第四章 小流域設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算

第四章小流域設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算§4.1小流域設(shè)計(jì)暴雨、設(shè)計(jì)洪水的特點(diǎn)§4.2推理公式§4.3推理公式中的參數(shù)選擇和應(yīng)用§4.4小流域設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算§4.5經(jīng)驗(yàn)公式法推求設(shè)計(jì)洪峰流量4.1小流域設(shè)計(jì)暴雨、設(shè)計(jì)洪水的特點(diǎn)與估算方法

特點(diǎn)：（1）工程規(guī)模小，對(duì)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(jì)算方法簡(jiǎn)單易行，適用無(wú)。

方法：采用由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪峰的簡(jiǎn)化方法。

4.2推理公式的概化假定、基本形式、計(jì)算公式和計(jì)算方法1、基本假定（1）流域產(chǎn)流強(qiáng)度在時(shí)間和空間分布均勻；（2）流域匯流符合線性規(guī)律；（3）流域匯流面積隨匯流時(shí)間的增加而均勻增加。

2、推理公式的導(dǎo)出

得:Qm＝

0.278

rτF

tc≥τ

Qm＝

0.278

rtcFtc

tc＜τ

用平均雨強(qiáng)表示

Qm＝

0.278（iτ－μ）Ftc≥τ

Qm＝

0.278（itc－μ）Ftc

tc＜τ

FFFtc

tc

τ

o

消除Ftc

Qm＝

0.278（iτ－μ）F

tc≥τ

tc＜τ

代入得

tc≥τ

tc＜τ

暴雨公式4.3推理公式中的參數(shù)選擇和應(yīng)用（1）暴雨參數(shù)Sp、n

方法1：查等值線圖或水文手冊(cè)方法2：若已知24小時(shí)設(shè)計(jì)雨量P24p，可根據(jù)查出的n代入暴雨公式反推Sp：

Ptp＝Spt1－n

P24p＝Sp241－n

Sp

＝P24p24n－1Sp

＝αP

p24n－1

（2）損失參數(shù)μ

方法1：查區(qū)域或流域水文手冊(cè)

方法2：設(shè)計(jì)公式可以證明

（3）凈雨歷時(shí)tc

證明：

瞬時(shí)雨強(qiáng)

I＝μ

時(shí)

t＝tc，

代入上式得證。

（4）流域匯流時(shí)間τ

τ＝0.278L/Vτ

V＝mJσQmλ

出口概化為三角形，取σ＝1/3；λ＝1/4代入上式得（5）匯流參數(shù)m的取值：方法1：查水文手冊(cè)方法2：由實(shí)測(cè)流量資料反推：方法3：采用經(jīng)驗(yàn)公式，如

m＝f(θ)（6）設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算

tc≥τ

tc＜τ

采用試算或圖解法聯(lián)立求解。

4.4小流域設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算（一）暴雨公式

1、暴雨公式形式

暴雨強(qiáng)度ip與暴雨歷時(shí)t

之間的關(guān)系稱暴雨公式，水利部門常用形式為：式中：Sp－雨力，單位歷時(shí)暴雨平均強(qiáng)度，隨重現(xiàn)期和地區(qū)而變

n－暴雨遞減指數(shù)，隨地區(qū)和歷時(shí)而變按雨量表示

2、暴雨公式參數(shù)推求及綜合

由雨量～歷時(shí)～頻率（P～t～p）關(guān)系轉(zhuǎn)為雨強(qiáng)～頻率～歷時(shí)（i～p～t）關(guān)系。對(duì)有雨量資料站點(diǎn)進(jìn)行24小時(shí)內(nèi)各時(shí)段（一般取t＝0.2、0.5、1、3、6、12、24h）雨量頻率計(jì)算由頻率曲線查算時(shí)段雨量并計(jì)算雨強(qiáng)ip＝Pp/t，（一般取p=5%、2%、1%）對(duì)ip~t點(diǎn)據(jù)配以公式

iP=SP

/tn，按離差最小為原則率定參數(shù)Sp和n（常假定n不隨p而變）根據(jù)多站的參數(shù)Sp和n進(jìn)行地區(qū)綜合（可以是等值線圖或綜合表形式）

（二）設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程

1、同頻率過(guò)程線

t(h)

P(mm)

2、地區(qū)綜合暴雨過(guò)程線

t(h)

α

（三）推求設(shè)計(jì)流量過(guò)程線1、綜合時(shí)段單位線法2、綜合瞬時(shí)單位線法

【算例】

湘江支流某地欲修建一座水庫(kù)，地點(diǎn)位于北緯28以南，集水面積2.93km2，干流長(zhǎng)度2.56km，干流坡度0.033。推求壩址處百年一遇洪峰流量。

（1）暴雨參數(shù)Sp、n

由湖南省《小型水庫(kù)水文手冊(cè)》雨量參數(shù)圖表，查算得流域中心點(diǎn)

＝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(jì)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）（2）損失參數(shù)μ

由μ等值線圖,查得流域中心

μ＝2mm/h（3）凈雨歷時(shí)tc

tc

＝［（1-n）S１％/μ］1／n

＝［（1－0.76）129/2.0］1／0.76＝36.8h

（4）匯流參數(shù)

θ＝L/Ｊ1/3F1/4

＝2.65/0.0331/3×2.931/4

＝6.31

ｍ＝0.54θ0.15

＝0.54×6.31０.15

＝0.71（5）設(shè)計(jì)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－0.76－1.63tc

≥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(jì)洪峰流量

Ｑmp

＝102ｍ３/ｓ4.5經(jīng)驗(yàn)公式法推求設(shè)計(jì)洪峰流量、概化多邊形法推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程的基本思路和方法1、設(shè)計(jì)洪峰單因素公式

Qp＝CpFn

2、設(shè)計(jì)洪峰多因素公式3、洪峰統(tǒng)計(jì)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式

Q＝CFn

Cv＝f（F）

Cs＝kCv

C、Cv、k具有地理分布規(guī)律，可根據(jù)有資料流域?qū)崪y(cè)資料分析參數(shù)勾繪參數(shù)等值線圖或制作綜合參數(shù)表以供無(wú)資料流域查用。4、洪水過(guò)程線三角形概化

W＝Qm

T/2Qm

W

Q

Qa

Qb

oa

mb

c

d

t

5、洪水過(guò)程線的五邊形概化（1）特征參數(shù)：

Ka＝Qa

/Qm

Kb＝Qb

/Qm

Kw＝W1/W

KT＝t1/T（2）特征流量時(shí)間坐標(biāo)

ta＝（1－2Kw＋Ka）t1

tb＝（2－Kb）t1

td

=（ta－Kat1）/Kb＋2t1

（3）無(wú)因次過(guò)程線

Qm

=100m3/sT=10h

無(wú)因次流量過(guò)程線（αi＝Qi

/Qm