四川大学第八章 小流域设计洪水计算.pptx

8/38 《 工 程 水 文 学 》 第八章 小流域设计洪水计算 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 概述 小流域设计暴雨计算 设计洪峰流量的推理公式 计算洪峰流量的地区经验公式 设计洪水过程线的推求 8.1 概述 一、小流域设计洪水特点 1. 缺少实测资料(流量和暴雨资料)。 中、小型水库，涵洞，城市和工矿区的防洪工程 2. 小型水利工程一般对洪水的调节能力较小,工程规 模主要受洪峰流量控制。重点推求设计洪峰流量。 3. 计算方法力求简便。 二、小流域设计洪水发展史 小流域设计洪水计算已有100多年的历史。计算方法由 简单到复杂，由计算洪峰流量到计算设计洪水过程线。 1. 2. 3. 小流域设计暴雨计算； 设计洪峰流量计算； 小流域设计洪水过程线拟定。 三、计算方法 1. 推理公式法 2. 经验公式法 3. 相似流域法 4. 综合单位线法 四、小流域设计洪水计算步骤 8.2 小流域设计暴雨计算 小流域面积较小，可忽略暴雨在地区上分布的不均 匀，由流域中心点处的点雨量作为流域面雨量。 设计暴雨计算采用以下步骤推求： 1 按省（区、市）水文手册及《暴雨径流查算图表》 上的资料计算特定历时的设计暴雨量； 2 将特定历时的设计暴雨量通过暴雨公式转化为任意 一历时的设计雨量。 一、年最大24小时设计暴雨量计算 各省、市、区都绘制了年最大24小时降雨量统计参数 ( 、Cv)等值线图以及Cs/Cv的比值。这些参数直接从当 地水文手册上查取。 通过地理内插法可获得流域中心点年最大24小时降雨量 统计参数： 、Cv。则设计频率p下的年最大24小时设计暴 雨量P24,p为： P 24,P = P 24(1+ΦPCv) 二、历时t（24小时）的设计暴雨Pt,p的计算 将年最大24小时设计暴雨量P24，P通过暴雨公式转化为任 意一历时的设计雨量Pt,P(1t24)。 t 1. 暴雨公式 式中，it.p—— 历时为t、频率为P的平均暴雨强度(mm/h); Sp—— 单位时间的平均雨强(mm/h)，又称雨力,随地区 和重现期而变; n—— 暴雨参数或暴雨递减指数，随地区和历时长短 而变。 式（8-1）为水利电力部门广泛应用的暴雨公式。 意义：暴雨强度与历时成指数关系。见书图8-2。 （8- 1） S P n = it,P 2. 历时t的设计暴雨量公式 将(8-1)式左乘历时t 得: t ·it,P=Pt,p=Sp·t1-n （8-2） 式（8-2）为历时t 的设计暴雨量计算公式。 暴雨公式的作用： 在n、Sp已知情况下，可以得到任意历时t的设计暴雨强 度和设计暴雨量。 3. n、Sp的计算 将（8-1）式两边取对数得： 式中，lgit,p与lgt呈直线关系，见图8-3。 （8- 3） 由图可见： a、在t=1h处出 现转折点：t≤ 1 h时，n=n1；t＞ 1h时，n=n2； t=1h, SP=i1.P。 b、 n1、n2和SP 随频率变化。 lgit,P = lgSP −nlgt （1） n(n1、n2)的获取 a、由实测暴雨资料分析得到; b、从水文手册中的n值分区图上查取。 （2）Sp的计算 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 t ·it,P=Pt,p=Sp·t1-n n2等值线图 8.3 计算设计洪峰流量的推理公式 一、推理公式的一般形式 假定：1）采用平均净雨强度；2）暴雨与洪水同频率； 3）流域上的净雨强度在时间上和空间上是不变的。 1. 基本概念 tc ——产流历时(h)；u——产流历时tc内的平均损失强度。 i u t tc 2. 全部产流 当tcτ时，即充分供水条件下，出口断面的最大流量是由 τ时段的净雨在全流域面积上形成的： （8- 4） Qm = k(i−u)F 称为全部产流。 式中 Qm——洪峰流量(m3/s); F——流域面积(km2); i——平均降雨强度(mm/h)； u——平均下渗强度(mm/h); k——单位换算系数。 3. 部分产流 当tcτ时，即不充分供水条件下，出口断面的最大流量是 由全部降雨在部分流域面积上形成的： Qm = k(i−u)F0 称为部分产流。 式中 F0为共时径流面积 （km2），即部分 产流面积； 其余符号同前。 （8- 5） i 或 式中，Ψ—— 洪峰径流系数，即形成洪峰的净雨量与降雨量 之比值; —— 共时径流面积系数。 Qm = kψiϕF Qm = k(i −u)ϕ