小流域暴雨洪峰流量計算課件

小流域暴雨洪峰流量計算1、舟遙遙以輕飏，風飄飄而吹衣。2、秋菊有佳色，裛露掇其英。3、日月擲人去，有志不獲騁。4、未言心相醉，不再接杯酒。5、黃發(fā)垂髫，并怡然自樂。小流域暴雨洪峰流量計算小流域暴雨洪峰流量計算1、舟遙遙以輕飏，風飄飄而吹衣。2、秋菊有佳色，裛露掇其英。3、日月擲人去，有志不獲騁。4、未言心相醉，不再接杯酒。5、黃發(fā)垂髫，并怡然自樂。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，對洪水的調節(jié)能力?。唬?）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：采用由設計暴雨推求設計洪峰的簡化方法。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，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。

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

隨著土壤含水量的持續(xù)增加，下滲率不斷降低。當下滲僅靠重力作用時，達到穩(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。在充分供水條件下，下滲率的變化規(guī)律，也可用數學公式表示，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；

式中f0、fc及β都是反映土壤特性的參數，只能根據實驗資料推求。

tfcfofcft=fc+(fo-fc)e-t

霍頓下滲曲線F6.2.3設計凈雨量的推求初損后損法徑流系數法相關法水量平衡法初損后損法: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。產流前的損失量稱為初期損失，產流后的損失量稱為后期損失。

損失參數是指產流歷時tc內的平均損失強度。

降雨過程與入滲過程示意圖R=P-I0-ftc–6.3流域匯流

流域上各點的凈雨，經過坡面匯入河網，再由河網流達出口斷面，總稱匯流。從坡面和土壤表層匯入河網的，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，經由地下途徑注入河網的，稱為地下匯流，歷時可長達幾天或幾十天。

等流時線法適用于地表徑流（包括壤中流）的坡面匯流和河網匯流。

6.3.2等流時線原理一、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點，將同時到達出流斷面。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。

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值，使計算結果與實際情況存在差別，一般情況是以峰為準，采用使洪峰流量誤差最小的流速數值作為繪制等流時曲線的依據。

3、河槽調蓄問題

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，而是高速質點先到，低速質點后到，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質點互相混雜，嚴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蓄問題。因此，等流時線方法只宜用于小流域，因為河槽調蓄作用小。

6.3.3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=KiFmifq1q2q3q4QQm1i1f1i1f1i1f1=if2i2f2i1f2i2f1i1f2+i2f1=2ifiFtc3f3i1f3i2f2i1f3+i2f2=2ifiFtc4i2f3i2f3=if部分流域匯流tc<τ

Qm=KiFtc=Kifm6.3.4暴雨洪峰流量公式結論：1．tc<τQm=Kifm2．tc≥τQm=KiF

__6.4暴雨洪峰流量的推理公式基本原理:推理公式是從成因概念出發(fā),認為降落在流域上的暴雨經過產流和匯流,按等流時線的原理,形成流域出口的洪峰流量?；炯俣ǎ篴)設計暴雨與損失時間和空間分布均勻。b)設計暴雨與設計洪水同頻率。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。

得：Qm＝0.278iFtc≥τ

Qm＝0.278iF

tc

tc

＜τ用平均雨強表示

Qm＝0.278（iτ－）Ftc≥τ

Qm＝0.278（itc－）Ftctc＜τF

F

tcτtcτtcF

tcF

——=─f─f__消除Ftc

Qm＝0.278

（itc

－）

tc

＜τQm＝0.278

（iτ－）

Ftc≥τ

—tcτF─f─f暴雨公式

代入得Qm＝0.278

（－）

Ftc≥τ

Qm＝0.278

（－）

tc

＜τtcτ—F─f─f3．推理公式參數估算

（1）暴雨參數A、n

方法1：查等值線圖或水文手冊

方法2：若已知24小時設計雨量P24p，可根據查出的n代入暴雨公式反推A：Ptp＝At1－n

P24p＝A

241－n

A＝P24p24n－1（2）損失參數方法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

（3）凈雨歷時tc

證明:瞬時雨強i=時t=tc代入得證當（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

匯流參數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：采用經驗公式，如Qm＝0.278

（－）

Ftc≥τ

Qm＝0.278

（－）F

tc

＜τ(4)設計洪峰Qm

采用試算或圖解法聯(lián)立求解。

tc_τ─f─f③①②【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）

（2）損失參數

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（4）流域匯流參數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(5)設計洪峰Qm

的試算將結果代入推理公式得τ＝3.235Ｑmp0.25（1）

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

假設Ｑmp＝100代入（1）τ＝1.023

τ＝1.023代入（2）Ｑｍｐ＝101.7

假設Ｑmp＝101.7