[工学]水文学第6章小流域暴雨洪峰流量的计算
第6章_小流域暴雨洪峰流量的计算
6.2 设计净雨量的推求
6.2.1 暴雨损失及分类 暴雨损失：降雨过程中由于植物截流、蒸发、填洼和下渗而损失的 水量。 植物截流：降雨发生后，部分雨水首先被植物的叶茎拦截，其拦 截量对一次降雨影响不大。 蒸发量：本次降雨落到地面然后蒸发或在洼地蓄水体表面上蒸发 的那部分水量，可忽略不计。 填洼：雨水被地面凹坑或洼地拦蓄的现象，在一般地形下，损失 不大，但如果地形特殊或有大量人工蓄水工程，填洼量要另行考虑。 下渗：雨水从地面渗入土壤中的现象，是降雨损失中的主要因素。
第6章 小流域暴雨洪 峰流量计算
内 重 难
容： 6.1 小流域暴雨洪水计算的特点 6.2 设计净雨量的推求 6.3 流域汇流 6.4 暴雨洪峰流量的推理公式 6.5 地区性经验公式及水文手册的应用 点： 下渗曲线与下渗累积曲线； 等流时线原理； 暴雨洪峰流量的推理公式； 点： 暴雨洪峰流量的推理公式；
推理公式法
经验公式法 综合单位线法 水文模型法
推理公式 • 也称半理论半经验公式,着重推求设计洪峰流量。 • 以暴雨形成洪水的成因分析为基础,考虑影响洪峰流量的主要因素,建 立理论模式,并利用实测资料求得参数。 • 其计算成果有较好的精度。 地区经验公式 只推求洪峰设计流量，它是建立在某地区和邻近地区的实测洪水和调查 洪水资料的基础上，探求地区暴雨洪水经验性的规律，使用上有一定的 局限性。 推导计算公式时，重点分析： 1)暴雨强度 2)暴雨损失 3)流域汇流
6.1 小流域暴雨洪水计算的特点
小流域暴雨洪水的应用范围： 小流域面积上的排水建筑物；
城市厂矿中的排水管渠；
厂矿地区的排洪渠道； 铁路和公路的桥梁和涵洞； 立体交叉道路的排水渠道； 广大农村中众多小型水库的溢洪道
水文学第六章
K2
.5 0.5 0.278L0 F 2
x K1 0.95K 2 计算k1、k2，
r 2.1( K1 K 2 ) 0.06
A2 S 2 3
1
-
查表6.14得Cn，计算n'=nCn，查图6.14、6.15得P1、P
计算洪峰流量Qm
P--一次暴雨的总降雨量，mm；
I 0 --初损量，mm；
f --后损的平均下渗率，mm/h； t c --净雨历时或产流历时，h(或min)。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.3 流域汇流
1、理解和掌握暴雨洪水形成过程，能够分
析一次暴雨过程的下渗曲线与降水曲线的 关系； 2、掌握等流时线相关概念、原理； 3、掌握等流时线法推求暴雨洪峰流量。
2、暴雨损失分类： 植物截留： 蒸发量： 填洼： 下渗：暴雨损失的主要部分是下渗损失。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.2 设计净雨量的推求
二、 下渗 1、下渗的物理过程 按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段： 渗润阶段： 渗漏阶段： 渗透阶段： 2、下渗曲线与下渗量累积曲线 下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中的 水量,记为f，以mm/min或mm/h计。 下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下渗 率。
等各点的连线，称为 等流时线。 共时径流面积 ： 等流时线与流域分水线
所构成的面积。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.3 流域汇流 断面流量：
设一次降雨：净雨深为R （mm）；净雨强度i = R/ Δt （mm/h）
R Qi K f i Kif i t
k——单位换算系数，当流量Q 以m3/s计， h 以mm计，
小流域暴雨洪峰流量的计算
水科院公式
H 24 据当地多年平均最大24h暴雨量等值线图可查阅
Cs=3.5Cv
Kp＝1+Cv p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
2．最大日降雨量法(《室外排水设计规 范》 )
t:降雨历时(min); T:设计重现期(a)； C、n、b为地方性参数，可参照邻近有自记雨量计资料且气 象条件相似的地区进行推算，或依据实践经验推求； q20:当T＝1a，t＝20min时的本地区暴雨强度
为地区参数
hd 为多年平均最大日降雨量(mm)
流域汇流分析计算
流域汇流分析计算就是将坡地漫流与河槽集流 两个相继发生的汇流过程作为一个整体来处理， 运用等流时线法把前述的净雨过程推演为出口 断面的流量过程，获得最大洪峰流量表达式。
等流时线是指将流域上汇流时间相等点连成的 线，即每条线上的各水质点在一定时间同时到 达出流断面
iHale Waihona Puke 为平均降雨强度 f：降雨损失，F:流域面积面积
i:为平均降雨强度； f:为降雨损失强度； F:为流域面积； K:为单位换算系数； a:为参数，a＝0．278.
水科院水文所公式
流域汇流时间以h计
洪峰流量径流系数,量纲为1
n: 暴雨强度衰减指数, 量纲为1 F: 流域面积 km2 A: 流域面积
（2）图解法按照上例计算
见excel计算表5-4
(3)最小二乘法的应用
以5-1为例
二乘法与图解法各有优缺点
求解公式i= A 中参数
(t b)n
（1）采用试摆法：见例题EXCEL （2）采用最小二乘法
p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
1．等值线图法 :《水文手册》中一般都附有暴雨公 式参数A， n 的等值线图. A也可用下式计算
水文学第六章
R3 R4 R2 Q4 K（ f1 f2 f 3） t t t 10 10 20 m3 0.278 （ 0.5 15 10） 98.69 s 1 1 1 R3 R4 10 10 m3 Q5 K（ f2 f 3） 0.278 （ 15 10） 69.5 s t t 1 1
6.2如题6.2图，设f1=0.5km2，f2=15km2，f3=10km2，流域
Байду номын сангаас
汇流历时τ=3h，净雨历时tc=4h，净雨深依次为：R1=30mm，
R2＝20mm，R3=R4=10mm试求最大流量及流量过程线。
解：tc>τ，令△t=1h，则： Q0 0
R1 30 m3 Q1 K f1 0.278 0.5 4.17 s t 1
设计年径流量的年内分配：
1 径流年内分配有哪两种表示方式？
2 有长期实测径流资料时设计年径流量年内分配的确定？ 3 缺乏实测径流资料时设计年径流量年内分配的确定？ 4 日流量（或水位）历时曲线的绘制和应用？ 设计洪水流量和水位： 1 洪水三要素？
2 推求设计洪水的方法？
3 洪水资料的审查？选样方法？ 4 洪水资料的插补延长？
洪水径流、枯水径流、设计年径流计算、丰水年、平水年、枯
水年、水文比拟法、代表年法、缩放倍比、洪水、设计洪水、 特大洪水、枯水、枯水流量、径流历时曲线
问题：
设计年径流量： 1 具有长期实测资料时设计年径流量的推算？ 2 资料不足情况下设计年径流量的推算？ 3 缺乏实测资料时设计年径流量的推算？
第四章 年径流及洪、枯径流
1)确定流域特征值 S 18.6 5.5 0.0083 S1/3 0.202
P24
第六章 小流域设计洪峰流量的计算
雨强(mm/min)
4 在绘制好的雨强频率(次频率)曲线上读取不同频率
(次频率)不同历时的雨强t1，=5 m并in将频率(次频率)换算成
重现期制成i-t-T关系表
t2=10 min
t3=15
t4=20
5 根据雨强-历时-重现期关系表，在直角坐标纸上点绘
i-t-T相关线，称为暴雨特性曲线P131
3 洪水调查途径：根据洪水调查资料直接选配总体分 布曲线，或采用分区洪峰流量综合频率分布曲线推 求设计流量
本章重点介绍推理公式法(暴雨径流途径)，简要介绍 地区经验公式
§6.2 小流域设计暴雨
一 暴雨和设计暴雨
➢ 暴雨标准与流域自然地理条件、流域面积大小和降 雨强度有关
➢ 设计暴雨：据工程设计要求，确定设计频率的一定 时段的暴雨量及其在时间上的分配和地区上的分布
i 1
式中，r为重现期的总项数P134
二 公式i=S/(t+b)n中参数的推求
➢
对
it , P
(t
SP 两边取对数，得 b)n
lg it,P lg SP n lg(t b)
把 lg (t+b)看作自变量，lg it,p作为函数，上式也是一
直线方程式，其中 lg S为截距，n为斜率，所以参数n，
5
小0流.06 域设计暴雨是计算设计时段指定频率p的最大34平
0.04
均暴雨强度，但雨强-历时关系没有频率意义
2
0.02
1
0
0
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
降雨历时t/min
雨强(mm/min)
小流域洪峰流量计算的公式
小流域洪峰流量计算的公式1、推理公式f Q n sm τψ278.0=当τ≥c t ，时，n su τψ-=1 当τc t ，时，nc t n -⎪⎭⎫ ⎝⎛=1τψn H s -=12424n--=410ψττ()nnnsF L mJ ----⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=414431410278.0τ()nc s n t 11⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=μm Q ——设计频率的洪峰流量（m 3/s ）ψ——洪峰径流系数τ——汇流历时(h)S ——暴雨雨力(mm/h)n ——暴雨衰减指数，其分界点为1小时，当t<1，取n=n 1，当t 1，取n=n 2μ——产流历时内流域内的平均入渗率（mm/h ）c t ——产流历时24H ——设计频率的最大24小时雨量（mm ）计算步骤1、根据地形图确定流域的特征参数F 、L 、J2、由公式4131FJ L =θ计算θ值，并根据相关公式计算汇流参数m3、由暴雨μ的参数等值线图确定设计流域的暴雨参数特征值24H 、C V 、C S 、n 1或n 2，并由皮尔逊Ⅲ型，结合频率查表，确定指定频率下的K p 值，由()241224H K s K S n p p p -== 4、有《四川省水文手册》，查出n-44的值，并根据ns m -⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=44410383.0θτ计算0τ值5、查表确定μ值，并计算n sτμ，查图由n 、n sτμ两坐标的焦点值，确定洪峰径流系数ψ6、根据《四川省水文手册》，查出n-41的值，计算流域汇流时间n--=41ψττ，计算τ值2、水利水电科学研究院的经验公式 适用于流域面积小于100km 2.32ksFQ m =洪峰流量参数K 可有下表3、公路科学研究所nm kFQ =指数n 为面积指数，当101≤≤F 时，K 值如下表梯形断面830)'(189.1⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=i m m nQ h ，)1(2200m m h b -+=，212'm m +=。
工程水文学小流域暴雨洪峰流量计算
5Δt
ω4
4Δt
ω１
ω3
ω2
3Δt
Δt
2Δt
流域出口断面流量的计算
出流断面在第i 时段出流量是由第一块面积ω１上 的本时段净雨，第二块面积ω２上一时段净雨……等
所合成的:
Qi
ri1
ri12
...
hi t
1
hi1 t
2
...
式中，ri－第i 时段地面净雨强度。
时段 (h)
地面净雨 等流时面 hs(mm) 积ω (km2) h1=5mm
式中，ft— t 时刻的下渗率； f0— 初始下渗率； fc— 稳定下渗率； β— 递减指数；
式中f0、fc及β都是反映土壤特性的参数，只能根据
实验资料推求。
fo
ft= fc+(fo- fc)e- t
F
霍顿下渗曲线
fc fc
t
6.2.3 设计净雨量的推求
初损后损法 径流系数法 相关法 水量平衡法
iF
i2 f3
i3 f2
i4f1
i2 f3 +i3 f2 +i4 f1=3if
iF
i3 f3
i4 f2
i3 f3 +i4 f2
=2if
i4 f3
i4 f3
=if
Qm=KiF
部分流域汇流 tc<τ
m i f q1
q2
q3
q4
Q
Qm
1 i1 f1 i1 f1
i1 f1
=if
2 i2 f2 i1 f2
i2 f1
1 f n
A
当tc<τ时：
n
tc
1n
（2）损失参数 f
水文学第6章 小流域暴雨洪峰
水文与水文地质学第6章
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下渗强度过程线
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水文与水文地质学第6章
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净雨形成过程线
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水文与水文地质学第6章
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净雨过程线
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水文与水文地质学第6章
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洪水过程线
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水文与水文地质学第6章
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• 一次降雨过程中，某河道断面的洪水形成 过程如下： • 1.刚下雨时，由于植物截流、土壤下渗等影 响，雨水尚未流入河道，未形成洪水。 • 2.即使是降雨量超过损失量（即净降雨开 始）， 雨水已流入河道，但尚未到达该断 面。 • 3.当汇流到达该断面时，该断面的洪水过程 开始。
2012-11-2 水文与水文地质学第6章 17
• 第五时段末, 时刻t=5Δt ，洪水流量Q= Q2 +Q3 +Q4 。 • 第六时段末, 时刻t=6Δt ，洪水流量Q= Q3 +Q4 。 • 第七时段末, 时刻t=7Δt ，洪水流量Q=Q4 。 • 第八时段末, 时刻t=8Δt ，洪水流量Q= 0。
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水文与水文地质学第6章
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水文与水文地质学第6章
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暴雨洪峰流量经验公式
Qmax 0.278
A n
F
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水文与水文地质学第6章
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水文与水文地质学第6章
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净雨历时tc=汇流时间τ河口断面的汇流过程
• • • •
时序 洪水流量 第一时段开始, 时刻t=0，洪水流量Q=0。 第一时段末, 时刻t=Δt ，洪水流量Q= Q1 。 第二时段末, 时刻t=2Δt ，洪水流量Q= Q1 + Q2 。 • 第三时段末, 时刻t=3Δt ，洪水流量Q= Q1 + Q2 +Q3 。 • 第四时段末, 时刻t=4Δt ，洪水流量Q= Q1 + Q2 +Q3 +Q4 。
小流域流量计算
隧道口排水（小流域流量计算）一、计算方法该计算采用暴雨推算法。
暴雨推理他是运用成因分析与经验推算相结合的方法，从实测的暴雨资料入手，应用地区综合分析方法来分析暴雨资料和地区特征关系，从而间接地推求设计流量。
是一种半理论半经验的计算方法。
一次暴雨降雨在满足了植物滞留、洼地蓄水和表土储存后，当后降雨强度超过入渗能力时，超渗的雨量将沿着坡面汇流入河网。
而决定小流域洪峰流量大小（即影响产流与汇流）的主要因素，一般有降雨量、降雨强度、降雨的时空分布和下垫面（如植物滞留洼地蓄水、土壤蒸发、入渗；汇水区的大小、形状、坡度）等。
暴雨推理法把汇水区上的产、汇流条件概括简化，并引入一些假定，从而建立起主要因素和洪峰流量之间的推理关系和经验关系，通过统计分析计算，定量其参数，最后得到计算公式。
说明：本计算中有的参数均来自于十天高速水文计算书（第五册第一分册），有的来自现场，有的则来自有设计院提供的CAD地形图。
二、基本公式及使用情况暴雨推理公式：式中：QP——规定频率为P时的洪峰流量（m3/s）；SP——频率为P时的雨水（mm/h）,该地区取值62；μ——损失参数（mm/h）；n——暴雨递减指数，按汇流时间及分区范围查表取值为0.62；——汇流时间（h）；F——汇流区面积（k㎡）。
（2）确定汇水区几何参数在暴雨推理公式的查表及计算系数中，需要确定的汇水去几何参数有三个：即汇水面积F（km2）、主河沟长度L（km）主河沟平均坡度IZ（‰）。
（3）公式中两个因子的计算方法及适用性1）损失参数的计算损失参数的计算考虑了以下几点：按超渗产流概念，假定把地面点的所示概念话为产流流逝内所示等于常熟；影响损失参数的因素，主要考虑了土壤种类、植被、降雨量、汇水面积及地形情况等几项；分类和分区给出个系数和指数值。
已扣除法（即计算固定损失率的方法）经行计算。
计算公式式中：K1——系数，查表为0.90；——指数，查表为0.88；即（mm/h）2）汇流时间的计算汇流时间是依据以下几点经行计算：将汇水区内降雨概化为平均净雨过程，假定同一时段的汇水区内净雨是相同的。
[工学]水文学第6章小流域暴雨洪峰流量的计算
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2
K 0.278
Qm 0.278
P
F 0.278 i F
A 引入暴雨强度公式（5.7）： i t n t A 有： i n 代入上式，得：
Qm 0.278
A
n
F
(m / s)
3
(6.5)
推理公式中需求出 Rτ 、RR 及 τ 。 Rτ 、RR 就是 产流计算，推求净雨的问题； τ 为流域汇流时间，即 流域汇流计算问题。 （ 2） 洪峰流量公式中参数的定量方法
第6章小流域暴雨洪峰流量的计算
内 容：
6.1 小流域暴雨洪水计算的特点 6.2 设计净雨量的推求
6.3 流域汇流
6.4 暴雨洪峰流量的推理公式 6.5 地区性经验公式及水文手册的应用
重 点：
下渗曲线与下渗累积曲线； 等流时线原理；
暴雨洪峰流量的推理公式；
难 点：
Ftc ：为净雨历时内最大共时径流面积 ，即参与形成
洪峰流量的那部分汇流面积，与 tc 及流域形状有关。 RR ：形成洪峰流量的总净雨量，即全部净雨量，
RR = 2R 。
a t ：tc 时间内平均净雨强度。
c
显然，tc = 2Δt，而 τ = 3Δt。所以 ， tc < τ ，洪 峰流量是全部净雨在部分流域面积上形成的，称为部 分汇流。地面径流汇流时间：
综上所述：
暴雨洪峰流量公式
部分汇流
当 tc 时：（全部净雨在部分面积上形成的）
RR Qm K Ft K a t Ft tc
c c
c
(6.3)
当 tc 时：（部分净雨在全部面积上形成的）
Qm K
小流域暴雨洪峰流量计算专业知识讲座
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fo
ft= fc+(fo- fc)e- t
F
霍顿下渗曲线
fc fc
t
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6.2.3 设计净雨量的推求
等流时线法适用于地表径流（包括壤中流）的坡面汇流和 河网汇流。
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一、等流时线
等流时线是在流域上勾绘的一组等值线，每条等值线上
各点的水质点，将同时到达出流断面。两条等流时线间的面
积称为等流时面积，按顺序用ω１、ω２、ω３ ……表示， 其汇流时间分别等于t1＝Δt、t2＝2Δt、t3＝3Δt……。
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损失参数 是指产流历时tc内的平均损失强度。
降雨过程与入渗过程示意图
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R=P-I0-f– tc
6.2 设计净雨量的推求
6.2.1 暴雨损失及分类 暴雨损失指降雨过程中由于植物截留、蒸
发、填洼和下渗而损失的水量。一次降雨损失， 主要表现为下渗损失。
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6.2.2
下渗
下渗的物理过程及作用力
渗润阶段 渗漏阶段 渗透阶段
随着土壤含水量的持续增加，下渗率不断降低。当 下渗仅靠重力作用时，达到稳定状态，此时的下渗率 称稳定下渗率。
小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)
a、地区水文手册中的Sp等值线图插取; b、由式（8-2）知：Sp=Pt,p· tn-1 ∵ P24,p已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p· 24n2 -1
WUHEE
n
F
未知参数：Sp、n、F 、 、τ。 1. Sp、n、F 的计算
流域面积F可从地形图上量出； n 由地区n值分区图查出； Sp查等值线图或由暴雨公式可求，即：
由式（8-1）it , P
SP tn
知：Sp=Pt,p· tn-1 ∴ Sp=P24,p· 24n2-1
∵ P24,P已知（t=24h）
L 1/ 3 1/ 4 J F 或
L J 1/ 3
在建立m~θ关系时,分下面几种情况: 1 按下垫面条件定线 2 按区域条件定线 3 考虑设计洪水大小定线 50年一遇以上洪水： m=0.5θ0.23
WUHEE
P139
小流域4类下垫面条件下相应的m值。见表8-1。
WUHEE
三、设计洪峰流量计算方法——试算法 1. 、Cv、Cs、n1、n2
WUHEE
Sp tc (1 n) u 22.6h
1 n
WUHEE
WUHEE
8.4
计算洪峰流量的地区经验公式
暴雨特性（强度、历时）
洪峰影响因素
流域几何形特征（河长、比降、集水面积）
地质地貌特征（植被、土壤、地质）
一、单因素公式
以流域面积F作为洪峰流量的主要影响因子，建立二者间 的关系，其形式为：
Pt utc hR c P P
由暴雨公式有： u=(1-n)Sp/tcn=(1-n)itc 。 代入上式得：
第6章_小流域设计洪峰流量
−P
'
(6.2)
'
P − I0 − R − P P − I0 − R − P f = = tC t − t0 − t '
h
称为净雨历时 产流历时， 净雨历时或 tC ：称为净雨历时或产流历时，h 或 min . 对于实测暴雨洪水， 、 为已知， 对于实测暴雨洪水，P、R 和 I0 为已知， P’、tC 均与降雨过程有关，可以采用试算方法， 、 均与降雨过程有关，可以采用试算方法， 求平均后损率 f 净雨强度： 净雨强度： 。
产生地面净雨 净雨强度（净雨率、 地面净雨， 下渗为 f ，产生地面净雨，净雨强度（净雨率、产流 时刻，流域出口断面开始涨水， 率）i – f =a ， 故在 t3 时刻，流域出口断面开始涨水， 此后，流域内各处普遍产生径流， 此后，流域内各处普遍产生径流，水量也不断
fc
A t
f~t i，f ， Q
解上述微分方程， 解上述微分方程，得：
f (t ) = fc + ( f0 − fc )e−βt
(6 − 1)
式中， 式中， f0 、 fc 、β （β > 0）与土壤性质有关，根据 ）与土壤性质有关， 实测资料或实验资料分析确定。 实测资料或实验资料分析确定。
下渗曲线的积分曲 线称为下渗累积曲线 线称为下渗累积曲线 F~t ， 即从开始时刻到 t 时刻的累积下渗量， 时刻的累积下渗量， 以mm计。 计
f0 ：起始下渗率（initial infiltration rate），其值 起始下渗率（ ），其值 ）， 很大 下渗水分被土壤颗粒吸收 下渗的水分充填 土壤颗粒持水量达到最大 土壤孔隙
下渗率逐渐稳定，称为稳定下渗 下渗率逐渐稳定，称为稳定下渗
小流域暴雨洪峰流量的计算
06
案例分析
某小流域暴雨洪水计算实例
流域概况
某小流域位于山区，流域面积约为100平方公里，地形复杂，植 被覆盖率高，降雨量较大。
计算方法
采用暴雨洪水法，根据历史暴雨资料和流域特征，计算洪峰流量。
计算结果
根据计算，该流域的洪峰流量为200立方米/秒。
不同计算方法的比较分析
对比方法
对比了暴雨洪水法、水文模型法和径流系数法三种计算方 法。
规划设计
在水利工程规划和设计中，洪峰流量 计算是评估工程防洪能力、制定防洪 措施的重要依据。
02
暴雨洪水形成原理
降雨形成洪水的过程
降雨
01
降雨是洪水形成的基础，其量、强度和持续时间直接影响洪水
的规模和特点。
地表径流
02
降雨在地表形成径流，冲刷地面，携带大量泥沙和杂物，形成
洪水。
地下水
03
地下水受到降雨影响，水位上升，与地表径流相互影响，共同
暴雨洪水计算的应用
在防洪规划中的应用
防洪标准确定
根据暴雨洪水计算结果，确定防洪工程的设防标准，为防洪规划 提供科学依据。
洪水风险分析
通过对暴雨洪水的计算和分析，评估洪水发生的可能性和影响范 围，为制定防洪减灾措施提供依据。
洪水调度方案制定
根据暴雨洪水计算结果，制定合理的洪水调度方案，优化水库、 河道等水利工程的调度运行。
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基础设施破坏
暴雨洪水对城市基础设施 如道路、桥梁、房屋等造 成严重破坏，影响正常生 活和经济发展。
洪峰流量计算的意义
预警预报
科学研究
准确计算洪峰流量是预警预报的重要 依据，有助于提前采取应对措施，减 少灾害损失。
小流域洪峰流量计算的公式
小流域洪峰流量计算的公式1、推理公式f Q n sm τψ278.0=当τ≥c t ，时，n su τψ-=1 当τc t ，时，nc t n -⎪⎭⎫ ⎝⎛=1τψn H s -=12424n--=410ψττ()nnnsF L mJ ----⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=414431410278.0τ()nc s n t 11⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=μm Q ——设计频率的洪峰流量（m 3/s ）ψ——洪峰径流系数τ——汇流历时(h)S ——暴雨雨力(mm/h)n ——暴雨衰减指数，其分界点为1小时，当t<1，取n=n 1，当t 1，取n=n 2μ——产流历时内流域内的平均入渗率（mm/h ）c t ——产流历时24H ——设计频率的最大24小时雨量（mm ）计算步骤1、根据地形图确定流域的特征参数F 、L 、J2、由公式4131FJ L =θ计算θ值，并根据相关公式计算汇流参数m3、由暴雨μ的参数等值线图确定设计流域的暴雨参数特征值24H 、C V 、C S 、n 1或n 2，并由皮尔逊Ⅲ型，结合频率查表，确定指定频率下的K p 值，由()241224H K s K S n p p p -== 4、有《四川省水文手册》，查出n-44的值，并根据ns m -⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=44410383.0θτ计算0τ值5、查表确定μ值，并计算n sτμ，查图由n 、n sτμ两坐标的焦点值，确定洪峰径流系数ψ6、根据《四川省水文手册》，查出n-41的值，计算流域汇流时间n--=41ψττ，计算τ值2、水利水电科学研究院的经验公式 适用于流域面积小于100km 2.32ksFQ m =洪峰流量参数K 可有下表3、公路科学研究所nm kFQ =指数n 为面积指数，当101≤≤F 时，K 值如下表梯形断面830)'(189.1⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=i m m nQ h ，)1(2200m m h b -+=，212'm m +=。
水文学六七章总结
第六章小流域暴雨洪峰流量的计算1、小流域设计洪水的计算特点是什么？工程多，水文站少，缺乏暴雨和流量资料流域面积小，自然条件简单，拟定计算方法可以作适当简化，概化假定，均匀暴雨计算方法应力求简便,使基层工作者易于掌握2、何谓暴雨损失？包括那几类？暴雨损失：降雨过程中由于植物截流、蒸发、填洼和下渗而损失的水量。
植物截流：降雨发生后，部分雨水首先被植物的叶茎拦截，其拦截量对一次降雨影响不大。
很难超过10mm蒸发量：本次降雨落到地面然后蒸发或在洼地蓄水体表面上蒸发的那部分水量，可忽略不计。
填洼：雨水被地面凹坑或洼地拦蓄的现象，在一般地形下，损失不大3~5mm，但如果地形特殊或有大量人工蓄水工程，填洼量要另行考虑。
下渗：雨水从地面渗入土壤中的现象，是降雨损失中的主要因素。
一次降水中的损失主要是下渗损失。
净雨量：暴雨量扣除损失量，也就是地表径流量。
3、下渗曲线与累积下渗量曲线有何联系？下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量,记为f，以mm/min或mm/h计。
下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下渗率。
下渗能力曲线：下渗能力随时间的变化过程线，f0为初始下渗率（与土质和干湿状态有关）、fc为稳渗率（仅与土质有关）。
下渗量累积曲线4、结合流域径流形成过程图，阐述流域内一次暴雨的产、汇流过程？暴雨洪水的形成过程与径流的形成过程一样。
图6.3上(c),流域上一点C记录到的雨强的变化。
5、何谓等流时线原理？流域最大汇流时间、产流时间、降雨历时三者有何区别？划分这些断面的界线具有的特征是落在线上的净降雨通过坡地和河槽流到出口断面所需要的汇流时间相同，称为等流时线。
由等流时线和流域分水线所构成的面积叫共时径流面积（等流时面积）。
（1）降雨历时小于流域汇流时间（2）降雨历时等于流域汇流时间（3）降雨历时大于流域汇流时间6、如何计算不同净雨历时情况下的洪峰流量暴雨洪峰流量公式－均匀降雨(1)当tc<τ时属于部分汇流，产生洪峰流量为(2)当tc>=τ时属于全面汇流，产生洪峰流量为 m Q K iF =此外，总的地面径流历时，等于净雨历时与流域汇流时间之和，即第七章 城市降雨径流1、城市暴雨径流的特点是什么？清除树木、平整土地，建造房屋、街道，整治排水河道以及兴建和完善排水管网。
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6.1 小流域暴雨洪水计算的特点
小流域暴雨洪水的应用范围： 小流域面积上的排水建筑物；
城市厂矿中的排水管渠；
厂矿地区的排洪渠道； 铁路和公路的桥梁和涵洞； 立体交叉道路的排水渠道； 广大农村中众多小型水库的溢洪道
小流域设计洪水计算的特点：
缺乏暴雨和流量资料 拟定计算方法可以作适当简化 计算方法应力求简便,使基层工作者易于掌握 计算小流域暴雨洪峰流量的公式有：
产流与汇流之间的联系可简明地表示成图5.1所示的流程图。
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规 律；然后，用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水 ，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。
6.3.2 等流时线原理
地面径流的汇集过程，包括坡地漫流和河槽集流两个相继发生 的阶段，在分析计算时常常作为一个整体来处理，统称为流域 汇流过程。 等流时线：流域上净雨通过坡面和河槽流动达到出口断面所需 汇流时间相等的那些点的连线，称为等流时线。 等流时面积：由等流时线与流域分水线所构成的面积。亦称共 时径流面积，以fi表示。
6.3.1
暴雨洪水形成过程
设流域内下了一场暴雨，暴雨强度过程线为 i ~ t
' t ，下渗过程为 f ~ t 。在 3 之前，i f ，全部降 ' 雨消耗于损失，实际下渗为 i ，在 t 3 时刻，i f ， ' t3 时刻之后，i f ，降雨强度大于下渗强度，实际
下渗为 f ，产生地面净雨，净雨强度（净雨率、产流 率）i – f =a ， 故在 t 3 时刻，流域出口断面开始涨水， 此后，流域内各处普遍产生径流，水量也不断
(1)下渗曲线：下渗能力随时间的变化过程线，该曲线上f0 为初始下渗率。
6.2.3 设计净雨量的推求
净雨量定义：暴雨降落地面后，由于土壤入渗、洼地填蓄、 植物截流及蒸发等因素，损失了一部分雨量，而未损失的部 分，即为净雨量。 设计净雨量是由设计暴雨推求得来，通常将该过程称为产流 计算。 推求设计净雨量的方法有：径流系数法、相关法、水量平衡 法和分阶段扣除损失法。 分阶段扣除损失法也称初损后损失法，是下渗曲线法的一种 简化方法。它把实际下渗过程简化为初期损失和后期损失两 个阶段。产流以前的总损失水量称为初损量，记为：Ｉo，包 括蒸发、填洼、植物截流及产流前下渗的水量；后损量是流 域产流以后下渗的水量，后损阶段的下渗率为平均下渗率 f 后损历时以tc表示。二者乘积即为后损量。暴雨扣除损失后的 流域净雨总量与流域出口断面的地面径流总量相等，于是一 次暴雨经扣除损失后的设计净雨量以净雨深R（mm）表示，
6.2.2 下渗 下渗的物理过程 按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段： 渗润阶段：水分主要受分子力的作用，被土壤颗粒吸 收。 渗漏阶段：水分主要在毛管力和重力作用下，沿土壤 空隙向下作不稳定流动，并逐步充填土壤空隙直至饱和。 此时毛管力消失。 渗透阶段：水分在重力作用下成稳定流动。 下渗曲线与下渗量累积曲线 下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中 的水量,记为f，以mm/min或mm/h计。 下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下 渗率。
推理公式法
经验公式法 综合单位线法 水文模型法
推理公式 • 也称半理论半经验公式,着重推求设计洪峰流量。 • 以暴雨形成洪水的成因分析为基础,考虑影响洪峰流量的 主要因素,建立理论模式,并利用实测资料求得参数。 • 其计算成果有较好的精度。 地区经验公式 只推求洪峰设计流量，它是建立在某地区和邻近地区的实 测洪水和调查洪水资料的基础上，探求地区暴雨洪水经验性 的规律，使用上有一定的局限性。 推导计算公式时，重点分析： 1)暴雨强度 2)暴雨损失 3)流域汇流
按水量平衡方程可用下式计算
R P IO f t c
P—一次暴雨降水的总量，mm Ｉo—初损量，mm f —后损的平均下渗率 tc—净雨历时或产流历时
6.3 流域汇流
6.3.1 暴雨洪水形成过程 对径流的形成过程作了描述，则从定量的角度阐述降雨 形成径流。
降雨P(t) 蒸发E(t) 数量上相等 产流计算 净雨R(t) 汇流计算 流域出口断面 径流过程Q(t)
fc
A t
.C
f~t i， f Q B i~t
Q~t
流域汇流 时间τ
tc
t
t1 t t 3
' 3
t2
t4
增加，汇入河网并汇集到出口断面，出口断面水位上
涨。到 t 2 时刻，i f f c ，地面净雨终止，但 t 2
之前产生的净雨继续由坡面汇入河时刻 t 4 为止，地
面径流结束。洪水过程延续的时间比净雨历时（产流 历时）和坡地漫流历时要长。从 t 2 到 t 4 称为流域最 大汇流时间,记为τ ，即流域最远点 A 的净雨流到 出口断面 B 所花的时间。
' t t t td tc 净雨历时： c 2 3 ( t 3 ) ，地面径流历时：
流域产汇流计算基本流程和思路
6.2 设计净雨量的推求
6.2.1 暴雨损失及分类 暴雨损失：降雨过程中由于植物截流、蒸发、填洼和下 渗而损失的水量。 植物截流：降雨发生后，部分雨水首先被植物的叶茎 拦截，其拦截量对一次降雨影响不大。 蒸发量：本次降雨落到地面然后蒸发或在洼地蓄水体 表面上蒸发的那部分水量，可忽略不计。 填洼：雨水被地面凹坑或洼地拦蓄的现象，在一般地 形下，损失不大，但如果地形特殊或有大量人工蓄水工 程，填洼量要另行考虑。 下渗：雨水从地面渗入土壤中的现象，是降雨损失中 的主要因素。 净雨量：暴雨量扣除损失量，也就是地表径流量。
第6章小流域暴雨洪峰流量的计算
内 容：
6.1 小流域暴雨洪水计算的特点 6.2 设计净雨量的推求
6.3 流域汇流
6.4 暴雨洪峰流量的推理公式 6.5 地区性经验公式及水文手册的应用
重 点：
下渗曲线与下渗累积曲线； 等流时线原理；
暴雨洪峰流量的推理公式；
难 点：