第四章 小流域設計洪水的計算

第四章小流域設計洪水的計算§4.1小流域設計暴雨、設計洪水的特點§4.2推理公式§4.3推理公式中的參數(shù)選擇和應用§4.4小流域設計洪峰流量的計算§4.5經(jīng)驗公式法推求設計洪峰流量4.1小流域設計暴雨、設計洪水的特點與估算方法

特點：（1）工程規(guī)模小，對洪水的調節(jié)能力小；（2）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。

方法：采用由設計暴雨推求設計洪峰的簡化方法。

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

2、推理公式的導出

得:Qm＝

0.278

rτF

tc≥τ

Qm＝

0.278

rtcFtc

tc＜τ

用平均雨強表示

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)選擇和應用（1）暴雨參數(shù)Sp、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(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

方法2：設計公式可以證明

（3）凈雨歷時tc

證明：

瞬時雨強

I＝μ

時

t＝tc，

代入上式得證。

（4）流域匯流時間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：查水文手冊方法2：由實測流量資料反推：方法3：采用經(jīng)驗公式，如

m＝f(θ)（6）設計洪峰流量的計算

tc≥τ

tc＜τ

采用試算或圖解法聯(lián)立求解。

4.4小流域設計洪峰流量的計算（一）暴雨公式

1、暴雨公式形式

暴雨強度ip與暴雨歷時t

之間的關系稱暴雨公式，水利部門常用形式為：式中：Sp－雨力，單位歷時暴雨平均強度，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～頻率（P～t～p）關系轉為雨強～頻率～歷時（i～p～t）關系。對有雨量資料站點進行24小時內(nèi)各時段（一般取t＝0.2、0.5、1、3、6、12、24h）雨量頻率計算由頻率曲線查算時段雨量并計算雨強ip＝Pp/t，（一般取p=5%、2%、1%）對ip~t點據(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進行地區(qū)綜合（可以是等值線圖或綜合表形式）

（二）設計暴雨過程

1、同頻率過程線

t(h)

P(mm)

2、地區(qū)綜合暴雨過程線

t(h)

α

（三）推求設計流量過程線1、綜合時段單位線法2、綜合瞬時單位線法

【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洪峰流量。

（1）暴雨參數(shù)Sp、n

由湖南省《小型水庫水文手冊》雨量參數(shù)圖表，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(shù)表得φ1%＝3.27

計算得

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－0.76－1.63tc

≥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代入（1）τ＝1.019

τ＝1.019代入（2）Ｑmp

＝102

設計洪峰流量

Ｑmp

＝102ｍ３/ｓ4.5經(jīng)驗公式法推求設計洪峰流量、概化多邊形法推求設計洪水過程的基本思路和方法1、設計洪峰單因素公式

Qp＝CpFn

2、設計洪峰多因素公式3、洪峰統(tǒng)計參數(shù)經(jīng)驗公式

Q＝CFn

Cv＝f（F）

Cs＝kCv

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

W＝Qm

T/2Qm

W

Q

Qa

Qb

oa

mb

c

d

t

5、洪水過程線的五邊形概化（1）特征參數(shù)：

Ka＝Qa

/Qm

Kb＝Qb

/Qm

Kw＝W1/W

KT＝t1/T（2）特征流量時間坐標

ta＝（1－2Kw＋Ka）t1

tb＝（2－Kb）t1

td

=（ta－Kat1）/Kb＋2t1

（3）無因次過程線

Qm

=100m3/sT=10h

無因次流量過程線（αi＝Qi

/Qm