安徽84辦法洪水計算

水利規(guī)劃參考資料（之二）安徽省水利水電勘測設(shè)計院一九八四年五月安徽省暴雨參數(shù)等值線圖、山丘區(qū)產(chǎn)匯流分析成果和山丘區(qū)中、小面積設(shè)計洪水計算辦法一、安徽省10分鐘，1、6小時暴雨參數(shù)等值線圖的編制概況二、江淮及皖南山丘區(qū)產(chǎn)匯流分析成果三、安徽省山丘區(qū)中、小而積設(shè)計洪水計算辦法（84年修訂稿）根據(jù)水電部規(guī)劃設(shè)計院對各省的要求和水利廳的安排，我院于1981年開始進行：我省10分鐘，1、6小時暴雨參數(shù)等值線圖的編制；山丘區(qū)產(chǎn)匯流分析及山丘區(qū)中、小面積設(shè)計洪水計算辦法的修訂等工作。至1983年，上述各項工作均已完成。現(xiàn)將成果匯總成“水利規(guī)劃參考資料（之二）”，供我省各地區(qū)參考應(yīng)用。一安徽省10分鐘，1、6小時暴雨參數(shù)等值線圖的編制概況暴雨參數(shù)等值線圖（每一種歷時包括均值及CV值兩張圖）是由暴雨間接推求設(shè)計洪水的基礎(chǔ)。以往由于自記雨量資料短缺，僅編制了年最大24小時點雨量參數(shù)等值線圖。24小時以下各種短歷時的暴雨參數(shù)、設(shè)計值，均不分地區(qū)、暴雨量級，用少數(shù)站短系列資料分析 出來的暴雨均值衰減指數(shù)n（上劃線據(jù)24小時暴雨參數(shù)外延推算。1964年以后，我省自記雨量站逐年增加，至1979年已達500余處（占總雨量站的半數(shù)以上）。加上氣象部門的資料，將近有600個站。其中觀測年限超過15年的已有80余站（最長的站有30年觀測資料）。自記雨量資料的增多，為直接編制短歷時暴雨參數(shù)圖創(chuàng)造了條件。(二）取樣原則及單站均值、Cv的定量取樣原則與已編制成的24小時暴雨參數(shù)圖相同，即不分暴雨天氣成因，選取年最大值，樣本取得后，先用矩法計算出單站的均值、CV，再通過適線（全國統(tǒng)一用皮爾遜Ⅲ型曲線，CS=3.5CV)確定采用值。適線時考慮到鄰近地區(qū)巳出現(xiàn)的特大值數(shù)據(jù)，以避免單站Cv值偏(三）勾圖原則勾繪等值線圖時，對地形條件，高低值地區(qū)變化規(guī)律、抽樣誤差以及備種歷時(24、6、+1小時及10分鐘）參數(shù)圖之間的協(xié)調(diào)等作全面考慮，不拘泥于個別點據(jù)的數(shù)值。本次完成10分鐘，1、6小時暴雨的均值、Cv等值線圖共六張，填補了我省這方量值與Cv圖，形成了比較完整的暴雨參數(shù)圖系列（共九張，見第三部份的附圖）?，F(xiàn)這些圖幅均已經(jīng)過與鄰省拼接及水電部規(guī)劃院驗收，成為全國同類圖幅的組成部份。除10分鐘暴雨圖正報部審批外，余均經(jīng)水電部先后批準頒發(fā)試用。(五）新成果對短歷時暴雨的影晌新成果的完成，改變了前述僅據(jù)24小時暴雨參數(shù)外延推求各種短歷時暴雨的辦法，而可據(jù)24、6、1小時及10分鐘四種歷時的暴雨參數(shù)圖直接或內(nèi)插求得各種歷時的暴雨，使短歷時暴雨的計算精度有了較大的提高，間接地也提高了中、小面積的設(shè)計洪水成果的精度。至于可能最大暴雨的計箅，因為是移用林莊實際雨型概化，不需修改。另外，原24小時點暴雨CV值未用等值圖而采用分區(qū)定值、CS=4.0CV,現(xiàn)為與鄰省一致、與其它歷時協(xié)調(diào)，改為查Cv等值圖、CS=3.5CV。二江淮及皖南山區(qū)產(chǎn)匯流分析成果我省山丘區(qū)，在前期有雨時本次降雨的損失量較小。據(jù)江淮之間山丘區(qū)14個站的31次較大暴雨一徑流（包括地下水）資料分析成果：平均每天損失量除一次為36毫米處，余均在30毫米以下，而有四次的徑流系數(shù)接近1.0。皖南地區(qū)32個站的分析結(jié)果是，日平均損失量大多在10毫米左右。(二）地下水（包括壤中流）分割及其定量地下水的分割，至今尚無嚴謹?shù)姆椒裳，F(xiàn)一般均采用直線斜割法，即在一次洪水的起漲點和地表徑流終止點之間連一直線，線上部分為地表徑流，線下部分為地下水。但是地表徑流終止點很難確定，故分割任意性很大（即使能確定，用直線分割也不一定代表實際情況）。本次為了使分割任意性盡可能減少，對所謂地表徑流終止點的位置作了大致規(guī)定，即假定洪峰到地表徑流終止點的歷時，約等于峰現(xiàn)時間的二倍左右。按照這個假定分割出來的各次較大洪水的地下水量，在江淮之間平均為30毫米、皖南為40毫米。(三）匯流分祈匯流分析采用納希線性瞬時單位線模型。對這個模型我們并不認為它是理論的，其使用效果還是取決于與實測資料的擬合情況，即仍是經(jīng)驗性的。納希模型主要有兩個參數(shù)，即N和k。納希認為流域上瞬時單位凈雨深經(jīng)過N個相同的串聯(lián)線性水庫調(diào)蓄滯時。N*k=m1,這個值具有時間因次，是流域匯流時間的度量。N及k可以從實測凈雨過程和相應(yīng)的地表徑流過程中求得。比較納希模型與我們以往采用的淮河模型單位線，發(fā)現(xiàn)當N等于2--3.0時，二者非常相似，只是退水尾部淮河模型較緩、納希模型較陡。這說明納希模型在我省應(yīng)用是可以的。另外，納希棋型有完整的數(shù)學(xué)表達式，當N、k確定后，即可通過現(xiàn)成的表式獲得單位線，而淮河模型則計算較繁,從電算角度出發(fā)，則更顯出納希模型的使用方便。由于納希模型的退水尾部較陡，為使實測資料與其擬合得好，分析者常將地下水割得高一些。經(jīng)分析了符合或基本符合單位線分析要求的50個測站的305次洪水，計算出每區(qū)的m1值的地區(qū)經(jīng)驗公式及N值的定量。1江淮之間m1綜合公式22RRRR式中：m1為瞬時單位線參數(shù)N與k的乘積，以小時計；F為流域面積，以平方公里計。J為主河道平均坡度，以‰計；Rs為最大3小時設(shè)計凈雨量，以毫米計。在皖南地區(qū)，分析時考慮了據(jù)tp時段的雨強I來選用m1值。tP的大小與雨強I大小有關(guān)在設(shè)計條件下，雨強I服從于暴雨強度公式，故雨強I又與暴雨衰減指數(shù)n有關(guān)。綜合關(guān)系式為m1的非線性指數(shù)β1=0.50-0.05lg（F/J）（4）（5）（7）（8）p歷時內(nèi)的凈雨強度，毫米/小時；為m1值的非線性改正指數(shù)；n為1—24小時之間的暴雨衰減指數(shù)；p為洪峰滯時，tp50為凈雨50毫米時的tp，均以小時計；2為p值的非線性改正指數(shù)。皖南地區(qū)m1值的計算式雖比較復(fù)雜，但它解決了設(shè)計洪水中確定凈雨雨強歷時的定量問題，而且通過電子計算機進行計算，仍是非常方便的（電算程序另?。?。如果將（3)—(8)式概化成比較簡單的計算式，則為055式（9)是由（3）—(8)式概化而得，利用它計算得出的設(shè)計洪水峰值，較用(3)—(8)式的計算成果，差別一般不超過±5%?？稍趫D表化中應(yīng)用。在江淮之間N值取用3.0，皖南南地區(qū)N值原采用：當F≤50平方公里時等于3.0、F在50—500平方公里之間時用3.5。鑒于m1=N*k，m1—定時N大k就小、N小k就大，故N等于3或等于3.5對設(shè)計洪水成果影響甚微，在笫三部分設(shè)計洪水計算辦法中，不分面積大小，N均用3.0。據(jù)1、2所列的m1地區(qū)綜合公式及N等于3.0，只要已知F、J及R3就可計算出m1、k，再利用有關(guān)表式即可獲得所需單位時段的單位線。以上成果，經(jīng)與鄰省協(xié)調(diào)比較，最后也由部規(guī)劃院驗收，認為可以在修訂小面積設(shè)計洪水計算辦法中應(yīng)用。三安徽省山丘區(qū)中、小面積設(shè)計洪水計算辦法（84年修訂槁）符號說明使用范圍及注意事項各種頻率設(shè)計洪水計算辦法可能最大洪水計算辦法附圖1安徽省年最大24小時點雨量均值等值線圖2安徽省年最大24小時點雨量CV值等值線圖3安徽省年最大1小時點雨量均值等值線圖4安徽省年最大1小時點雨量Cv值等值線圖5安徽省年最大6小時點雨量均值等值線圖6安徽省年最大6小時點雨量CV值等值線圖7安徽省年最大10分鐘點雨量均值等值線圖8安徽省年最大10分鐘點雨量CV值等值線圖9安徽省年可能最大24小時點雨量等值線圖1各種頻率設(shè)計洪水計算部分 H24、 H1分別為年最大24、1小時點雨量均值，以毫米計。CV24、CV1分別為年最大24、1小吋點雨量的變差系數(shù)。CS偏差系數(shù)。H24、H1某設(shè)計頻率24、1小時暴雨量，以毫米計。1某設(shè)計頻率24、1小時暴雨點一面折扣系數(shù)。P24、P1某設(shè)計頻率面暴雨量，以亳米計。R24、R3、R1分別為某設(shè)計頻率24、3、1小時的面凈雨量(地表徑流),以毫米計。n24-1小時之間的暴雨衰減指數(shù)。F流域面積，以平方公里計。B流域平均寬度，以公里計。f流域形狀系數(shù)，f=B2/F。K瞬時單位線參數(shù)，小時。N瞬時單位線參數(shù)，采用等于3.0。m1瞬時單位線參數(shù)，m1=N*K,小時。qm24小時凈雨（R24）為1000毫米時的洪峰模，以立米/秒毎平方公里計。Qm某設(shè)計頻率設(shè)計洪水洪峰流量,以立米/秒計。注：皖南地區(qū)J系指出口斷而到流城分水嶺之間的河道平均坡度；江淮之間的J系指出口斷面至河源之間的河道平均坡度。符號F流域面積，以平方公里SF流域面積平均坡度，以分米/平方公里計。SL河道平均坡度，以米/公里（即‰）計。f流域形狀系數(shù)，f=B2/F。B為流域平均寬度，以公里計。K綜合流域待征值，K=(SL*SF）0.5*f0.75*F-0.28。H24M可能最大24小時點暴雨量，以毫米計。P24M可能最大24小時面暴雨量，以毫米計。R24M可能最大小時面凈雨量(地表徑流以毫米計。α可能最大24小時暴雨點--面折扣系數(shù)qM可能最大洪水洪峰流量模（當R24M=1000毫米），以立米/秒每平方公里計。QM可能最大洪水洪峰流量，以立米/秒計。注：SL不分地區(qū)均指河口至河源之間的河道平均坡度。(一）使用范圍及注意事項1、本法主要供我省淮河以南，集水而積在300-10平方公里之間的山丘區(qū)中、小型水庫計算設(shè)計洪水之用。如用本法進行灌區(qū)交叉建筑物或河道治理的設(shè)計洪水計算時，必須進行調(diào)洪演算修峰，不能不經(jīng)具體分析直接套用本法計算的洪峰流量作建筑物孔徑或河道斷面的設(shè)計流量。對集水面積在10平方公里以下的特小流域，淮北山丘區(qū)的設(shè)計洪水計算，本法可供參考。2、區(qū)間設(shè)計洪水、撇洪溝、灌溉渠道等非天然流域的設(shè)計洪水，要另作專門3、對丘陵、圩區(qū)相混合的流域，用本法將得出偏大成果，需按照流域中下游河段具體條件，分析匯流滯蓄特性，修改洪峰。1/1萬或1/5萬地形圖上量算各項流域幾何特征值。如缺乏地形圖時，應(yīng)進行野外測量。系數(shù)，故無須修正）。修正系數(shù)如下表。表1特殊流域形狀系數(shù)的洪峰修正系數(shù)表f=B2/F洪峰修正系數(shù)當f>2.0時，應(yīng)按支流水系分兩塊面積計箅出洪水過程線，然后同時段相加得全面積洪水過程。6、設(shè)計流域或其鄰近有實測資料時，應(yīng)作分析，做到盡可能利用實測資料。7、要重視洪水調(diào)査工作，利用洪水調(diào)查成果與本法成果比較、分析后確定采用數(shù)據(jù)。(二）各種頻率設(shè)計洪水計算辦法計算步驟1、在地形圖上量算流域特征值F、B、J。2、在附圖1-4上查讀設(shè)計流域中心處的H24、H1、CV24、CVl。3、據(jù)H24、H1、CV24、CVl利用下表計算出所需頻率的點暴雨量H24、H1。表2P—Ⅲ型曲線的模比系數(shù)Kp值表（Cs=3.5CV)P(%)CV125P(%)CV4、據(jù)H24、H1，通過下表計算出相應(yīng)的面雨量P24、P1。P24=α24*H24、P1=α1*H1。F50100300500100015、計算面凈雨量和地下水列如下表。地形類別重現(xiàn)期>50年一遇重現(xiàn)期<20年一遇損失地下水合計損失地下水合計皖南地區(qū)丘陵204060403070江淮地區(qū)深山103040303060淺山203050403070丘陵303060503080凈雨雨型采用同頻率內(nèi)包型式，如下表。時序（小時）1-34-67-913-1516-1819-2122-24歷時占（R24-R3）的%920-45699上表中最大1小時凈雨位于第11小時，其值與暴雨衰減指數(shù)n有關(guān)，當n為的凈雨分配為30%和70%。7、暴雨衰減指數(shù)n的計算表6不同n各歷時暴雨（凈雨）與24小時暴雨（或凈雨）比值表n/P24（或R1/R24）P3/P24（或R3/R24）（R24-R3）/R24]8、匯流計算中瞬時單位線參數(shù)地區(qū)經(jīng)驗公式根據(jù)全省50個站的305次洪水，用納希瞬時單位線為模型，分析并綜合出計算瞬時單位線參數(shù)m1值的地區(qū)經(jīng)驗公式如下（1）江淮之間山丘區(qū)瞬時單位線參數(shù)mi=Nk,當N固定為3時，k的計算式便為（4）005時用0.65ak值據(jù)式（6)計算后，還應(yīng)利用表8查算以資校對。由以上諸式可知，不論江淮或皖南，當流域特征已定時，瞬時單位線參數(shù)m1、k還隨3小時凈雨大小而變，也就是說，據(jù)24小時凈雨過程計算洪水時應(yīng)據(jù)每一個3小時的凈雨選用單位線。在本計算辦法中，主雨峰（即最大3小時）采用一條單位線、次雨峰(即次大3小時）采用另一條單位線，其余各時段借用次雨峰的單位線a9設(shè)計洪水過程線計算（1）地表徑流部分當流域特征值（F、J等）、R24、n求得后即可按上述原則選用單位線，計算各時 段的流量過程并進行疊加得出相應(yīng)于R24的復(fù)合地面徑流過程。這部分計算比較繁復(fù)，可用電算進行（電算程序另印〉。此處已將大量電算成果整理成以n、k(主雨峰）為參數(shù)的流量模過程（見表7)供查（插）用（用法見下文中的“舉例”）。（2）地下徑流部分地下徑流部分的總量，在皖南為40毫米、江淮之間為30毫米。地下徑流過程采用概化等腰三角形型式，峰值位于地面徑流過程的終止點?？紤]到地下徑流的總量不大，且絕大部分的水量在地表徑流的峰后泄出，故不論對設(shè)計洪水的峰值或?qū)φ{(diào)洪演算起作用的洪量來講，都是影響很小的。為簡化計算起見，在本辦法中規(guī)定：設(shè)計洪水重現(xiàn)期≥50年一遇時，地下徑流可略去不計，即以地表徑流部分的流量過程作為最終采用的設(shè)計洪水過程；設(shè)計洪水重現(xiàn)期≤20年一遇時，可視具體需要決定是否回加地下徑流。表7〔本表據(jù)式（3)、（4)制成〕R36090120150180210240270300330kF/J2200.0300.0皖南地區(qū)k值查算表表8〔本表據(jù)式（6）制成〕R3210240270300330kF/J各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789單位：q，立米/秒每平方公里（當24小時凈雨R24=1000毫米時）各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT10000023456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT10000023456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT100000203456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT100000203456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT1000000203456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT100000002003456788.793.O5.532各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT1000000020034567893.O32各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT100000002003456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT123456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT100000002003456789各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kpT12345678919'各種頻率設(shè)計洪水流量模過程線表kqT100000000200034567895.舉例例1已知江淮地某流域?qū)偕钌絽^(qū)，F(xiàn)=100平方公里、B=7.7公里、J=15‰，并據(jù)附圖1-4及表2-3查算得萬年—遇的P24=700毫米、P1=210毫米，求其設(shè)計洪水過程線。（1）計算：F/J2=100/152=0.44；f=B2/F=7.72/100=0.590.5不修0.5,修正）P1/P24=210/700=0.3；查表4，損失量及地下水之和為40毫米，故R24=P24-40=700-40=660毫米。（2）據(jù)P1/P24=0.3查表6得n=0.62；R3/R24=0.45、R3=0.45*660=297毫米。（3）F/J2＜1，故用式（3）計算瞬時單位線參數(shù)k值。034（044）k113(044)024?（29730）(4)據(jù)n=0.62及k=0.39在表9中查出相近的n=0.62、k=0.40時的流量模過程，然后逐項乘以F*R24/1000=100*660/1000=66,即得所需之萬年一遇設(shè)計洪水過程線。其洪峰流量Qm為66qm=66*59=3894立米/秒，過程線計算從略。例2除流域平均寬度B=6公里外，其余數(shù)據(jù)均與例1相同。（1）計算得f=B2/F=62/100=0.36,因為f<0.5,故求得的峰值需加修正,査表1得修正系數(shù)（2）計算修正后的洪峰流量模qm為0.93*59=54.9、Qm為66*54.9=3623立米/秒。（3）再據(jù)n=0.62、qm=54.9在表9中查得qm接近54.9的過程為k=0.5、qm=53—行，并將qm的差值（54.9-53=1.9)在qm的下一時段中減去（即26.2-1.9=24.3)以保持總量不變，然后遂項乘以66得修正后的設(shè)計洪水過程線。如果qm的差值是負數(shù)，則應(yīng)將此差值在qm的上一時段上加回。例3已知皖南某流域?qū)偕絽^(qū)，F(xiàn)=60平方公里、J=17.8,B=6公里，并查算得千年一遇的P24=593毫米、P1=172毫米，求其設(shè)計洪水過程線。（1）計算：F/J=60/17.8=3.37；f=B2/F=36/60=0.6；P1/P24=172/593=0.29；査表4,損失量及地下水之和為50毫米，故R24=593-50=543毫米。（2）據(jù)P1/P24=0.29査表6得n=0.61；R3/R24=0.44、R3=0.44*543=239毫米。055()0053（4）據(jù)n=0.61及k=0.42在表9中査出相近的n=0.60、k=0.40時的流置模過程，然后逐項乘以F*R24/1000=60*543/100