第五章小流域及城市设计洪水.ppt

暴雨公式 当t= τ时 5个参数， 洪峰径流系数Ψ、平均雨强S、 汇流时间τ、暴雨指数n、流域面积F。 平均雨强S可通过公式计算 暴雨指数n查地区等值线图得出 流域面积F从地形图上量出 洪峰径流系数Ψ 汇流时间τ 洪峰径流系数Ψ的确定 Ψ反映流域内降雨形峰过程的一种损失。 假定在流域平均降雨强度大于地面平均入渗能力的情况下，地面才能产生径流，此时产流部分内的降雨损失决定于地面下渗能力的大小，不产流部分的损失则是该部分所有降雨量。 全面汇流 部分汇流 全面汇流 tc≥τ时 出口断面处的洪峰流量是由相当于汇流时间τ内的最大净雨h τ在全流域面积上形成的，洪峰径流系数Ψ是τ时段的最大净雨量h τ与同时段的降雨量P τ之比。 部分汇流 tcτ时 出口断面处的最大流量是由相当于产流历时tc内的最大净雨h R在部分流域面积上形成的，洪峰径流系数Ψ是tc时段的最大净雨量h R与τ时段的降雨量P τ之比。 流域汇流时间τ的计算 流域汇流过程按水力特性的不同，可分为坡面汇流和河槽汇流两个阶段。水科院采用平均的流域汇流速度来概括描述径流在坡面和河槽内的运动。 L——流域最远流程长度，km v τ——沿流程L的流域平均汇流速度，m/s Τ——流域汇流时间，h 流域平均汇流速度可近似计算： m——汇流参数； J——沿流程的平均纵比降； Qm——待求的最大流量，m3/s σ、λ——反映沿流程水力特性的经验指数，对一般山区河道， σ=1/3，λ=1/4，则 汇流参数m是汇流速度公式中的经验参数，它与流域地形、地貌、植被、河王分布、河道糙率、断面形状以及暴雨的时空分布有关。 80年代初期各省区水文部门在编制《暴雨径流查算图标》时，选用了能反映流域大小和地形条件的流域特征因素θ与m建立相关关系，对m值进行地区综合。 汇流参数表m 损失参数μ 损失参数μ是产流历时内的平均下渗率，它与流域地表的透水能力、降雨量大小及其分配、降雨开始时的土壤含水量有着密切的关系。在设计条件下可以用下式估算： hR为设计净雨量，一般可根据设计暴雨量从地区暴雨径流相关图中查出 设计洪峰流量的计算 tc≥τ tcτ 试算法 已知： Cs P% 0.5 1 2 2.1 4.37 3.66 2.93 2.2 4.44 3.71 2.96 Cv P% 0.5 1 2 0.6 3.62 3.2 2.76 0.7 4.23 3.68 3.12 第四节 计算洪峰流量的地区经验公式 第五章小流域及城市设计洪水 章节内容 小流域设计洪水计算特点 1 小流域设计暴雨 2 由推理公式推求设计洪水 3 城市化对水文的影响 5 地区经验公式推求设计洪水 4 城市排水管网设计流量计算 6 灌渠排水系统设计流量过程线 7 第一节 小流域设计洪水计算特点 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 （1）方法必须适用于无资料地区 （2）方法应简便易行 （3）方法可以着重推求设计洪峰 我国目前情况下，绝大多数小流域既没有流量资料，又缺乏暴雨记录，设计洪水的计算方法必须适应这种资料条件。 面广量大的农田水利工程和城市雨洪排水工程，要求在一个短时期内给出相当量的设计成果，而且大多由基层负责规划设计，这就要求方法简便易行，便于掌握。 一般小型水库的蓄水库容较小，设计标准低，对洪水的调蓄能力有限，设计洪峰对水库设计影响较大，洪水过程线形状的影响较小。 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 其中应用最广泛的是推理公式法和综合瞬时单位线法。它们的思路都是以暴雨形成洪水过程的理论为基础，并按设计暴雨→设计净雨→设计洪水的顺序进行计算。 第二节 小流域设计暴雨 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 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