第5章小流域洪峰流量的计算.pptVIP

第五章小流域暴雨洪峰流量的计算 1.小流域暴雨洪水计算特点 小流域面积的范围：当地形平坦时，可以大至300~500km2；当地形复杂时，限制在10~30km2以内。 在设计时，需要求得该排水面积上某一设计频率暴雨所产生的最大流量，以便按照这个流量确定管渠的大小。 小流域设计洪水计算的主要特点是 （1）绝大多数小流域都没有水文站，即缺乏实测径流资料，甚至降雨资料也没有。所需的设计流量常常是用暴雨资料间接推算，并认为暴雨与其所形成的洪水流量频率相同。考虑到流域面积较小，集流时间较短，洪水在几个小时甚至在几十分钟就能到达建筑物所在的地方，因此，一般只推求洪峰流量。 （2）小流域面积小，自然地理条件趋于单一，拟定计算方 法时，允许作适当的简化，即允许作出一些概化的假定。例 如假定短历时的设计暴雨时空分布均匀。 （3）小流域分布广、数量多。因此，所拟定的计算方法， 在基本保持精度的前提下，将力求简便，一般借助水文手册 即可完成。 小流域设计洪水计算方法概括起来有4种：推理公式法、地 区经验公式法、综合单位线法和历史洪水调查分析法。 在具体设计中采用哪一种方法应根据工程规律与当地条件 决定。若有可能，可采用几种方法计算，并通过综合分析比 较，最后确定出设计洪峰流量。 在我国应用比较普遍的是以流域面积F为参数的地区经验 公式，即 Qm =KFn (5.1) 该法使用方便，计算简单，但地区性很强。相邻地区采用 时，必须注意各地区的具体条件，不宜任意套用。地区经验 公式可参阅各地区当地的水文手册。 3.小流域设计暴雨的计算 针对小流域水文资料缺乏的特点，设计暴雨的计算常采用 以下步骤：（1）按省（自治区、直辖市和铁路、公路设计 院等）水文手册（包括有关的水文图集，如《暴雨径流查算 图表》）中绘制的暴雨参数等值线图，查算出统计历时的流 域设计雨量，如24h设计暴雨量等；（2）将统计历时的设计 雨量通过暴雨公式转化为任一历时的设计雨量；（3）按分 区概化雨型或移用的暴雨典型同频率控制放大，得设计暴雨 过程。 (1)统计历时设计暴雨的计算 为适应小流域设计洪水计算的要求，我国各省、自治区、直 辖市的水利部门通过对各站雨量资料的大量统计分析，求出各 站的各种统计历时暴雨的统计参数，并考虑地形、气候等因素 的影响，经过区域上的综合平衡和合理性分析，对每种统计历 时绘出点雨量均值和Cv的等值线图，并确定出分区的Cs /Cv 值。据此，便可由设计流域中心点位置查出那里的某统计历时 暴雨的雨量均值 、Cv 及Cs/Cv，进而求得该统计历时的设计 频率的雨量。 (2)用暴雨强度公式计算任一历时的设计雨量 1)有实测资料时暴雨强度公式 暴雨强度随历时的增加而递减。这种曲线基本上属幂函数类 型。暴雨强度常用下列公式表示。 当i与t点绘在双对数坐标纸上能形成直线关系趋势时，则采用 当i与t点绘在双对数坐标纸上不能形成直线关系趋势时， 则采用 lgi = lgA－nlgt (5.5) 显然i~ t曲线在双对数坐标纸上是一条直线，n为斜率。 lgA为截距，A也就是t =1时的暴雨强度。 由式(5.4)得 A=A1+A1ClgT=A1+BlgT (5.6) 式(5.6)在半对数坐标纸上（A为等分格，T为对数分格）也是一条直线，B为斜率。 最小二乘法 用图解法求暴雨强度公式中的参数，完全由目估定线，成 果因人而异。当点据较散乱时，常采用最小二乘法求历时指 数n和雨力A。 可推得： 选定一个重现期T，以lgi为纵坐标，并保持其值不变。在 各个历时t上试加相同的b′值，使横坐标lgt变成lg(t+ b′)， 若能在双对数坐标纸上将这些[(t+ b′)，i]点的点群中央绘制 一条直线，则试加的b′值就是该重现期时的历时附加参数， 记为bT。 当点（t，i）绘在双对数坐标纸上不能形成直线关系趋势 时，可将式(5.3) 在双对数坐标纸上呈现的曲线概化为不同斜 率的两条直线，为了方便工作，有关部门常常将其转折点的 时间t0定为1h。这样，就可以把式(5.15)概化为(5.14)的形 式，使计算简化。这样的暴雨公式就有两个斜率，当t 1h 时，取n = n1，直线的斜率为n1；当1h t 24h时，取n = n2、直线的斜率为n2、；一般n2 n1。在t =1h处，即两 条直线交界处的暴雨强度就是雨力A的值。用此法求得的 n1、n2及A，需要进行地区综合后才能应用。很多地方也编 制了t0=1.0h的