1=if2i2f2i1f2i2f1i1f2+i2f1=2if3i3f3i1f3i2f2i3f1i1f3+i2f2+i3f1=3ifiF4i4i2f3i3f2i4f1i2f3+i3f2+i4f1=3ifiF5i3f3i4f2i3f3+i4f2=2if

6i4f3i4f3=if全流域匯流tc≥τ

Qm=KiF6.3.3不同凈雨情況下的徑流過程mifq1q2q3q20mifq1q2q3q4QQm1i1f1i1f1i1f1=if2i2f2i1f2i2f1i1f2+i2f1=2ifiFtc3f3i1f3i2f2i1f3+i2f2=2ifiFtc4i2f3i2f3=if部分流域匯流tc<τ

Qm=KiFtc=Kifmmifq1q2q3q4QQm1i1f1i1f1i1f1216.3.4暴雨洪峰流量公式結(jié)論：1．tc<τQm=Kifm2．tc≥τQm=KiF

__6.3.4暴雨洪峰流量公式結(jié)論：__226.4暴雨洪峰流量的推理公式基本原理:推理公式是從成因概念出發(fā),認(rèn)為降落在流域上的暴雨經(jīng)過產(chǎn)流和匯流,按等流時線的原理,形成流域出口的洪峰流量。基本假定：a)設(shè)計暴雨與損失時間和空間分布均勻。b)設(shè)計暴雨與設(shè)計洪水同頻率。c)流域匯流符合線性規(guī)律。c)流域匯流面積隨匯流時間的增加而均勻增加。

6.4暴雨洪峰流量的推理公式基本原理:推理公式是從成因23由暴雨公式：代入得洪峰流量公式：Qm＝0.278

ΨF由暴雨公式：代入243．推理公式參數(shù)估算

（1）Ψ值

當(dāng)tc≥τ時：當(dāng)tc<τ時：3．推理公式參數(shù)估算（1）Ψ值25（2）損失參數(shù)方法1：查區(qū)域或流域水文手冊方法2：計算公式可以證明

＝（1-n

）n

（2）損失參數(shù)方法1：查區(qū)域或流域26（3）凈雨歷時tc

證明:瞬時雨強i=時t=tc代入得證當(dāng)（3）凈雨歷時tc證明:i27（4）流域匯流時間τ出口概化為三角形，取σ＝1/3；λ＝1/4代入上式得

（4）流域匯流時間τ出口概化為三角形，取σ＝1/3；28匯流參數(shù)m的取值：方法1：查水文手冊方法2：由實測流量資料反推：（5）方法3：采用經(jīng)驗公式，如匯流參數(shù)m的取值：方法1：查水文手冊方法2：由實測流量資29【算例】

湘江支流某地欲修建一座水庫，地點位于北緯28°以南，集水面積2.93km2，干流長度2.56km，干流坡度0.033。推求壩址處百年一遇的洪峰流量。由湖南省《小型水庫水文手冊》雨量參數(shù)圖，查算得流域中心點＝120mm；Cv＝0.4；Cs/Cv＝3.5；n2＝0.76；n1＝0.62

按Cs＝3.5Cv＝1.4，查離均系數(shù)表得φ1%＝3.27

計算得

P24，1％＝（φ1%Cv＋1）

＝120（0.4×3.27＋1）

＝277（mm）

A1％＝P24，1％/

t1-n2

＝277/241-0.76

＝129（mm/h）【算例】湘江支流某地欲修建一座水庫，地點位于北緯28°以南30

（2）損失參數(shù)

由等值線圖,查得流域中心（3）凈雨歷時tc

tc＝［（1-n）A１％/］1／n＝［（1－0.76）129/2.0］1／0.76＝36.8h＝2mm/h

─f（2）損失參數(shù)由等值線圖,查31（4）流域匯流參數(shù)θ＝L/S1/3F1/4＝2.65/0.0331/3×2.931/4

＝6.31

ｍ＝0.54θ0.15

＝0.54×6.31０.15

＝0.71（4）流域匯流參數(shù)θ＝L/S1/3F1/4＝2.632(5)設(shè)計洪峰Qm

的試算將結(jié)果代入推理公式得τ＝3.235Ｑmp0.25（1）

Ｑmp＝105.1τ－2.39tc≥τ（2）Ｑmp＝189.7τ－1tc＜τ（3）試算：

假設(shè)Ｑmp＝100代入（1）τ＝1.023

τ＝1.023代入（2）Ｑｍｐ＝101.7

假設(shè)Ｑmp＝101.7代入（1）τ＝1.019

τ＝1.019代入（2）Ｑmp＝102

設(shè)計洪峰流量

Ｑmp＝102ｍ３/ｓ(5)設(shè)計洪峰Qm的試算將結(jié)果代入推理公式得τ＝3.33第六節(jié)小流域暴雨洪峰流量的計算小流域特點：(F≤500km2)（1）工程規(guī)模小，對洪水的調(diào)節(jié)能力??；（2）缺乏水文資料，尤其是流量資料；（3）計算方法簡單易行，適用無水文資料條件。方法：采用由設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪峰的簡化方法。第六節(jié)小流域暴雨洪峰流量的計算小流域特點：(F≤500k34推理公式法推理公式法以暴雨形成洪水的成因分析為基礎(chǔ)，同時考慮影響洪峰流量的主要因素,建立理論模式，并利用實測資料求得公式中的參數(shù)。推理公式法推理公式法以暴雨形成洪水的成因分析為基356.2.1暴雨損失及分類暴雨損失指降雨過程中由于植物截留、蒸發(fā)、填洼和下滲而損失的水量。一次降雨損失，主要表現(xiàn)為下滲損失。

6.2設(shè)計凈雨量的推求6.2.1暴雨損失及分類6.2設(shè)計凈雨量的推求36

下滲的物理過程及作用力

6.2.2下滲滲潤階段滲漏階段滲透階段分子力、毛管力、重力毛管力、重力重力下滲的物理過程及作用力6.2.2下37

下滲曲線和下滲量累積曲線下滲率或下滲強度下滲能力下滲曲線和下滲量累積曲線初始下滲率和穩(wěn)定下滲率下滲曲線和下滲量累積曲線下滲率或下滲強度38

隨著土壤含水量的持續(xù)增加，下滲率不斷降低。當(dāng)下滲僅靠重力作用時，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時的下滲率稱穩(wěn)定下滲率。

影響一次降水下滲過程的主要因素，有降雨強度及歷時、土壤含水量、土壤構(gòu)成情況等。此外，地表坡度與糙率、植被及土地利用狀況對下滲亦有影響。

下滲過程可用各時段下滲量F（mm）和各時刻下滲率f(mm/h)表示。隨著土壤含水量的持續(xù)增加，下滲率不斷降低。39在充分供水條件下，下滲率的變化規(guī)律，也可用數(shù)學(xué)公式表示，如常用的霍頓公式：

ft=（f0－fC）e-βt+fc

式中，ft—t時刻的下滲率；

f0—初始下滲率；

fc—穩(wěn)定下滲率；

β—遞減指數(shù)；

式中f0、fc及β都是反映土壤特性的參數(shù)，只能根據(jù)實驗資料推求。

在充分供水條件下，下滲率的變化規(guī)律，也可用數(shù)學(xué)公式表示，如常40tfcfofcft=fc+(fo-fc)e-t

霍頓下滲曲線Ftfcfofcft=fc+(fo-fc)e-t416.2.3設(shè)計凈雨量的推求初損后損法徑流系數(shù)法相關(guān)法水量平衡法6.2.3設(shè)計凈雨量的推求初損后損法42初損后損法:是一種下滲曲線法的簡化的方法。它把實際的下滲過程簡化為初期損失和后期損失。產(chǎn)流前的損失量稱為初期損失，產(chǎn)流后的損失量稱為后期損失。

初損后損法:是一種下滲曲線法的簡化的方法。它把實際的下滲過程43損失參數(shù)是指產(chǎn)流歷時tc內(nèi)的平均損失強度。

降雨過程與入滲過程示意圖損失參數(shù)是指產(chǎn)流歷時tc內(nèi)的平均損失強度。降雨過程與入滲過44R=P-I0-ftc–R=P-I0-ftc–456.3流域匯流6.3流域匯流46

流域上各點的凈雨，經(jīng)過坡面匯入河網(wǎng)，再由河網(wǎng)流達(dá)出口斷面，總稱匯流。從坡面和土壤表層匯入河網(wǎng)的，稱為坡面匯流，其歷時較短，一般只有幾十分鐘至幾小時；另一部分滲入地下，經(jīng)由地下途徑注入河網(wǎng)的，稱為地下匯流，歷時可長達(dá)幾天或幾十天。

等流時線法適用于地表徑流（包括壤中流）的坡面匯流和河網(wǎng)匯流。

6.3.2等流時線原理

流域上各點的凈雨，經(jīng)過坡面匯入河網(wǎng)，再由河47一、等流時線

等流時線是在流域上勾繪的一組等值線，每條等值線上各點的水質(zhì)點，將同時到達(dá)出流斷面。兩條等流時線間的面積稱為等流時面積，按順序用ω１、ω２、ω３……表示，其匯流時間分別等于t1＝Δt、t2＝2Δt、t3＝3Δt……。

ω１ω2ω3ω4ω5Δt2Δt3Δt4Δt5Δt一、等流時線

等流時線是在流域上勾繪的一組等值線，每48流域出口斷面流量的計算

出流斷面在第i時段出流量是由第一塊面積ω１上的本時段凈雨，第二塊面積ω２上一時段凈雨……等所合成的:

式中，ri－第i時段地面凈雨強度。

流域出口斷面流量的計算出流斷面在第i時段出49時段(h)地面凈雨hs(mm)等流時面積ω

(km2)部分流量Q(m3/s)h1=5mmh2=28mmh3=44mmh4=3mmQ

(m3/s)(1)(2)(3)(8)(7)(6)(4)(5)033621918121524695284435812013011582602400000027566053381115031133729821315662236489530469334244981633363223177272066088958997455333291147時段(h)地面凈雨hs(mm)等流時面積ω(km2)部分流50二、討論1、降雨分布不均勻問題

實際降雨在流域面上分布可能是不均勻的。如果能求出各等流時面積上的時段平均雨量，計算精度可提高。

2、流速變化問題

若流速大小隨流量而變，等流時面積就不是恒定數(shù)值，使計算結(jié)果與實際情況存在差別，一般情況是以峰為準(zhǔn)，采用使洪峰流量誤差最小的流速數(shù)值作為繪制等流時曲線的依據(jù)。

二、討論513、河槽調(diào)蓄問題

按照等流時線的假定，同一等流時線上水量同時到達(dá)出流斷面，但由于各干、支流之間的干擾，漫灘影響，斷面流速分布不均等原因，使這種假定不符合實際，而是高速質(zhì)點先到，低速質(zhì)點后到，又按假定，各等流時面積之間沒有水流交換，只有先后次序之別，實際上是快速和慢速質(zhì)質(zhì)點互相混雜，嚴(yán)格的面積出流次序是沒有的。這就是等流時線未考慮河槽的調(diào)蓄問題。因此，等流時線方法只宜用于小流域，因為河槽調(diào)蓄作用小。

3、河槽調(diào)蓄問題

按照等流時線的假定，同一等流時線上水526.3.3不同凈雨情況下的徑流過程

mifq1q2q3q4QQm1i1f1i1f1i1f1=if2i2f2i1f2i2f1i1f2+i2f1=2if3i3f3i1f3i2f2i3f1i1f3+i2f2+i3f1=3ifiF4i4i2f3i3f2i4f1i2f3+i3f2+i4f1=3ifiF5i3f3i4f2i3f3+i4f2=2if

6i4f3i4f3=if全流域匯流tc≥τ

Qm=KiF6.3.3不同凈雨情況下的徑流過程mifq1q2q3q53mifq1q2q3q4QQm1i1f1i1f1i1f1=if2i2f2i1f2i2f1i1f2+i2f1=2ifiFtc3f3i1f3i2f2i1f3+i2f2=2ifiFtc4i2f3i2f3=if部分流域匯流tc<τ

Qm=KiFtc=Kifmmifq1q2q3q4QQm1i1f1i1f1i1f1546.3.4暴雨洪峰流量公式結(jié)論：1．tc<τQm=Kifm2．tc≥τQm=KiF

__6.3.4暴雨洪峰流量公式結(jié)論：__556.4暴雨洪峰流量的推理公式基本原理:推理公式是從成因概念出發(fā),認(rèn)為降落在流域上的暴雨經(jīng)過產(chǎn)流和匯流,按等流時線的原理,形成流域出口的洪峰流量?；炯俣ǎ篴)設(shè)計暴雨與損失時間和空間分布均勻。b)設(shè)計暴雨與設(shè)計洪水同頻率。c)流域匯流符合線性規(guī)律。c)流域匯流面積隨匯流時間的增加而均勻增加。

6.4暴雨洪峰流量的推理公式基本原理:推理公式是從成因56由暴雨公式：代入得洪峰流量公式：Qm＝0.278

ΨF由暴雨公式：代入573．推理公式參數(shù)估算

（1）Ψ值

當(dāng)tc≥τ時：當(dāng)tc<τ時：3．推理公式參數(shù)估算（1）Ψ值58（2）損失參數(shù)方法1：查區(qū)域或流域水文手冊方法2：計算公式可以證明

＝（1-n

）n

（2）損失參數(shù)方法1：查區(qū)域或流域59（3）凈雨歷時tc

證明:瞬時雨強i=時t=tc代入得證當(dāng)（3）凈雨歷時tc證明:i60（4）流域匯流時間τ出口概化為三角形，取σ＝1/3；λ＝1/4代入上式得

（4）流域匯流時間τ出口概化為三角形，取σ＝1/3；61匯流參數(shù)m的取值：方法1：查水文手冊方法2：由實測流量資料反推：（5）方法3：采用經(jīng)驗公式，如匯流參數(shù)m的取值：方法