小流域防洪避洪規(guī)劃編制有關(guān)水利計算

xx研究院xx年xx月小流域防洪避洪規(guī)劃編制前言水利計算的基本任務(wù)

水利計算的指導(dǎo)思想、步驟及方法水利計算實例(2個）

主要內(nèi)容總結(jié)

1前言

我省小流域雨量豐沛，河流源短流急、水位暴漲暴落，經(jīng)常形成山洪、泥石流、滑坡等災(zāi)害，造成人員傷亡和房屋建筑、交通道路、水利工程、農(nóng)田土地等的損毀。據(jù)統(tǒng)計，我省每年山區(qū)暴雨洪水災(zāi)害造成的死亡人數(shù)占全部洪澇災(zāi)害死亡人數(shù)的2/3左右。山區(qū)暴雨洪水災(zāi)害已經(jīng)成為我省當(dāng)前防洪減災(zāi)工作中的突出問題，引起了省委省政府的高度重視，省水利廳在進(jìn)一步加強防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)工作中，計劃全面啟動小流域防洪避洪規(guī)劃編制工作1前言

小流域防洪避洪規(guī)劃中涉及臨界降雨量確定、現(xiàn)役工程防洪能力校核、洪水風(fēng)險分析等有關(guān)水利計算。在收集和統(tǒng)計小流域地區(qū)降雨洪水資料的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計暴雨計算、設(shè)計洪水計算及斷面水力計算確定規(guī)劃工程的標(biāo)準(zhǔn)、臨界降雨值等小流域防洪避洪規(guī)劃的關(guān)鍵指標(biāo)。因此，水利計算作為小流域防洪避洪規(guī)劃的核心技術(shù)必須高度重視。2水利計算的基本任務(wù)

1、現(xiàn)役工程防洪能力分析2、小流域地區(qū)臨界降雨量的確定3、小流域洪水風(fēng)險分析（見預(yù)案編制技術(shù)）3水利計算的思路、步驟及方法

遵循著簡單實用，資料易收集等原則確定計算思路和方法。

在調(diào)查和收資的基礎(chǔ)上，選擇典型斷面，斷面以上流域進(jìn)行產(chǎn)、匯流計算，根據(jù)斷面的水力計算確定H～Q曲線，最后確定計算斷面的水位，從而對河道堤防防洪能力及臨界降雨量值進(jìn)行分析計算。其主要步驟為：3水利計算的思路、步驟

及方法

3.1、小流域調(diào)查和收資

3.2、小流域計算斷面的選擇

3.3、設(shè)計暴雨計算

3.4、設(shè)計洪水計算3.5、斷面水力計算

3.6、工程防洪能力確定

3.7、臨界降雨量的確定3水利計算的思路、步驟及方法

資料收集斷面選取過流能力確定設(shè)計暴雨推求產(chǎn)、匯流計算臨界降雨量確定、工程防洪能力分析3.1、小流域調(diào)查和收資

小流域防洪避洪規(guī)劃水利計算的調(diào)查和收資主要包括以下內(nèi)容：1、流域河流水系分布2、流域降雨洪水資料3、流域村鎮(zhèn)布局4、流域防洪工程布局5、歷史的山洪災(zāi)害資料3.2、小流域計算斷面的選擇

1、斷面選擇

每個村鎮(zhèn)至少選擇2各斷面，重要的村鎮(zhèn)可以適當(dāng)?shù)脑黾印嗝婵筛鶕?jù)河勢及兩岸堤防的變化來確定。從河勢來看，計算斷面可以選擇在河道突變段或平直段的典型代表。從兩岸堤防來看，計算斷面可以選擇在極易被淹沒或堤防防洪能力比較低的河段。3.2、、小流域域計算斷斷面的選選擇2、小流流域典型型斷面測測量在確定統(tǒng)統(tǒng)一高程程基準(zhǔn)點點的基礎(chǔ)礎(chǔ)，對選選擇的典典型斷面面進(jìn)行測測量，由由于山區(qū)區(qū)小流域域河道復(fù)復(fù)雜，測測量時可可根據(jù)地地形與河河勢，選選擇合適適的地段段進(jìn)行測測量。每每個斷面面測點間間距最好好小于5米。3.3、、設(shè)計暴暴雨計算算暴雨歷時時短、雨雨強大、、雨區(qū)小小成峰暴雨雨來勢猛猛、漲落落快小流域設(shè)設(shè)計暴雨雨主要有有以下特特點：基本步驟驟（1）各各歷時平平均點雨雨量均值、變變差系數(shù)CV值查算算；（2）暴暴雨衰減減指數(shù)n值計算算；（3）設(shè)設(shè)計點雨雨量均值值計算；；（4）小小流域面面雨量計計算；；（5）按按時段雨雨型及分分配計算算設(shè)計面面雨量。。3.3、、設(shè)計暴暴雨計算算無資料地地區(qū)設(shè)計計暴雨推推求無資料地地區(qū)設(shè)計計暴雨推推求各歷時平平均點雨雨量均值值、變差差系數(shù)CV值查算根據(jù)《浙浙江省短短歷時暴暴雨》（（2003年2月）（（以下簡簡稱圖集集）表6-1規(guī)規(guī)定的定定點數(shù)目目在圖集集附圖中中查算各各歷時的的點雨量量均值、、CV值值，并計計算點雨雨量均值值的平均均值。A≤10km2時，參數(shù)數(shù)（面））=參數(shù)數(shù)（點））；A＞10km2時，HF=αHA；HF---各各歷時雨雨量均值值，HA---各各歷時平平均點雨雨量均值值；α---點面系系數(shù)各歷時平平均點雨雨量均值值、變差差系數(shù)CV值查算Cvi---各各時段點點雨量Cv無資料地地區(qū)設(shè)計計暴雨推推求點號指標(biāo)歷時10min30min1hr3hr6hr24hr1均值1829.8241.0055.9168.00110.00Cv0.350.370.400.420.450.46平均均值1829.8241.0055.9168.00110.00Cv0.350.370.400.420.450.46各歷時平平均點雨雨量均值值、變差差系數(shù)CV值查算-----算例以衢江區(qū)區(qū)下山溪溪小流域域為例，，賽東塢塢鎮(zhèn)以上上集水面面積約11.2平方公公里。無資料地地區(qū)設(shè)計計暴雨推推求暴雨衰減減指數(shù)的的計算暴雨衰減減指數(shù)的的計算有有以下公公式:無資料地區(qū)設(shè)設(shè)計暴雨推求求設(shè)計點雨量均均值計算圖集尚沒有年年最大30min、3hr等點雨量量均值的等值值線圖，根據(jù)據(jù)圖集使用說說明，可進(jìn)行行插補計算，，計算公式如如下：無資料地區(qū)設(shè)設(shè)計暴雨推求求設(shè)計點雨量均均值計算無資料地區(qū)設(shè)設(shè)計暴雨推求求設(shè)計點雨量均均值計算--------算例點號指標(biāo)歷時10min30min1hr3hr6hr24hr1均值1829.8241.0055.9168.00110.00Cv0.350.370.400.420.450.46平均均值1829.8241.0055.9168.00110.00Cv0.350.370.400.420.450.46以衢江區(qū)下山山溪小流域為為例，賽東塢塢鎮(zhèn)以上集水水面積約11.2平方公公里。α=1，30min、3hr雨量分別別為計算值。。無資料地區(qū)設(shè)設(shè)計暴雨推求求小流域面雨量量的計算用P-III型曲線的ΦΦp及Kp指指定計算的設(shè)設(shè)計頻率下的的Hp。已知知、、Cv、Cs，用Φp表表或Kp表，，按下列計算算設(shè)計雨量：：無資料地區(qū)設(shè)設(shè)計暴雨推求求小流域面雨量量計算-------算例歷時10min30min60min3hr6hr24hr平均點雨量均值1829.84155.968110Cv0.350.370.40.420.450.46點面系數(shù)α111111面雨量均值1829.84155.968110各頻率設(shè)計面雨量1%37.2663.92192.66130.806167.282752%34.14654.116884.05117.949150.28246.45%29.8850.689872.324100.8995127.092208.0110%26.44244.55162.97687.3158108.936177.6520%22.73437.99553.01372.893689.76145.86衢江區(qū)下山溪溪小流域賽東東塢設(shè)計面雨雨量計算表無資料地區(qū)設(shè)設(shè)計暴雨推求求按時段雨型及及分配計算設(shè)設(shè)計面雨量時段雨型及分分配是建立在在對多年時段段雨量雨型和和分配的統(tǒng)計計基礎(chǔ)之上的的，因此《暴暴雨圖集》上上給出24小小時的雨型分分配。如果在在小流域中需需要對時段雨雨量進(jìn)行雨型型分配，應(yīng)該該對時段雨量量進(jìn)行統(tǒng)計分分析。無資料地區(qū)設(shè)設(shè)計暴雨推求求3.4、設(shè)計計洪水計算小流域設(shè)計洪洪水計算的方方法主要有：：1、推理公式式法2、浙江省瞬瞬時單位線法法3、浙江省綜綜合單位線法法1、浙江省推理公公式法適用于小于50km2的的特小流域上上。推理公式的基基本形式為3.4、設(shè)計計洪水計算1、浙江省省推理公式法法兩種匯流情況況：一是tc≥τ（tc產(chǎn)產(chǎn)流歷時））時，全流域域匯流；二是tc<ττ（tc產(chǎn)產(chǎn)流歷時））時，部分流流域匯流。3.4、設(shè)計計洪水計算2、浙江省瞬瞬時單位線法法浙江省瞬時單單位先利用Narsh單單位線的模式式。該模式建建立在三個基基本假定上：：（1）流域入入流集中于調(diào)調(diào)節(jié)中心。（2）流域?qū)粲赀^程調(diào)調(diào)蓄作用看作作幾個串聯(lián)水水庫的調(diào)節(jié)。。（3）前后洪洪水互不影響響，符合疊加加原理。3.4、設(shè)計計洪水計算2、浙江省瞬瞬時單位線法法基本公式：3.4、設(shè)計計洪水計算3、浙江省新新綜合單位線線法綜合單位線的的三個基本假假定：（1）合乎理理想單位先，，從凈雨開始始至洪峰出現(xiàn)現(xiàn)，定位六個個單位時間（2）同一流流域內(nèi)，因單單位時段歷時時不同，單位位線的洪峰滯滯時和底寬也也將不同，其其變化值可以以為單位歷時時差的3/4倍。（3）同一流流域內(nèi)單位線線洪峰流量與與洪峰滯時成成反比。3.4、設(shè)計計洪水計算3、浙江省新新綜合單位線線法單站綜合分析析：在原形單單位線換算為為理想單位線線后，才可以以進(jìn)行單站綜綜合分析，分分析主要內(nèi)容容為：（1）理想單單位線洪峰模模數(shù)與實測最最大1小時凈凈雨的關(guān)系分分析；（2）理想單單位線洪峰模模數(shù)與洪峰時時間的關(guān)系分分析。3.4、設(shè)計計洪水計算3.5、斷面面水力計算通過水力計算算，確定上、、中、下三個個控制斷面水水位H與過流流流量Q的關(guān)關(guān)系，具體計計算方法如下下：根據(jù)實地測量量的控制斷面面形狀，計算算在不同水位位H時的斷面面面積A、斷斷面濕周χ；；計算斷面水水力半徑R；；由R、河道道糙率n值，，計算謝才系系數(shù)c；由R、c和河道道比降J計算算斷面平均流流速v；由A和v計算斷斷面流量Q。。河道比降J可可由上、中、、下斷面的間間距和各斷面面河床底高程程差求得。3.6、河道道防洪能力確確定在小流域溪河河上選取適當(dāng)當(dāng)數(shù)量的控制制斷面，通過過水力計算確確定斷面水深深與流量的關(guān)關(guān)系，即H～～Q的關(guān)系，，并確定斷面面的最大過流流能力。結(jié)合前面敘述述的設(shè)計暴雨雨、設(shè)計洪水水計算等，確確定流域不同同頻率的洪峰峰流量，根據(jù)據(jù)斷面水力計計算的H～Q關(guān)系，確定定河道防御洪洪水的能力。。基本步驟（1）繪出各各頻率1小時時、3小時、、6小時降雨雨量與暴雨頻頻率關(guān)系曲線線圖；（2）根據(jù)P一般險情、P較大險情、P重大險情，從1小時、、3小時、6小時降雨量量與暴雨頻率率關(guān)系曲線圖圖中查得相應(yīng)應(yīng)的1小時、、3小時、6小時臨界降降雨量。3.7、臨界界降雨量的確確定例子—塞東塢流域以前述下山溪溪塞東塢流域域為例，流域域面積、主河河道長度、坡坡降同前，推推求塞東塢流流域臨界降雨雨量。3.7、臨界界降雨量的確確定例子—塞東塢流域1、斷面的選選取對有防避要求求的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)和和自然村的上上游河段、中中游河段和下下游河段各選選取一個控制制斷面，控制制斷面的選取取應(yīng)綜合考慮慮河道的走向向和選擇斷面面的代表性，，對各控制斷斷面進(jìn)行實地地測量，獲得得測量斷面數(shù)數(shù)據(jù)，同時測測量斷面間距距。3.7、臨界界降雨量的確確定例子—塞東塢流域該斷面在兩溪溪匯合的下游游3.7、臨界界降雨量的確確定例子—塞東塢流域2、斷面水力力計算斷面H(m)A(m2)χ(m)R(R=A/χ)C(C=1/nR1/6)V(V=c*sqrt(RJ))Q(Q=AV)J賽東塢1178.5500

000

181.5519.9512.11.648760324.153518695.652739693112.77220.03322賽東塢2172.4300

0000.03322174.9315.625111.420454523.560909065.11806182279.969720.03322賽東塢3169.5800

0

00.03322171.6812.2859.81.253571423.075210274.70890602957.848910.033223.7、臨界界降雨量的確確定例子—塞東塢流域3、確定斷面面最大過流能能力和險情等等級塞東塢斷面最最大過流能力力分別約為：：112m3/s、80m3/s、58m3/s。根據(jù)實實際情況確定定一般險情、、較大險情、、重大險情的的流量后查水水位流量關(guān)系系曲線得出塞塞東塢斷面險險情表如下：：險情等級所在村上斷面中斷面

下斷面堤頂高程水位堤頂高程水位堤頂高程水位一般險情賽東塢181.55180.95174.93175.25171.68172.85較大險情181.55181.75174.93176.19171.68173.95重大險情181.55182.55174.93177.13171.68175.043.7、臨界界降雨量的確確定例子—塞東塢流域4、確定各暴暴雨頻率下1小時、3小小時洪峰，，繪出各頻率率洪水洪峰流流量與暴雨頻頻率的關(guān)系曲曲線圖，即P～Qmax,p的關(guān)系。3.7、臨界界降雨量的確確定例子—塞東塢流域5、繪出各頻頻率暴雨與頻頻率的關(guān)系曲曲線圖，即P～Hmax,p的關(guān)系。3.7、臨界界降雨量的確確定例子—塞東塢流域6、根據(jù)P一一般險情、P較大險情、、P重大險情情，從1小時時、3小時降降雨量與暴雨雨頻率關(guān)系曲曲線圖中查得得相應(yīng)的1小小時、3小時時臨界降雨量量分別為一般險情：1小時臨界降降雨量40mm、3小時時臨界降雨量量60mm較大險情：1小時臨界降降雨量70mm、3小時時臨界降雨量量95mm較大險情：1小時臨界降降雨量70mm以上、3小時臨界降降雨量88mm以上3.7、臨界界降雨量的確確定6、算例衢江區(qū)下山溪溪小流域塞東東塢以上流域域面積11.2平方公里里，主河道長長4.92km，河道平平均坡降為0.03322，推求塞塞東塢斷面設(shè)設(shè)計洪峰流量量。4水利計算算算例(1)6、算例推理公式為：：（1）m取值值根據(jù)實地調(diào)研研，認(rèn)為塞東東塢流域植被被一般，計算算θ(θ=L/J1/3)值為15.3，根據(jù)m=0.6θθ0.100得m值為0.788。。4水利計算算算例（1）6、算例（2）各頻率率的凈雨計算算由于該流域無無降水資料，，因此，采用用《浙江省暴暴雨圖集》查查圖方法計算算該流域凈雨雨量。具體如下：①定點數(shù)目的的確定該流域面積介介于10~19km2，定點數(shù)目取取1；②確定流域點點雨量定點數(shù)目為1，根據(jù)定點點數(shù)目查相應(yīng)應(yīng)各時段的雨雨量等值線圖圖，，得到流域點點雨量值。4水利計算算算例（1）6、算例（2）各頻率率的凈雨計算算③點面系數(shù)的的確定根據(jù)流域面積積，確定該流流域點面系數(shù)數(shù)為α=1.0④流域面雨量量的計算根據(jù)公式HF=αHAHF—流域面平均均雨量HA—流域點雨量量平均值計算流域面雨雨量，按照后后損1mm/小時，得到到流域凈雨量量值見下表：：4水利計算算算例（1）6、算例（2）各頻率率的凈雨計算算凈雨量10min30min1hr3hr6hr0.50%40.2369.285100.86143.104183.61%37.2663.92192.66130.806167.282%34.14654.116884.05117.949150.285%29.8850.689872.324100.8995127.09210%26.44244.55162.97687.3158108.93620%22.73437.99553.01372.893689.764水利計算算算例（1）6、算例（3）推求各各頻率的Qm根據(jù)公式采用試算法計計算求得流域域的洪峰流量量，計算結(jié)果果見下表。4水利計算算算例（1）6、算例（3）推求各各頻率的Qm鄉(xiāng)、村集雨面積（km2）不同洪水頻率下設(shè)計洪峰流量（m3/s）1%2%5%10%20%賽東塢11.2220.5190.1150.5120.490.14水利計算算算例（1）算例：某小流域溪河河控制斷面以以上集雨面積積F=60.0km2，斷面至主河河道河源長度度L=17.1km，主主河道平均比比降J=7.1‰，暴雨雨過程已知，，計算該控制制斷面5年一一遇3小時設(shè)設(shè)計洪水過程程，計算步驟驟如下。4水利計算算算例(2)基本步驟（1）計算流流域特征值（2）產(chǎn)流計計算；（3）凈雨過過程計算；；（4）地表徑徑流洪水過程程線計算；；（5）地下徑徑流過程回加加；4水利計算算算例（2）已知設(shè)計面雨雨量表歷時60min3hr6hr平均點雨量均值42.357.970.3CV0.420.4240.43面雨量α0.8440.9200.959均值35.753.367.4CV0.420.4240.43設(shè)計面雨量0.5%93.9141.2180.61%85.3128.3164.12%76.8115.2146.95%64.997.3123.910%55.783.4106.020%46.169.087.44水利計算算算例（2）1、計算流特特征值4水利計算算算例（2）1、計算流特特征值（4）由F查查F～n表，，得n=1.5；（5）由“浙浙江省多站綜綜合M1（10）～相相關(guān)圖””，查得：=89時，M1（10））=6.0；；（6）由“浙浙江省多站b～相相關(guān)圖”，查查得：=0.069時時，b=0.62；（7）a=M1（10）×10b=25.01；4水利計算算算例（2）2、產(chǎn)流計算算小流域山洪主主要由短歷時時暴雨形成，，山洪形成的的前提條件是是土壤已飽和和，3小時降降雨產(chǎn)流計算算假定前期土土壤已飽和，，不再扣除初初損，后損為為1.0mm/hr。；；4水利計算算算例（2）3、凈雨過程程計算浙江省瞬時單單位線法地下下徑流部分采采用斜線分割割法，潛流部部分在設(shè)計條條件下尚需回回加