小流域设计洪水的计算清楚明了

第五章小流域设计洪水的计算第一节小流域设计洪水特点第二节水科院推理公式法第三节小流域暴雨径流研究组公式本章重点：水科院推理公式法的设计洪水计算水土保持工作一般是在小流域上进行的。水土保持工程的规划设计、测流建筑物的设计都需要研究工程所在地点河流的水文态势，计算设计洪水。一、小流域设计洪水的意义第一节小流域设计洪水特点

二、小流域设计洪水的概念（1）小流域集水面积:

水文计算通常不超过200-300km2。水保上指的小流域，一般在30km2以下，最多不超过50km2。（2）设计洪水:

指符合一定设计标准的洪水，包括洪峰流量、洪水总量和洪水过程线三个要素。洪峰流量即一次洪水流量的最大值，用Qm表示。洪水总量为一次洪水流过程的总水量。（3）小流域设计标准:

推求设计洪水时，首先确定标准。设计标准是指水工建筑物本身防洪安全的标准。它是水利水保工程规划设计的一个重要指标。——参阅《水利水电枢纽工程等级划分设计标准》(SDJl2-78)及《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》(SDl75-86)的规定。

第一节小流域设计洪水特点

一、小流域设计洪水的意义二、小流域设计洪水的概念（1）多数小流域没有设站观测，缺乏实测流量和降雨资料。有的小流域虽有短期资料，但具有较多资料的流域很大，自然地理条件相差悬殊，短期资料也难以延展。因此小流域设计洪水计算是在缺乏资料的条件下进行的。第一节小流域设计洪水特点

一、小流域设计洪水的意义二、小流域设计洪水的概念三、小流域设计洪水的特点（2）任务方面：水保工程如小型水库、淤地坝对洪水的调蓄作用较小，工程尺寸常取决于设计洪峰流量，因此在设计洪水计算中，主要是求设计洪峰流量。洪水总量与洪水过程居于次要，可以简化。（3）工程措施：涉及的面广，数量多，又多是小型，因此，计算方法上要求方法简便又能保证一定的精度。第一节小流域设计洪水特点

一、小流域设计洪水的意义二、小流域设计洪水的概念三、小流域设计洪水的特点四、小流域设计洪水推求方法小流域设计洪水推求方法有推理公式法，经验公式法，综合瞬时单位线法，洪水调查法等。——推理公式法是从暴雨形成洪水的成因出发，即由暴雨推求流域设计洪峰流量，属于成因推理方法，是半理论半经验公式，是小流域计算暴雨洪水的主要方法。重点介绍水科院推理公式法和由铁道部、中科院地理所等提出的小流域暴雨径流研究组计算公式。（1）计算洪峰流量是以暴雨的设计频率作为设计洪峰流量的频率，即认为暴雨和洪水是同频率的。（2）暴雨和损失在时空上是均匀的，即净雨强度不随时间、地点变化，沿程的汇流速度不变。（3）把汇流面积概化为矩形，即汇流面积随时间的增长率是一条直线，全流域面积汇流形成最大洪峰流量。第二节水科院推理公式法一、水科院推理公式法的假设条件

1.净雨

总降雨量减去降雨损失后称之为净雨。第二节水科院推理公式法二、水科院推理公式法的有关概念

2.汇流历时(τ)净雨从流域上某点流到出口断面的时间即汇流历时。（见P76图5-2）

3.流域汇流历时(τm）流域最远点的净雨流到出口断面的时间。

4.

等流时线具有相同汇流时间的各点连线称为等流时线。

5.产流历时（tc）径流开始产生到径流终止所经历的时间即产流历时，又称为净雨历时。第二节水科院推理公式法二、水科院推理公式法的有关概念

6.全面汇流（Qm）全部流域面积上的净雨汇集而成。

7.部分汇流（Qm）由部分流域面积上的净雨汇集而成。第二节水科院推理公式法三、水科院推理公式法的有关公式1全面汇流

2部分汇流

根据水科院推理公式计算小流域设计洪峰流量Qm时，经过如下三步骤：(P80)（一）设计暴雨计算——确定设计暴雨强度ip；（二）产流计算——确定成峰径流系数Ψ；（三）汇流计算——确定流域汇流历时τ。第二节水科院推理公式法四、水科院推理公式法的计算步骤（1）流域面积（F）：在地形图上勾出分水线后量得，在图上如看不清分水线时，应实地勘测。（2）流域汇流长度（L）：包括坡面和主河道长度。地形图上量取自出口断面沿主河道至分水岭的最长距离。（3）沿流程的平均纵比降（J）：自出口断面起根据沿流程比降变化特征点高程及河长，利用公式计算。P16第二节水科院推理公式法

（一）设计暴雨计算四、水科院推理公式法的计算步骤1.流域特征参数（F、L、J）确定

第二节水科院推理公式法

（一）设计暴雨计算四、水科院推理公式法的计算步骤2.暴雨特性参数（n、Sp）确定①暴雨衰减指数n随地区及历时长短而变。常用的暴雨强度计算公式为：该公式由水文所分析了我国8个城市(北京、天津、南京、上海、成都等))的暴雨资料制定的。第二节水科院推理公式法

（一）设计暴雨计算四、水科院推理公式法的计算步骤2.暴雨特性参数（n、Sp）确定②设计暴雨雨力(Sp)：即t=1h的最大暴雨平均强度(mm/h)，随地区和重现期而变。——可用水文手册中的Sp等值线图和n值分区图计算暴雨强度。——如缺Sp等值线图，可根据各地区的水文手册查得设计地区的暴雨统计参数H24、Cv和Cs，以t＝24h作为控制时间即可求得Sp：P83——产流计算的实质是求成峰系数Ψ。成峰径流系数是汇流历时内τ净雨总量hτ和暴雨总量Hτ的比值。第二节水科院推理公式法

（二）产流计算四、水科院推理公式法的计算步骤①

求成峰系数Ψ的确定：②产流历时（tc）的确定：u是产流期间内损失强度的平均值。反映了地面平均入渗能力，它的大小与土壤的渗水性、植被、地貌、暴雨特性、土壤前期含水量等有关。陈家瑜等提出用下式计算u值（该公式适合于tc≤24h的情况）。

第二节水科院推理公式法

（二）产流计算四、水科院推理公式法的计算步骤③平均入渗强度（u）的计算：第二节水科院推理公式法四、水科院推理公式法的计算步骤

（二）产流计算当tc＞24h

要改用下式计算下渗强度u：各省、自治区水文手册中一般都提出了计算u值的方法。汇流计算的目的是推求汇流历时τ

。计算公式如下：第二节水科院推理公式法四、水科院推理公式法的计算步骤

（二）产流计算

（一）设计暴雨计算

（三）汇流计算1.汇流历时τ的确定

四、水科醋院推交理公膛式法融的计膀算步辰骤（二）则产流计吼算（一）音设计暴惨雨计算（三葱）汇藏流计个算1.汇流抽历时τ的确匹定第二魔节水科尽院推怒理公代式法2.汇流武参数(m促)的确定m的确妻定是茫汇流套计算册的关起键，篮它是课反映聪洪水惰汇流旨特征志的参镰数，与植被孩、地形寻、河网扁分布、哭河槽断受面形状距、河道身糙率等虎因素有植关。m值的衣计算卖公式烦为：许多省(区)水文手赵册都给梁出了本露地区m值的剧经验漠公式造，供设计贩时使用遮。全面汇流

第二惹节水科院缎推理公御式法四、水科谈院推丙理公革式法问的计末算步坝骤（二挠）产或流计被算（一）杆设计暴径雨计算（三）介汇流计朵算（四）洪峰流份量Qm计算部分汇流

公式计久算存在时两个困伴难：1、τ在计得算前清是未牛知量浮，无阔法判筝断是妻属于敏全面销汇流漫还是糟部分渣汇流安。2、方顽程中泄不能惨将已凯知量漏和未态知量或分开跳，不馆能采思用代轻入法住求解许。试算法奸！1．确定7个参耍数，即流域急特征参含数F、L、J；暴鸭雨特棵性参第数Sp、n；经验手性参数u、m。2．求产钳流历时tc。3．假定宣一个Qm设，代入声公式计泥算τ。。4.将τ与tc比较，判昏断是住全面忆汇流邀还是床部分妖汇流家，选捕定出好计算Ψ的公式反，计算震出Ψ。5．将τ和Ψ代入阴求Qm的公种式，肯计算Qm计，并殖比较Qm计和Qm设是否相驼等，如冲不相等黎，重新顾假设Qm设，再拐试算甩，直悠至相简近。第二节水科盈院推堵理公农式法五、水科遗院推独理公掠式试算法的计浇算过粮程试算法慰例题黄河梨下游绸某流柿域拟烧建一俊小水救库，推坝址玻处流录域面谷积F=9托2km2，L=测29祥km，J=2扩.02辞%，H24渐,1%胖=34丝式3mm，n=0府.58杜8，m=1仍.07，=4.请9mm伶/h，利塘用试颜算法还求Qm,血1%第二节水科院伏推理公病式法第二节水科俘院推堪理公廉式法试算她法例帐题为解决上述方程求解设计最大洪峰流量时的两个困难，可制成诺模图求解Ψ和τ0。步骤如下：1.计算n、Sp、u、m、tc

（同试算法）2.求τ03.求Ψ

及τ根据图5-13p88页，Ψ—τ诺模图，可得出τ

/τ0

，利用公式求得τ

4.根据τ与tc比较，判断是全面汇流还是部分汇流，利用公式计算Qm。公式基本形式一样，差别在Ψ上。诺模拿图法可例题第二扇节水科烧院公衬式法水保工额程中的迹小型水检库、淤抵地坝等毛要考虑稻调洪作苏用，以瘦便确定吗溢洪道康尺寸。因此恼设计泰洪峰佩流量王推求竭后，驻还要班推求裤设计惰洪水婶总量吸和洪砖水过蔬程线墙。第二草节水科假院推减理公船式法六、设计怖洪水业量及妇洪水评过程忧线（一土）设扰计洪黄水总己量Wp的推悦求hR——设计净摸雨深或络径流深(m仙m)；h24p——相应其于频捡率P的24术h的暴雨却量H24p的径榨流深(mm愈)；a24——降雨历娱时等于24陷h的径流俗系数；h24粥P——查地区H24壶P－h24往P关系业曲线隆图。小流哀域多参采用欧三角添形过卧程线誓，由耀实测铲洪水妥过程握线概妹化而调成。T=t1+t2=2Wp/Qm式中Wp——设计洪淡量(m3)；Qm——设计毅洪蜂晴流量(m晨3/饺s)；T—营—设计洪敲水过程五线总历韵时(h扬)；t1——涨洪历陆时，即革汇流历点时τt2——退洪历户时。t2/t1=λ，λ一般案为1-3，最慨高达10。第二节水科辰院推爹理公置式法六、设计背洪水污量及手洪水崇过程缝线（一萄）设肌计洪肾水总继量Wp的推独求（二威）洪水过顶程线的魔推求——三角形柴过程线一、公式的煮基本形省式与特强点2、基陡本形咽式：铁道部盏第一设俗计院、颤中科院免地理所位等组成灭的小流住域暴雨腰径流研昏究组提陈出的计算洪如峰流量穷的简化炼公式。第三圾节小流域峰暴雨径桥流研究弟组公式式中：C1产流因污素,慨C2汇流因梯素,钻Z由暴雨缘瑞与汇流料因素而磨定的指盏数。1、假设阵条件：小流域虏暴雨径订流研究吐组法认迈为：（1）流弱域的朱汇流骂面积崭随时遥间增半长率乖为一倘条曲粱线。（2）流应域内常降雨相也不混均匀遍，最扯大洪臭峰流竖量是属由部胶分流娃域面易积汇于流形圈成。第三套节小流域车暴雨径词流研究如组公式3、研究抄组公式毅的特点暂：(1残)考虑到臂暴雨损塞失与暴悲雨强度射的关系幻玉，公式垄推导采侦用变动岂的洪峰斩径流系称数。(2)为适寄应小内流域(特别是10神0k剥m2以下的推小流域)山坡汇浇流所占挖比重较编大的情揪况，流键域汇流恼时间采疫用河槽冶与山坡赚汇流时值间的代恋数和。(3)计算参两数除暴移雨及与吼其有关扒参数外叙，所有斩计算参舅数均不芬带频率朝概念,而取平熟均情况,即暴雨歪与流量惜同频率芬。(4)当流帖域面吐积F＞10k根m2时，暴柴雨计算拜考虑了暖点面折泪减系数η一、公式临的基慎本形界式与抱特点第三厕节小流汪域暴律雨径考流研狱究组渣公式二、研状究组计蝴算Qm的基本姨计算公籍式令则式中嚷：P：最置大同削时汇斥流面平积系她数，粥为形泰成洪虏峰最剥