《湖北省暴雨径流查算图表》使用说明(增强版)
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毛雨量仅扣除稳损 fc ,其值按式(1-15)计算:
Ⅱ、净雨过程
fc = 1.3R总0.61 ⋅ 24−0.96 = 0.0615R总0.61
(1-15)
式中 R总 为 24 小时的总径流深。求得 fc 后,将各时段的毛径流深
Ri 减去稳损 fc 与 ∆t 之积,即得设计净雨过程,以 Ii 代表每个历时的净
H t面 = α t ⋅ H t点
(1-4)
式(1-4)中αt ,从《图集》或附表(8)中《湖北省暴雨面深系
数表》查得。需作流域形状改正的应乘以改正系数α F ,即:
H t面 = α t ⋅α F ⋅ H t点
(1-5)
式中 t 为设计暴雨历时, Ht点 为设计点雨量,有下列情况之一者,
时面深系数应作流域形状改正:
(1-1)
n
式中: L = ∑li
1
也可令 hi = H i − H 0
j = [h1l1 + (h1 + h2 )l2 + …… + (hn −1 + ha )la ] / L2
(1-2)
二、设计暴雨
1、点雨量
可能最大点暴雨量(PMP),查《湖北省可能最大暴雨图集》(下
称《图集》)中附图 1“可能最大 24 小时点雨量等值线图”。根据流
设计流域的面雨量减去初损 I0 即为该设计频率的径流深。 I0 = 0.25Im ( Im 在全省各地差别不大,设计条件下 Im =90mm) 将 Im =90 代入上式,则 I0 = 0.25× 90mm = 22.5mm 先选定设计毛雨量历时,将时段毛雨量按选用的雨型进行排列,
例如毛雨历时选用 24 小时则从第一时段开始顺次扣除 22.5mm,其余
H t面 = H 24面 ⋅ 4n2 −1 ⋅ 6n1−1 ⋅ t 60n0 −1 1−n0
(1-6)
1≤ t <6
H t面 = H 24面 ⋅ 4n2 −1 ⋅ 6n1−1 ⋅ t 1−n1
或 H t面 = H1面 ⋅ t1−n1
(1-7) (1-8)
6≤ t ≤24
H t面 = H 24面 ⋅ 24n2 −1 ⋅ t1−n2
式中 β0 = H10′ / H1面
β1 = H1面 / H6面
(1-11) (1-12) (1-13)
β2 = H6面 / H 24面
点 n 值,面 n 值与点面系数的关系为:
n点
=
n面
−
⎛ Ln⎜⎜
⎝
α α
1 2
⎞⎛ ⎟⎟Ln⎜⎜ ⎠⎝
T2 T1
⎞ ⎟⎟ ⎠
(1-14)
T 为历时,α1 、α2 为相应于T1 、T2 之点面系数。各历时采用相同的
2、面雨量
可能最大暴雨时面深关系已换算成各历时的比值 H t / H 24点 刊布于 《图集》中表 6-1 至 6-11。根据水文分区,设计流域面积和相应历
时查得时面深比值,乘以可能最大 24 小时点雨量即得各个历时的设
计面雨量,详见《图集》使用说明。
各种频率 1、6、24 小时设计暴雨时面深关系按以下步骤计算:
山丘区: j =5‰~15‰
丘区: j <5‰ 扇形: f = F > 0.4
L2
一般: f = 0.25~0.4
长形: f < 0.25
造峰雨强 ip
=
H tR tR
(1-29)
H tR 为 tR 历时的面雨量
设计频率的 HtR 按公式(1-7)~(1-10)计算。
雨强为 10mm/h 的单位线 m1 (10),非线性改正按下式计算:
公式估算即:
tR = 0.35 ⋅ F 0.52
山区扇形流域 (1-28-a)
tR = 0.50 ⋅ F 0.52
丘区长形流域 (1-28-b)
tR 值仅作为计算雨强的指标,对设计洪水影响不大,不属于上述
情况的流域可内插按比例取值,例如山丘区取以上两式平均值,流域
分类标准为:
山区: j >15‰或流域平均高程在 500m 以上.
5 以下
5-20
21-100 101-200
1/4-1/3 1/3-1/2 1/2-1.0 1.0-2.0
3-6
6
12
18
201-1000 1.0-3.0
24
∆t 和 tc 原则上按表中的上下限取值,例如 F =25km2 可取 ∆t =0.5 或
1,不要内插取值。
(2)净雨过程的计算
Ⅰ、设计总径流深 R总
m1i
=
m1 (10) ⋅ (0.2)λ1
⋅ (50)λ ip
(1-30)
当 ip <50mm/h 时 m1 随雨强改变的趋势较明显,即采用 λ = λ1 ;当
ip >50mm/h 时,其改变的趋势不甚明显,即 λ = λ2 。特小流域也用上式
计算 m1i , ip 一般不超过 100mm/h,超过时仍用ip =100mm 代入公式计算。
《湖北省暴雨径流查算图表》使用说明 水电部(83)水电水规字 7 号文通知指出:“各省(市、自治区) 编制的《暴雨径流查算图表》,在无实测流量资料系列的地区,可作 为今后中小型水库(一般用于控制流域面积在 1000km2 以下的山丘区 工程)进行安全复核及新工程设计洪水计算的依据,可在当前水库工 程普遍“三查三定”中发挥应用的作用,也可供其他工程参考”。 按水电部指示精神,对流域面积较大的大中型水库的设计洪水应 该进行专门分析,本《图表》应用范围主要是中小流域。在地县水利 部门应用较多,因此《使用说明》仍以手算方法为主,有电算条件的 单位可根据本说明有关方法编制电算程序。
第一章 瞬时单位线方法计算设计洪水
一、流域参数
本《图表》用于计算设计洪水的流域参数有:流域面积 F (km2)
为设计流域出口断面以上集水面积,主河道长度 L (km),为出口断
面沿主河道至分水岭的长度;主河道平均比降 j 为主河道各高程转折
点分段比降的加权平均值,一般用实际比值,瞬时单位线参数综合公
n = 0.34F 0.35 ⋅ j 0.1
( j >5‰)
(1-17-b) (1-18)
n = 1.04F 0.3 / L0.1
( j ≤5‰)
(1-19)
Ⅱ片(6、8、9、11 区)
m1 = 1.64F 0.231 ⋅ L0.131 ⋅ j −0.08 n = 0.529F 0.25 ⋅ j 0.20
雨型排列即得设计毛雨量过程。
4、设计净雨
(1)净雨时段 ∆t 和净雨历时tc 的选取。 ∆t 应与单位线时段一致,为保证设计洪水的精度应适当选取∆t 。
选得太大往往雨量均化有漏峰现象,不能保证设计洪水的计算精度,
选得太小会增加计算工作量,而且雨型选配也有困难。根据我省分析
的成果,建议按下表选用。小流域一般采用 24 小时毛雨量和扣除初
西北及宜昌地区长江以北一带;第三片包括 7、10 水文分区即清wk.baidu.com流
域,恩施地区,分片公式如下:
(1)一般流域适用的公式
Ⅰ片(1、2、4 区)
m1 = 0.82F 0.29 ⋅ L0.23 ⋅ j −0.20 ( F >30km2)
(1-17-a)
m1 = 1.38F 0.27 ⋅ L0.216 ⋅ j −0.185 ( F ≤30km2)
式中 j 以千分率计。
以上三参数,用五万分之一军用地形图量算,如 F <10km2,应
采用更大比例尺的地形图。为计算 j ,在量算 L 的同时,沿程读出若
干河底高程 H(i 一般应在地形转折点和有等高线与河底线相交的点读
数),量算相应两点间距li ,按下式算 j (见下页示意图)。
j = [(H 0 + H1)l1 + (H1 + H 2 )l2 + …… +((H n −1 + H n )ln − 2H 0 L] / L2
(1-9)
或 H t面 = H 6面 ⋅ 6n2 −1 ⋅ t1−n2
(1-10)
(1-6)式中 t 以分钟计,其它各式 t 以小时计,以上各式中 n0 , n1,
n2 分别为 10-60 分钟,1-6 小时,6-24 小时的设计面暴雨递减指数,
可分别由相应的面雨量反算求得。
n0 = 1 + 0.558Lnβ0 n1 = 1 + 0.558Lnβ1 n2 = 1 + 0.721Lnβ 2
时缩短,单位线峰值增高和时间提前。因此一般大、中洪水参数的综
合公式用于稀遇设计洪水,应作非线性改正。对五十年一遇以下的设
计洪水或超过五十年一遇但有溶岩地质和天坑的流域均不考虑非线
性改正。
目前常用的改正公式为
m1i = α ⋅ i −λ
(1-27)
式中 i 为造峰雨历时的降雨强度,造峰雨历时 tR 全省采用统一的
流域形状改正系数,不影响n 的取值。
查读等值线图及典型雨图的应用,参照《图集》32 页使用说明
有关规定。
3、设计雨型
雨型可采用当地典型暴雨的时程分配,也可用《图表》综合的概
化雨型,为便于特小流域应用,附表(9)列出短历时暴雨过程的分
配,和《图集》中原已刊布的 24 小时雨型,供设计时选用,求出相
隔时段 ∆t 的各个历时雨量后顺次俩俩之差,即为时段雨量,按选用的
F
江汉平原未作地区综合,在接近平原湖区的丘区:
m1 = 1.07F 0.3 ⋅ L0.1
n 仍用各分区公式计算。
(1-26)
以上公式 m1 相应的雨强为 10mm/h。当设计雨强超过 10mm/h 时, 除溶岩地区外一般应作参数m1 外延的非线性改正。
2、参数的非线性改正
随着降雨强度加大,河道汇流速度有加快的趋势,表现在汇流历
域中心在图中的位置读得 24 小时点雨量。
各设计频率的点雨量 H p点 ,可先分别从 1、6、24 小时点暴雨均
值 H 和变差系数Cv 等值线图查出相应历时的 H 、 Cv ,再按下式计算:
H p点 = Hkp
(1-3)
k p 查读 Cs = 3.5Cv 皮尔逊Ⅲ型频率曲线 k p 值表。 以上 24 小时 H 、 Cv 图已刊布在《图集》中,1、6 小时的 H 、 Cv 等值线图水利电力部门批准使用(见本《图表》附图)
雨量,
则 Ii = Ri − fc ⋅ ∆t 三、瞬时单位线方法
(1-16)
1、参数 m 、 n 地区综合公式
全省山丘区瞬时单位线分三个片进行参数的地区综合,第一片包
括水文分区 1、2、4 区即京广线两侧及鄂东黄冈、咸宁地区一带,(江
汉平原湖区在外);第二片包括水文分区 6、8、9、11 区即鄂北,鄂
(1)100km2< F ≤300km2,且典型雨图轴向与流域轴向夹角大于
60°;
(2) F >300km2,且夹角大于 30°。
F 为设计流域面积,形状改正系数 α F 按《图集》35 页中有关规 定计算,一般变化在 0.88-0.96 之间。
各历时设计面暴雨量采用下列各式计算:
10′≤ t ≤60′
λ1 、 λ2 列于下表。
表 1-2 λ1 ~θ j 表
θj
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2 以上
λ1 0.16 0.20 0.36 0.44 0.50 0.54 0.58 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64
θ j = ; j1/3 / F1/ 4 j 以千分率计; F 以 km2 计
(1-20) (1-21)
Ⅲ片(7、10 区)
m1 = 0.8F 0.3 ⋅ L0.1 ⋅ j −0.06 n = 0.69F 0.224 ⋅ j 0.092
(1-22) (1-23)
(2)特殊流域适用的公式
Ⅱ片中黄柏河、沮漳河流域中下游地区,流域形状接近扇形坡度
较大的山区用下式计算 m1 :
m1 = 0.41F 0.342 ⋅ L0.191 ⋅ j −0.11
损和稳损或采用 18 小时毛雨量不扣初损,只扣稳损作为净雨过程。
当 ∆t 小于 1 小时,流域面积小于 20km2 时可采用最大六小时雨量不扣
初损,即tc =6 小时。不同流域面积,设计tc 和 ∆t 按下表取值:
流域面积(km2) ∆t (h)
tc (h)
表 1-1 各种流域面积的 ∆t 、 tc 表
F (km2) λ2
<20 0.30
表 1-3 20-100
0.25
λ2 ~ F 表 101-500 0.20
501-1000 0.15
1000 以上 0.10
3、瞬时单位线转换为时段单位线
u(0,t) =
1
⋅
(
t
) n−1
⋅
t −
ek
kΓ(n) k
t
S(t) = ∫ u(0,t)dt
0
(1-31) (1-32)
(1-24)
某些流域 n 值较大,例如解家河、皮家集、武镇以及某些 j <4‰
的流域可参考下式计算 n :
n = 0.529F 0.25 ⋅ j 0.82
(1-25)
溶岩地区,流域内天坑面积超过 10%时:
m1 = 0.76F 0.33 ⋅ L0.11 ⋅ j −0.07 ⋅ f −0.12 f = 1 − 天坑率 = 1 − F天