第8章 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水

1、8/38第八章 小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算F8.1 8.1 概述概述F8.2 8.2 小流域設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算小流域設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算F8.3 8.3 設(shè)計(jì)洪峰流量的推理公式設(shè)計(jì)洪峰流量的推理公式F8.4 8.4 計(jì)算洪峰流量的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算洪峰流量的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式F8.5 8.5 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求設(shè)計(jì)洪水過程線的推求8.1 8.1 概述概述一、小流域設(shè)計(jì)洪水特點(diǎn)一、小流域設(shè)計(jì)洪水特點(diǎn) 1. 1. 缺少實(shí)測(cè)資料缺少實(shí)測(cè)資料( (流量和暴雨資料流量和暴雨資料) )。 中、小型水庫(kù)，涵洞，城市和工礦區(qū)的防洪工程中、小型水庫(kù)，涵洞，城市和工礦區(qū)的防洪工程 2. 2. 小型水利工程一般對(duì)洪水的調(diào)節(jié)能力較小小型水利工程

2、一般對(duì)洪水的調(diào)節(jié)能力較小, ,工程規(guī)工程規(guī)模主要受洪峰流量控制。重點(diǎn)推求設(shè)計(jì)洪峰流量。模主要受洪峰流量控制。重點(diǎn)推求設(shè)計(jì)洪峰流量。 3. 3. 計(jì)算方法力求簡(jiǎn)便。計(jì)算方法力求簡(jiǎn)便。二、小流域設(shè)計(jì)洪水發(fā)展史二、小流域設(shè)計(jì)洪水發(fā)展史 小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算已有小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算已有100100多年的歷史。計(jì)算方法由多年的歷史。計(jì)算方法由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由計(jì)算洪峰流量到計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過程線。簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由計(jì)算洪峰流量到計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過程線。四、小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算步驟四、小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算步驟 1. 1. 小流域設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算；小流域設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算； 2. 2. 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算；設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算； 3. 3. 小流

3、域設(shè)計(jì)洪水過程線擬定。小流域設(shè)計(jì)洪水過程線擬定。三、計(jì)算方法三、計(jì)算方法 1. 1. 推理公式法推理公式法 2. 2. 經(jīng)驗(yàn)公式法經(jīng)驗(yàn)公式法 3. 3. 相似流域法相似流域法 4. 4. 綜合單位線法綜合單位線法8.2 8.2 小流域設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算小流域設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算 小流域面積較小，可忽略暴雨在地區(qū)上分布的不均勻，小流域面積較小，可忽略暴雨在地區(qū)上分布的不均勻，由流域中心點(diǎn)處的點(diǎn)雨量作為流域面雨量。由流域中心點(diǎn)處的點(diǎn)雨量作為流域面雨量。 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算采用以下步驟推求：設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算采用以下步驟推求： 1 1 按?。▍^(qū)、市）水文手冊(cè)及按?。▍^(qū)、市）水文手冊(cè)及暴雨徑流查算圖表暴雨徑流查算圖表上的資料計(jì)

4、算特定歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨量；上的資料計(jì)算特定歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨量； 2 2 將特定歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨量通過將特定歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨量通過暴雨公式暴雨公式轉(zhuǎn)化為任意轉(zhuǎn)化為任意一歷時(shí)的設(shè)計(jì)雨量。一歷時(shí)的設(shè)計(jì)雨量。一、年最大一、年最大2424小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨量計(jì)算小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨量計(jì)算 各省、市、區(qū)都繪制了年最大各省、市、區(qū)都繪制了年最大2424小時(shí)降雨量統(tǒng)計(jì)參數(shù)小時(shí)降雨量統(tǒng)計(jì)參數(shù)( ( 、Cv) )等值線圖以及等值線圖以及Cs/Cv的比值。這些參數(shù)直接從當(dāng)?shù)谋戎?。這些參數(shù)直接從當(dāng)?shù)厮氖謨?cè)上查取。地水文手冊(cè)上查取。 通過地理內(nèi)插法可獲得流域中心點(diǎn)年最大通過地理內(nèi)插法可獲得流域中心點(diǎn)年最大2424小時(shí)降雨量小時(shí)降雨量統(tǒng)計(jì)參

5、數(shù)：統(tǒng)計(jì)參數(shù)： 、Cv。則設(shè)計(jì)頻率。則設(shè)計(jì)頻率p下的年最大下的年最大2424小時(shí)設(shè)計(jì)暴小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨量雨量P24,p為：為：)1 (24,24CvPPPP二、歷時(shí)二、歷時(shí)t t（2424小時(shí)）的設(shè)計(jì)暴雨小時(shí)）的設(shè)計(jì)暴雨P(guān) Pt,pt,p的計(jì)算的計(jì)算 將年最大將年最大2424小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨量小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨量P P2424，P P通過通過暴雨公式暴雨公式轉(zhuǎn)化為任轉(zhuǎn)化為任意一歷時(shí)的設(shè)計(jì)雨量意一歷時(shí)的設(shè)計(jì)雨量P Pt,Pt,P( (1t 時(shí)，即充分供水條件下，出口斷面的最大流量是由時(shí)，即充分供水條件下，出口斷面的最大流量是由時(shí)段的凈雨在全流域面積上形成的：時(shí)段的凈雨在全流域面積上形成的：稱為全部產(chǎn)流。稱為全

6、部產(chǎn)流。式中式中 Qm洪峰流量洪峰流量( (m3/s);); F流域面積流域面積( (km2);); i平均降雨強(qiáng)度平均降雨強(qiáng)度( (mm/h) )； u平均下滲強(qiáng)度平均下滲強(qiáng)度( (mm/h); ); k單位換算系數(shù)。單位換算系數(shù)。 （8-4）FuikQm)( 3. 部分產(chǎn)流部分產(chǎn)流 當(dāng)當(dāng)t tc c 時(shí)，即不充分供水條件下，出口斷面的最大流量是時(shí)，即不充分供水條件下，出口斷面的最大流量是由全部降雨在部分由全部降雨在部分流域面積上形成的：流域面積上形成的：（8-5）0)(FuikQm稱為部分產(chǎn)流。稱為部分產(chǎn)流。式中式中F0為共時(shí)徑流面積為共時(shí)徑流面積（kmkm2 2），即部分），即部分產(chǎn)流面

7、積；產(chǎn)流面積；其余符號(hào)同前。其余符號(hào)同前。i 4. 推理公式的一般形式推理公式的一般形式 或或 式中，式中， 洪峰徑流系數(shù)，即形成洪峰的凈雨量與降雨量洪峰徑流系數(shù)，即形成洪峰的凈雨量與降雨量之比值之比值; ; 共時(shí)徑流面積系數(shù)。共時(shí)徑流面積系數(shù)。 FikQmFuikQm)(FF00)(FuikQmFuikQm)( 部分產(chǎn)流部分產(chǎn)流全部產(chǎn)流全部產(chǎn)流二、水文所公式二、水文所公式 Qm=0.278iF （8-7）式中，式中，i為平均降雨強(qiáng)度（為平均降雨強(qiáng)度（mm/hm/h）; ;其余同前其余同前。我國(guó)水利部。我國(guó)水利部門廣泛采用的推理公式。門廣泛采用的推理公式。 當(dāng)當(dāng)t=時(shí)，由暴雨公式有時(shí)，由暴雨公

8、式有 ，代入式（，代入式（8-78-7）中得：）中得：式（式（8-88-8）是我國(guó)普遍采用的小流域設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算公式。）是我國(guó)普遍采用的小流域設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算公式。其中，未知參數(shù)為：其中，未知參數(shù)為：Sp、n、F 、 、。npSiFSQnpm278. 0（8-8）三、設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算三、設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算 未知參數(shù)：未知參數(shù)：Sp、n、F 、 、。 1. Sp、n、F 的計(jì)算的計(jì)算 流域面積流域面積F可從地形圖上量出；可從地形圖上量出； n 由地區(qū)由地區(qū)n值分區(qū)圖值分區(qū)圖查出；查出；Sp查等值線圖或由暴雨公式可求，即：查等值線圖或由暴雨公式可求，即： 由式（由式（8-18-1） 知：知：Sp=

9、Pt,ptn-1 P24,P已知（已知（t=24=24h） Sp=P24,p24n2-1 FSQnpm278. 0nPPttSi, (1) 當(dāng)當(dāng)tc 時(shí)時(shí) 而而P =i=(Sp /n) =Sp 1-n。代入上式得：代入上式得： （8-11） (2) 當(dāng)當(dāng)tctc時(shí)，時(shí)，由式（由式（8-11）計(jì)算）計(jì)算 ; ; (3)(3)由由 計(jì)算計(jì)算 ； (4)若若Q Qm m與與 相等，即為所求；否則繼續(xù)試算。相等，即為所求；否則繼續(xù)試算。FSQnpm278. 0mQmQ4/13/1278. 0mQmJLnctn1)(npnpSuSu111四四 實(shí)例實(shí)例 例例 某地區(qū)欲修建一座小型水庫(kù)，該水庫(kù)積水面積某地

10、區(qū)欲修建一座小型水庫(kù)，該水庫(kù)積水面積F=7.4kmF=7.4km2 2，干流長(zhǎng)度干流長(zhǎng)度L=4.1kmL=4.1km，J=0.036J=0.036。用試算法計(jì)算壩址百年一遇的洪。用試算法計(jì)算壩址百年一遇的洪峰流量。峰流量。 解：解：huSntnpc6 .22)1 (18.4 8.4 計(jì)算洪峰流量的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算洪峰流量的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式洪峰影響因素洪峰影響因素暴雨特性（強(qiáng)度、歷時(shí)暴雨特性（強(qiáng)度、歷時(shí)）流域幾何形特征（河長(zhǎng)、比降、集水面積）流域幾何形特征（河長(zhǎng)、比降、集水面積）地質(zhì)地貌特征（植被、土壤、地質(zhì)）地質(zhì)地貌特征（植被、土壤、地質(zhì)）一、單因素公式一、單因素公式 以流域面積以流域面積F作為洪

11、峰流量的主要影響因子，建立二者間作為洪峰流量的主要影響因子，建立二者間的關(guān)系，其形式為：的關(guān)系，其形式為： Qm,p=C pF n式中，式中，Cp隨頻率變化的綜合系數(shù)；隨頻率變化的綜合系數(shù)；n 經(jīng)驗(yàn)指數(shù)；各省、經(jīng)驗(yàn)指數(shù)；各省、市水文手冊(cè)中可查。市水文手冊(cè)中可查。例如湖南、江西的例如湖南、江西的C Cp p、n n值表值表 二、多因素公式二、多因素公式式中，式中，f=F/L2流域形狀系數(shù)。流域形狀系數(shù)。 例如：安微省山區(qū)小河洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式為：例如：安微省山區(qū)小河洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式為：同時(shí)把山區(qū)分為同時(shí)把山區(qū)分為4類：深山區(qū)類：深山區(qū)(C=0.0514)、淺山區(qū)、淺山區(qū)(C=0.0285)、高丘區(qū)

12、高丘區(qū)(C=0.0239)、低丘區(qū)、低丘區(qū)(C=0.0194)。nppmnppmnppmFfJChQFfChQFChQ,24,24,24,73. 021. 1,24FChQPP8.5 8.5 小流域設(shè)計(jì)洪水過程線的推求小流域設(shè)計(jì)洪水過程線的推求推求方法推求方法時(shí)段綜合單位線法時(shí)段綜合單位線法瞬時(shí)綜合單位線法瞬時(shí)綜合單位線法概化過程線法概化過程線法* 概化過程線法概化過程線法 概化線型有三角形、五邊形和綜合概化過程線等形式。概化線型有三角形、五邊形和綜合概化過程線等形式。一、三角形概化設(shè)計(jì)洪水過程線一、三角形概化設(shè)計(jì)洪水過程線 已知已知:設(shè)計(jì)洪峰流量設(shè)計(jì)洪峰流量Qm,p；P24,pQm,pBtQTW PFRWPP,241 . 0二、五邊形概化設(shè)計(jì)洪水過程線二、五邊形概化設(shè)計(jì)洪水過程線 已知已知 : 設(shè)計(jì)洪峰流量設(shè)計(jì)洪峰流量Qm,p和和 P24,p。Qm,pBtQTDCAEFTtKQKQQ