小流域暴雨洪峰流量計(jì)算課件

小流域暴雨洪峰流量計(jì)算1、舟遙遙以輕飏，風(fēng)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(jì)算小流域暴雨洪峰流量計(jì)算1、舟遙遙以輕飏，風(fēng)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(jì)算小流域特點(diǎn)：(F≤500km2)（1）工程規(guī)模小，對(duì)洪水的調(diào)節(jié)能力?。唬?）缺乏水文資料，尤其是流量資料；（3）計(jì)算方法簡(jiǎn)單易行，適用無水文資料條件。方法：采用由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪峰的簡(jiǎn)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(chǔ)，同時(shí)考慮影響洪峰流量的主要因素,建立理論模式，并利用實(shí)測(cè)資料求得公式中的參數(shù)。

下滲曲線和下滲量累積曲線下滲率或下滲強(qiáng)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(dāng)下滲僅靠重力作用時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)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(qiáng)度及歷時(shí)、土壤含水量、土壤構(gòu)成情況等。此外，地表坡度與糙率、植被及土地利用狀況對(duì)下滲亦有影響。

下滲過程可用各時(shí)段下滲量F（mm）和各時(shí)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(shù)學(xué)公式表示，如常用的霍頓公式：

ft=（f0－fC）e-βt+fc

式中，ft—t時(shí)刻的下滲率；

f0—初始下滲率；

fc—穩(wěn)定下滲率；

β—遞減指數(shù)；

式中f0、fc及β都是反映土壤特性的參數(shù)，只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料推求。

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

霍頓下滲曲線F6.2.3設(shè)計(jì)凈雨量的推求初損后損法徑流系數(shù)法相關(guān)法水量平衡法初損后損法:是一種下滲曲線法的簡(jiǎn)化的方法。它把實(shí)際的下滲過程簡(jiǎn)化為初期損失和后期損失。產(chǎn)流前的損失量稱為初期損失，產(chǎn)流后的損失量稱為后期損失。

損失參數(shù)是指產(chǎn)流歷時(shí)tc內(nèi)的平均損失強(qiáng)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(diǎn)的凈雨，經(jīng)過坡面匯入河網(wǎng)，再由河網(wǎng)流達(dá)出口斷面，總稱匯流。從坡面和土壤表層匯入河網(wǎng)的，稱為坡面匯流，其歷時(shí)較短，一般只有幾十分鐘至幾小時(shí)；另一部分滲入地下，經(jīng)由地下途徑注入河網(wǎng)的，稱為地下匯流，歷時(shí)可長(zhǎng)達(dá)幾天或幾十天。

等流時(shí)線法適用于地表徑流（包括壤中流）的坡面匯流和河網(wǎng)匯流。

6.3.2等流時(shí)線原理一、等流時(shí)線

等流時(shí)線是在流域上勾繪的一組等值線，每條等值線上各點(diǎn)的水質(zhì)點(diǎn)，將同時(shí)到達(dá)出流斷面。兩條等流時(shí)線間的面積稱為等流時(shí)面積，按順序用ω１、ω２、ω３……表示，其匯流時(shí)間分別等于t1＝Δt、t2＝2Δt、t3＝3Δt……。

ω１ω2ω3ω4ω5Δt2Δt3Δt4Δt5Δt流域出口斷面流量的計(jì)算

出流斷面在第i時(shí)段出流量是由第一塊面積ω１上的本時(shí)段凈雨，第二塊面積ω２上一時(shí)段凈雨……等所合成的:

式中，ri－第i時(shí)段地面凈雨強(qiáng)度。

時(shí)段(h)地面凈雨hs(mm)等流時(shí)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(shí)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(shí)面積上的時(shí)段平均雨量，計(jì)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(shí)面積就不是恒定數(shù)值，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況存在差別，一般情況是以峰為準(zhǔn)，采用使洪峰流量誤差最小的流速數(shù)值作為繪制等流時(shí)曲線的依據(jù)。

3、河槽調(diào)蓄問題

按照等流時(shí)線的假定，同一等流時(shí)線上水量同時(shí)到達(dá)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(shí)際，而是高速質(zhì)點(diǎn)先到，低速質(zhì)點(diǎn)后到，又按假定，各等流時(shí)面積之間沒有水流交換，只有先后次序之別，實(shí)際上是快速和慢速質(zhì)質(zhì)點(diǎn)互相混雜，嚴(yán)格的面積出流次序是沒有的。這就是等流時(shí)線未考慮河槽的調(diào)蓄問題。因此，等流時(shí)線方法只宜用于小流域，因?yàn)楹硬壅{(diào)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(jié)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(rèn)為降落在流域上的暴雨經(jīng)過產(chǎn)流和匯流,按等流時(shí)線的原理,形成流域出口的洪峰流量?；炯俣ǎ篴)設(shè)計(jì)暴雨與損失時(shí)間和空間分布均勻。b)設(shè)計(jì)暴雨與設(shè)計(jì)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(shí)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(qiáng)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(shù)估算

（1）暴雨參數(shù)A、n

方法1：查等值線圖或水文手冊(cè)

方法2：若已知24小時(shí)設(shè)計(jì)雨量P24p，可根據(jù)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(shù)方法1：查區(qū)域或流域水文手冊(cè)方法2：計(jì)算公式可以證明

＝（1-n

）n

（3）凈雨歷時(shí)tc

證明:瞬時(shí)雨強(qiáng)i=時(shí)t=tc代入得證當(dāng)（4）流域匯流時(shí)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(shù)m的取值：方法1：查水文手冊(cè)方法2：由實(shí)測(cè)流量資料反推：（5）方法3：采用經(jīng)驗(yàn)公式，如Qm＝0.278

（－）

Ftc≥τ

Qm＝0.278

（－）F

tc

＜τ(4)設(shè)計(jì)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(diǎn)位于北緯28°以南，集水面積2.93km2，干流長(zhǎng)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(cè)》雨量參數(shù)圖，查算得流域中心點(diǎn)＝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(jì)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(shù)

由等值線圖,查得流域中心（3）凈雨歷時(shí)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(shù)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(shè)計(jì)洪峰Qm

的試算將結(jié)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(shè)Ｑmp＝100代入（1）τ＝1.023

τ＝1.023代入（2）Ｑｍｐ＝101.7

假設(shè)Ｑmp＝101.7