第10章-小流域设计洪水计算
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水文手册查n值分区图
由24小时设计暴雨量转换为历时t的设计雨量
x24, p sp 241n2 sp x24, p 24n2 1
xt, p sp t1n x24, p 24n2 1 t1n
当t<1h时，n=n1
xt, p x24, p 24n2 1 t1n1
当1h≤t≤24h时，n=n2
小流域设计洪水计算
小流域通常指集水面积不超过数百平方公里 的小河小溪，但并无明确限制。
小流域设计洪水计算，与大中流域相比，有许 多特点，并且广泛应用于铁路、公路的小桥涵、 中小型水利工程、农田、城市及厂矿排水等工程 的规划设计中，因此水文学上常常作为一个专门 的问题进行研究。
小流域设计洪水计算方法的特点
为基础，并按设计暴雨→设计净雨→设计洪水 的顺序进行计算。
小流域设计洪水计算，大多数采用由暴雨推求 洪水的方法，因此，首先需要推求设计暴雨
设计暴雨： 具有某一规定频率的一定时段的暴雨量或平均暴雨强度。
基本假定： 暴雨与其所形成洪峰流量或洪量具有相同的频率
小流域暴雨特点
（1）历时短，一般从几十分钟到若干小时； （2）缺乏实际观测资料 （3）面积小，可以忽略暴雨在地区上的分布不均匀性
xt, p x24, p 24n2 1 t1n2
设计暴雨的时程分配
根据典型暴雨过程各控制时段降雨量百分比进 行分配。
小流域设计暴雨的最长时段一般不超过24小时，最大3小 时或6小时雨量对小流域洪峰流量的影响较大，暴雨时程 分配一般采用3小时、6小时、24小时作为控制时段。
设计净雨过程
由暴雨推求设计洪水，一般分产流和汇流两个阶段。 产流——由降雨过程求净雨过程 汇流——由净雨过程求流量过程
概化过程线
概化过程线是根据实测洪水资料，经过综合分析 和简化而得。概化的线型有三角形、五边形和综 合概化过程线等，一般根据地区涨洪的情况选取。 从概化过程线转换成设计洪水过程线，必须知道 设计洪峰流量和设计洪水总量。
③按分区概化雨型或移用的暴雨典型同频率控制放大， 得设计暴雨过程。
暴雨公式及参数的推求
暴雨公式——在一定频率情况下时段平均暴雨 强度i与历时t的关系式，称为暴雨公式。
i
s tn
x s t1n
S—单位历时的暴雨平均强度，又称为雨力， 随地区和重现期而变， 如果t以小时计，s就是t=1小时的暴雨强度
（1）工程规模小，对洪水的调节能力小，工程 规模主要受洪峰流量控制；
（2）缺乏水文资料，尤其是流量资料； （3）计算方法简单易行,易于基层水文工作者掌
握。
计算基本方法
小流域设计洪水的计算方法概括起来有4种： 推理公式法、地区经验公式法、历史洪水调
查分析法、综合单位线法 它们的思路都是以暴雨形成洪水过程的理论
包含降雨因素的多参数地区经验公式
Qp Ch24, pF n
Qp Ch24, pF n f
Qp Ch24, pF n f J
应用推理公式或地区经验公式，只能算出设计洪 峰流量，对于一些中小型水库，有时要求提供设 计洪水过程线，以便分析水库的调洪能力和防洪 效果，一般用于计算小流域设计洪水过程线的方 法有概化过程线法和综合单位线法。
都均匀的情况下，流域上的平均产流强度与一定面积的乘积 即为出口断面的流量，当此乘积达到最大值时即出现最大流 量。
（1）全面汇流情况
在充分供水条件下，即净雨历时大于汇流时间τ时，净雨产 生后，每一时刻总有一部分面积上的净雨同时汇流到流域出 口断面。此时流域出口断面的最大流量是净雨在全流域面积 上形成的，此种情况称为全面汇流。
Qm K(i f )F'
F’——共时径流面积，km2；
计算洪峰流量的地区经验公式是根据一个地区各河流 的实测洪水和调查洪水资料，找出洪峰流量与流域特 征、降雨特性之间的相互关系，建立起来的关系方程 式。这些方程都是根据某一地区的实测经验数据指定 的，只适用于该地区，所以称为地区经验公式。
Q f (h, F)
推理公式又称合理化公式，已有100多年历史， 是历来小流域由暴雨推求洪峰流量的一种比较 常用的方法。
（1）采用平均净雨强度； （2）暴雨与洪水同频率 （3）流域的净雨强度在时间上和空间上都是不变的
推理公式的基本形式
推理公式可从线性汇流推导出来 从等流时线的概念出发，假定产流强度在时间、空间上
Qm K(i f )F
i ——平均降雨强度，mm/h； f ——平均下渗强度，mm/h； F——流域面积，km2； K——单位换算系数
（2）部分汇流情况
当供水不充分时，即净雨历时小于汇流时间τ，
流域出口断面的最大流量由部分流域面积形成，此部 分流域面积称为共时径流面积，此种情况称为部分汇 流。
①把流域中心点雨量作为流域面雨量，无需考虑点面雨量折算 ②由最大1日设计雨量X1日,p推求历时t的设计雨量Xt,p
设计暴雨推求常用步骤：
①根据省（区）水文手册（包括有关的水文图集，如 《暴雨径流查算图表》）中绘制的暴雨参数等值线图，查
算出统计历时的流域设计雨量，如24h设计暴雨量等；
②将统计历时的设计雨量通过暴雨公式转化为任一历时 的设计雨量；
利用损失参数μ值的地区 综合规律计算设计净雨法
损失参数μ是指产流历时tc内的平均损失强度
设计净雨过程
（1）i≤μ时，降雨全耗于损失， 不产生净雨；
（2）i> μ时，损失按μ值进行， 超渗部分即为净雨。
当设计暴雨和μ值确定后，即可求出任 何一历时的净雨量及平均净雨强度S。
μ值的确定
为了便于小流域设计洪水计算，各省区水利水文 部门在分析大量暴雨洪水资料之后，提出了决定 μ值的简便方法。参阅各地区的《水文手册》可 确定μ的取值。
n—暴雨递减指数，随地区及历时长短而变 x —历时为t的暴雨量
对公式两边取对数：
lg i lg s n 百度文库gt
上式为一直线方程式，lgs为截距，n为斜率，在双对 数坐标格纸上以i为纵坐标，t为横坐标，可点汇出一组近 乎平行的直线，在线上量取t=1小时的纵坐标值即为s值。
（1）当t=1小时，转折点的纵坐标即为s； （2）当t<1时，取n=n1； （3）当t>1时，取n=n2；
由24小时设计暴雨量转换为历时t的设计雨量
x24, p sp 241n2 sp x24, p 24n2 1
xt, p sp t1n x24, p 24n2 1 t1n
当t<1h时，n=n1
xt, p x24, p 24n2 1 t1n1
当1h≤t≤24h时，n=n2
小流域设计洪水计算
小流域通常指集水面积不超过数百平方公里 的小河小溪，但并无明确限制。
小流域设计洪水计算，与大中流域相比，有许 多特点，并且广泛应用于铁路、公路的小桥涵、 中小型水利工程、农田、城市及厂矿排水等工程 的规划设计中，因此水文学上常常作为一个专门 的问题进行研究。
小流域设计洪水计算方法的特点
为基础，并按设计暴雨→设计净雨→设计洪水 的顺序进行计算。
小流域设计洪水计算，大多数采用由暴雨推求 洪水的方法，因此，首先需要推求设计暴雨
设计暴雨： 具有某一规定频率的一定时段的暴雨量或平均暴雨强度。
基本假定： 暴雨与其所形成洪峰流量或洪量具有相同的频率
小流域暴雨特点
（1）历时短，一般从几十分钟到若干小时； （2）缺乏实际观测资料 （3）面积小，可以忽略暴雨在地区上的分布不均匀性
xt, p x24, p 24n2 1 t1n2
设计暴雨的时程分配
根据典型暴雨过程各控制时段降雨量百分比进 行分配。
小流域设计暴雨的最长时段一般不超过24小时，最大3小 时或6小时雨量对小流域洪峰流量的影响较大，暴雨时程 分配一般采用3小时、6小时、24小时作为控制时段。
设计净雨过程
由暴雨推求设计洪水，一般分产流和汇流两个阶段。 产流——由降雨过程求净雨过程 汇流——由净雨过程求流量过程
概化过程线
概化过程线是根据实测洪水资料，经过综合分析 和简化而得。概化的线型有三角形、五边形和综 合概化过程线等，一般根据地区涨洪的情况选取。 从概化过程线转换成设计洪水过程线，必须知道 设计洪峰流量和设计洪水总量。
③按分区概化雨型或移用的暴雨典型同频率控制放大， 得设计暴雨过程。
暴雨公式及参数的推求
暴雨公式——在一定频率情况下时段平均暴雨 强度i与历时t的关系式，称为暴雨公式。
i
s tn
x s t1n
S—单位历时的暴雨平均强度，又称为雨力， 随地区和重现期而变， 如果t以小时计，s就是t=1小时的暴雨强度
（1）工程规模小，对洪水的调节能力小，工程 规模主要受洪峰流量控制；
（2）缺乏水文资料，尤其是流量资料； （3）计算方法简单易行,易于基层水文工作者掌
握。
计算基本方法
小流域设计洪水的计算方法概括起来有4种： 推理公式法、地区经验公式法、历史洪水调
查分析法、综合单位线法 它们的思路都是以暴雨形成洪水过程的理论
包含降雨因素的多参数地区经验公式
Qp Ch24, pF n
Qp Ch24, pF n f
Qp Ch24, pF n f J
应用推理公式或地区经验公式，只能算出设计洪 峰流量，对于一些中小型水库，有时要求提供设 计洪水过程线，以便分析水库的调洪能力和防洪 效果，一般用于计算小流域设计洪水过程线的方 法有概化过程线法和综合单位线法。
都均匀的情况下，流域上的平均产流强度与一定面积的乘积 即为出口断面的流量，当此乘积达到最大值时即出现最大流 量。
（1）全面汇流情况
在充分供水条件下，即净雨历时大于汇流时间τ时，净雨产 生后，每一时刻总有一部分面积上的净雨同时汇流到流域出 口断面。此时流域出口断面的最大流量是净雨在全流域面积 上形成的，此种情况称为全面汇流。
Qm K(i f )F'
F’——共时径流面积，km2；
计算洪峰流量的地区经验公式是根据一个地区各河流 的实测洪水和调查洪水资料，找出洪峰流量与流域特 征、降雨特性之间的相互关系，建立起来的关系方程 式。这些方程都是根据某一地区的实测经验数据指定 的，只适用于该地区，所以称为地区经验公式。
Q f (h, F)
推理公式又称合理化公式，已有100多年历史， 是历来小流域由暴雨推求洪峰流量的一种比较 常用的方法。
（1）采用平均净雨强度； （2）暴雨与洪水同频率 （3）流域的净雨强度在时间上和空间上都是不变的
推理公式的基本形式
推理公式可从线性汇流推导出来 从等流时线的概念出发，假定产流强度在时间、空间上
Qm K(i f )F
i ——平均降雨强度，mm/h； f ——平均下渗强度，mm/h； F——流域面积，km2； K——单位换算系数
（2）部分汇流情况
当供水不充分时，即净雨历时小于汇流时间τ，
流域出口断面的最大流量由部分流域面积形成，此部 分流域面积称为共时径流面积，此种情况称为部分汇 流。
①把流域中心点雨量作为流域面雨量，无需考虑点面雨量折算 ②由最大1日设计雨量X1日,p推求历时t的设计雨量Xt,p
设计暴雨推求常用步骤：
①根据省（区）水文手册（包括有关的水文图集，如 《暴雨径流查算图表》）中绘制的暴雨参数等值线图，查
算出统计历时的流域设计雨量，如24h设计暴雨量等；
②将统计历时的设计雨量通过暴雨公式转化为任一历时 的设计雨量；
利用损失参数μ值的地区 综合规律计算设计净雨法
损失参数μ是指产流历时tc内的平均损失强度
设计净雨过程
（1）i≤μ时，降雨全耗于损失， 不产生净雨；
（2）i> μ时，损失按μ值进行， 超渗部分即为净雨。
当设计暴雨和μ值确定后，即可求出任 何一历时的净雨量及平均净雨强度S。
μ值的确定
为了便于小流域设计洪水计算，各省区水利水文 部门在分析大量暴雨洪水资料之后，提出了决定 μ值的简便方法。参阅各地区的《水文手册》可 确定μ的取值。
n—暴雨递减指数，随地区及历时长短而变 x —历时为t的暴雨量
对公式两边取对数：
lg i lg s n 百度文库gt
上式为一直线方程式，lgs为截距，n为斜率，在双对 数坐标格纸上以i为纵坐标，t为横坐标，可点汇出一组近 乎平行的直线，在线上量取t=1小时的纵坐标值即为s值。
（1）当t=1小时，转折点的纵坐标即为s； （2）当t<1时，取n=n1； （3）当t>1时，取n=n2；