1、。10-6小流域設(shè)計洪水計算。1?？偨Y(jié)鐵路、公路建設(shè)中的小橋涵、中小型水利工程、農(nóng)田、城市、廠礦排水工程等規(guī)劃設(shè)計中的洪水設(shè)計。它們大多集水面積小，屬于小流域。小流域通常指集水面積不超過幾百平方公里的小河流和小溪，但沒有明確的界限。例如，水利部門F 200 km2，公路運(yùn)輸部門F 100 km2。與大、中流域相比，小流域的設(shè)計洪水計算有其自身的特點(diǎn)，因此水文往往作為一個特殊問題來研究。小流域設(shè)計洪水計算的主要特點(diǎn)是：大部分小流域沒有水文站，即缺少實(shí)測徑流資料，甚至雨量資料。(2)小流域面積小，自然地理條件相對簡單，在制定計算方法時可以適當(dāng)簡化，即可以做一些廣義的假設(shè)。例如，假設(shè)短歷時設(shè)計暴雨在

2、時間和空間上均勻分布。小流域分布廣泛，數(shù)量眾多。因此，在保證一定精度的前提下，所提出的計算方法簡單方便。小流域設(shè)計洪水的計算方法很多，如推理公式法、區(qū)域經(jīng)驗(yàn)公式法、歷史洪水調(diào)查分析法和綜合單元線法。推理公式法是應(yīng)用最廣泛的一種方法，它以暴雨形成洪水過程理論為基礎(chǔ)，按設(shè)計暴雨設(shè)計凈雨設(shè)計洪水的順序進(jìn)行計算。小型工程一般調(diào)洪能力小，工程規(guī)模主要受洪峰流量控制。因此，設(shè)計洪峰流量主要針對小流域設(shè)計洪水計算，洪水過程線較低，一般采用廣義過程線。小流域設(shè)計暴雨的計算鑒于小流域水文資料的缺乏，設(shè)計暴雨的計算通常采用以下步驟：(1)根據(jù)省(區(qū))水文手冊(包括相關(guān)水文圖集，如暴雨徑流查算圖表)中繪制的暴雨參數(shù)

3、等值線圖，設(shè)計不同歷時的暴雨，如24小時設(shè)計暴雨等。(如果有實(shí)測數(shù)據(jù)，可以直接計算設(shè)計降雨量。)，工程設(shè)計中常用的暴雨歷時包括：城市排水：5，10，15，20，30，45，60，90，120分鐘，水利部門：1，3，6，12，24小時，各種歷時的設(shè)計，根據(jù)劃分歸納雨型或轉(zhuǎn)移鄰近流域的典型暴雨，用同頻法控制放大，得到設(shè)計暴雨過程。1.各省暴雨徑流查算圖表和水文手冊的設(shè)計暴雨計算。例如，湖北省1985年發(fā)布的暴雨徑流查算圖表提供了7天、3天、24小時、6小時、1小時和10分鐘的暴雨參數(shù)等值線圖，全省統(tǒng)一使用的CS/CV值為3.5。在此基礎(chǔ)上，求出設(shè)計流域中心點(diǎn)特定歷時暴雨的平均值、變異系數(shù)和變異系數(shù)

4、，進(jìn)而得到設(shè)計歷時頻率的降雨量。例如x24P、x6P、x1P。使用暴雨公式計算任意持續(xù)時間的設(shè)計降雨量。利用特定持續(xù)時間的設(shè)計暴雨量(如x24P、x6P和x1P)，可以建立暴雨公式。大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果表明，暴雨強(qiáng)度與持續(xù)時間的關(guān)系可以用指數(shù)方程表示，它反映了在一定頻率和持續(xù)時間下，平均降雨強(qiáng)度at、p和持續(xù)時間t之間的關(guān)系，稱為短持續(xù)時間暴雨公式。暴雨公式最常見的形式是：其中at，p:平均暴雨強(qiáng)度，持續(xù)時間t，頻率p，mm/h；嘿。SP:頻率為p的平均暴雨強(qiáng)度(持續(xù)時間t=1h的平均暴雨強(qiáng)度，頻率為p)稱為設(shè)計降雨力，mm/h.n:暴雨參數(shù)、暴雨衰減指數(shù)或暴雨衰減指數(shù)。暴雨下降指數(shù)n與持續(xù)時間

5、有關(guān)，隨地區(qū)而變化，可根據(jù)記錄的降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先，對不同歷時的實(shí)測降雨進(jìn)行了頻率分析，得出了不同頻率下的設(shè)計降雨強(qiáng)度、p值和c值根據(jù)我國的數(shù)據(jù)分析，大部分地區(qū)n與p無關(guān)，t=1h前后變化，t1h為n1，t=124h為n2。N1和n2在不同的地方是不同的，各省(自治區(qū)、直轄市)根據(jù)自己對n1和n2的分析繪制了等值線圖或分區(qū)圖。.計算步驟：已知24小時的設(shè)計暴雨量x24，p是從流域中心計算的。根據(jù)公式(10-2):(10-3)。和(10-2)(10-3)，可以得到任意持續(xù)時間t的設(shè)計降雨量：當(dāng)1 h t 24 h時，當(dāng)t 時，損失率為，過滲部分i-形成凈雨量，總凈雨量只要有，就可以計算出凈

6、雨量。各省水文手冊一般都有經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，可直接查閱。4.有理公式中的基本概念(1)推理公式的形式集中時間：凈雨從流域某一點(diǎn)流向流域出口斷面的時間。等時線：流域中等匯流時間點(diǎn)的連線。如圖所示：用1、2、(單位匯流周期長)。等時線：兩條相鄰等時線之間的區(qū)域。示例：F=f1 f2 f3。從流域上最遠(yuǎn)的點(diǎn)到出口段的凈雨流經(jīng)過的時間稱為最大集水時間，或集水的集中時間，記錄為。示例：=3 T.恒定流期間在f區(qū)形成的凈雨h可在兩個 t周期內(nèi)流出流域出口段。最大流量為：q，假設(shè)流域內(nèi)有四個凈雨期，因此凈雨期(徑流期)TC=4 t，出口斷面形成的流量過程線為：Qm，推理公式的第一個假設(shè)是凈雨在時間和空間上均勻分布，

7、也就是說，h1=H2=H3 A是平均降雨強(qiáng)度，是損失強(qiáng)度，因此有：另一個表達(dá)式：其中=3 t是流域匯流持續(xù)時間，h=3h是持續(xù)時間內(nèi)的凈降雨量，而凈降雨量持續(xù)時間TC=4 t是4h。顯然，tc ，峰值流量是由整個流域的部分凈雨形成的。這種情況被稱為完全融合。假設(shè)流域內(nèi)有兩個凈雨期，因此凈雨期(徑流期)TC=2 t，出口斷面形成的流量過程線為：Qm，仍然假設(shè)凈雨在時間和空間上均勻分布，即h1=h2=h，那么Qm取決于(f1 f2)和(f2 f3)的大小。Ftc是凈雨期最大同步徑流區(qū)，即匯流區(qū)中參與峰值流量形成的部分，與tc和流域形狀有關(guān)。很明顯，TC=2 t和=3t t。因此，tc ，峰值流量是

8、由部分流域區(qū)域的全部凈雨形成的，稱為局部匯流。推理公式的第二個假設(shè)是流域匯流面積的增長率隨時間呈線性(矩形假設(shè))，即：則上述公式可寫成：最后有：當(dāng)tc :當(dāng)tc :5。北京水利科學(xué)研究院的推理公式及其應(yīng)用推理公式中要求有、hR和。H，hR是計算徑流和計算凈雨量的問題；是流域匯流時間，即流域匯流計算問題。1.設(shè)計暴雨過程暴雨過程線對稱；瞬時雨強(qiáng)峰值趨于無窮大；降雨強(qiáng)度過程線不能明確表達(dá)；I，時間，I，t，TC，當(dāng)持續(xù)時間為t時，瞬時降雨強(qiáng)度過程線上的相應(yīng)降雨量為設(shè)計降雨量xt，p:，I，時間，TC，I，時間，TC，從公式(10-2):瞬時雨強(qiáng)i(t):從圖中，當(dāng)t=tc時，i (tc)=，因此有

9、：所以：將放入hR公式中并消除，得到：3。流域匯流時間的計算采用半理論半經(jīng)驗(yàn)公式：其中，J:主要水道的加權(quán)平均坡度，按公式(2-9)以十進(jìn)制計算。m:匯流系數(shù)，各省水文手冊一般有經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：m L/J1/3。4。公式(10-7)用于計算設(shè)計峰值流量，其計算公式為：TC 、(10-15)、TC 、(10-7) Get:5。計算步驟上述方程需要7個參數(shù)：f、l、j、n、SP、m，然后可以求解QmP和。方法包括圖解法、試算法等。具體步驟：計算地形圖上的流域參數(shù)f、l和j；檢查暴雨參數(shù)n和SP，得到：從設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)P和P-曲線，可以得到24小時設(shè)計暴雨量x24，P，然后由公式(10-3)計算出設(shè)計暴雨量，流

10、域損失參數(shù)和匯流參數(shù)M，并校核水文手冊，得到它，校核m L/J1/3與匯流參數(shù)M的關(guān)系。第一種方法：圖解法(1)假設(shè)一個群：QmP 假設(shè)一個QmP，并根據(jù)公式(10-12)計算相應(yīng)的。制作QmP 關(guān)系曲線，如線 。(2)假設(shè)有一組，找到相應(yīng)的QmP。如果tc ，用公式(10-15)計算QMP。如果是tc ，通過公式(10-16)計算質(zhì)量管理計劃。制作 QmP曲線，如 線。I I線，II II線，QmP，Q，(3)找出質(zhì)量管理點(diǎn)、第一條線和第二條線交點(diǎn)對應(yīng)的垂直和水平坐標(biāo)。第二種方法：試湊法(1)假設(shè)一個QmP并代入公式(10-12)得到相應(yīng)的；(2)比較tc和:當(dāng)tc 時，將其代入公式(10-

11、15)。如果是tc ，將其代入公式(10-16)。(3)比較QmP和，如果：這是你想要的；如果：順序，返回(1)。例10-2江西省流域需建小型水庫，要求用推理公式法每100年計算一次設(shè)計洪峰流量。計算步驟如下：1 .流域特征參數(shù)F、L和J的確定：F=104km2，L=26km，J=8.75 2。設(shè)計暴雨特征參數(shù)n和SP暴雨衰減指數(shù)n由各省(區(qū))實(shí)測暴雨資料進(jìn)行分析和量化，詳見當(dāng)?shù)厮氖謨浴Ｒ话闱闆r下，n的數(shù)值直接由點(diǎn)雨量數(shù)據(jù)而非面雨量數(shù)據(jù)推導(dǎo)得出，不需要修正。根據(jù)江西省水文手冊，設(shè)計流域最大日降雨量統(tǒng)計參數(shù)為x24，P=1.1x1d，P暴雨衰減指數(shù)n=n2=0.60。根據(jù)CS=3.5CV=3.

12、50.42=1.47，P=1%，檢查值表，得到P=3.312。3.產(chǎn)匯流參數(shù)，m的確定查閱相關(guān)水文手冊，發(fā)現(xiàn)=3.0mm/h，m=0.70。4.用圖解法計算設(shè)計峰值流量(1)假設(shè)一組：QmP ，計算結(jié)果見表10-7。表10-7 QmP 線和 QmP線計算表，(2)假設(shè)一組，找到相應(yīng)的QmP，如果tc ，用公式(10-15)計算質(zhì)量管理計劃；如果是tc ，通過公式(10-16)計算質(zhì)量管理計劃。根據(jù)表10-7，較小，因此可以假設(shè)tc ，QmP可以用公式(10-15)計算，計算結(jié)果見表10-7。嘿。(3)圖10-12，(4)找出QmP和圖10-12，兩條線相交處對應(yīng)的Qmp為設(shè)計峰值流量。根據(jù)該圖，Qmp=510m3/s，=10.55h.檢查tc是否滿足。在本例中，=10.55h tc=57h，因此使用綜合匯流公式是正確的。推理公式的另一個常見表達(dá)式：兩組公式：當(dāng)tc 時，當(dāng)tc :其中，是匯流持續(xù)時間內(nèi)形成峰值流量的凈降雨量；HR指在凈降雨持續(xù)時間tc內(nèi)形成峰值流量的凈降雨量。嘿。用總降雨量表示，引入洪峰徑流系數(shù)，這樣，當(dāng)tc 時，當(dāng)tc 時，公式(10-7)(10-8):合并，暴雨強(qiáng)度公式(10-1):引入洪峰流量公式，得到徑流量的計算公式：當(dāng)TC 代入公式(10-9)得到時，代入公式(10-11)得到。對于沒有經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的地區(qū)，可以用上式估算，其中