第一节 小流域的设计洪水计算特点 工程水文学课件.pptVIP

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）工程规模小，对洪水的调节能力小，工程规模主要受洪峰流量控制； （2）缺乏水文资料，尤其是流量资料； （3）计算方法简单易行,易于基层水文工作者掌握。 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 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。 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。 暴雨公式及参数的推求 暴雨公式——在一定频率情况下时段平均暴雨强度i与历时t的关系式，称为暴雨公式。 S—单位历时的暴雨平均强度，又称为雨力， 随地区和重现期而变， 如果t以小时计，s就是t=1小时的暴雨强度 n—暴雨递减指数，随地区及历时长短而变 x —历时为t的暴雨量 对公式两边取对数： 上式为一直线方程式，lgs为截距，n为斜率，在双对数坐标格纸上以i为纵坐标，t为横坐标，可点汇出一组近乎平行的直线，在线上量取t=1小时的纵坐标值和斜率值，即为s和n值。 （1）当t=1小时，转折点的纵坐标即为s； （2）当t1时，取n=n1； （3）当t1时，取n=n2； 水文手册查n值分区图 由24小时设计暴雨量转换为历时t的设计雨量 当1h≤t≤24h时，n=n2 当t1h时，n=n1 设计暴雨的时程分配 根据典型暴雨过程各控制时段降雨量百分比进行分配。 小流域设计暴雨的最长时段一般不超过24小时，最大3小时或6小时雨量对小流域洪峰流量的影响较大，暴雨时程分配一般采用3小时、6小时、24小时作为控制时段。 设计净雨过程 由暴雨推求设计洪水，一般分产流和汇流两个阶段。 产流——由降雨过程求净雨过程 汇流——由净雨过程求流量过程 利用损失参数μ值的地区 综合规律计算设计净雨法 损失参数μ是指产流历时tc内的平均损失强度 设计净雨过程 （1）i≤μ时，降雨全耗于损失，不产生净雨； （2）i μ时，损失按μ值进行，超渗部分即为净雨。 当设计暴雨和μ值确定后，即可求出任何一历时的净雨量及平均净雨强度S。 μ值的确定 为了便于小流域设计洪水计算，各省区水利水文部门在分析大量暴雨洪水资料之后，提出了决定μ值的简便方法。参阅各地区的《水文手册》可确定μ的取值。 推理公式又称合理化公式，已有100多年历史，是历来小流域由暴雨推求洪峰流量的一种比较常用的方法。 （1）采用平均净雨强度，其历时等于汇流历时τ ； （2）暴雨与洪水同频率 （3）流域的净雨强度在时间上和空间上都是不变的 推理公式的基本形式 推理公式可从线性汇流推导出来 从等流时线的概念出发，假定产流强度在时间、空间上都均匀的情况下，流域上的平均产流强度与一定面积的乘积即为出口断面的流量，当此乘积达到最大值时即出现最大流量。