[工学]水文学第6章小流域暴雨洪峰流量的计算.ppt

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： 暴雨洪峰流量的推理公式； 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 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， 按水量平衡方程可用下式计算 P—一次暴雨降水的总量，mm Ｉo—初损量，mm —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。 流域产汇流计算基本流程和思路 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。 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。 二、等流时线原理 二、等流时线原理 从下断面河床处作一斜线，使斜线下面积与原河床线下面积相等，该线的坡度为河道平均比降S。 则上式可写为： 两组推理公式： 当 tc τ： 当 tc ≥ τ ： 式中，Rτ 为汇流历时 τ 内形成洪峰流量的净雨量； RR 为净雨历时 tc 内形成洪峰流量的净雨量。 （6.3） （6.4） 用平均暴雨强度表示，引入洪峰径流系数 ψ，令： 当 tc ≥ τ 时： 当 tc τ 时： 代入上二式，合并得： 式中，Pτ 为汇流历时 τ 内形成洪峰流量的暴雨量. 当： 引入暴雨强度公式（5.7）： 有： 代入上式，得： 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 1） ψ 值的计算（产流计算） 设计净雨计算： Rτ 、RR 或 Pτ 、ψ 的计算 ① 设计暴雨过程 设：设计暴雨强度过程线如图6.7所示，i 表示瞬时雨强；产流历时 tc 内平均损失强度（用平均下渗率表示）为 . i 时间 tc RR 不产流 不产流 产流 A B 按超渗产流概念，只有当 i 时才产生地面径流（地面净雨）.因此，i = 是判别是否产生净雨的指标。 下面先把设计雨强过程求出来（设计暴雨过程）： 历时为 t 的平均暴雨强度为： 历时 t 内的降雨量 Pt ： 历时为 t 的瞬时暴雨强度 i (t) 为： 即可得设计雨强过程。 i 时间 tc RR 由图，当 t = tc 时，i ( tc ) = ，故有： （6.9） 或： 将（6.9）式移项，得： ② ψ 值的计算（产流量计算） （1） 当 tc ≥ τ 时 τ时段内降雨量由（6.8）式为： 而损失量为： ,汇流历时τ内的净雨量： i 时间 τ tc Rτ i 时间 tc τ RR （2）当 tc τ 时 τ时段内降雨量由（6.8）式为： 而损失量为： ，其中， 产流历时 tc 内产生的净雨量： ，将（6.8）（6.9）代入，得： （6.8） （6.9） 综合： 当 tc ≥ τ 时 当 tc τ 时 2）产流历时内平均损失率 的计算 将（6.11）tc 代入（6.13）RR ，消去 tc ，整理得： 无实测资料时可用下列方法估算： 当 tc