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小流域设计洪水计算

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小流域设计洪水的计算

小流域设计洪水的计算
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 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
（1）小流域集水面积: 水文计算 筑物的设计都需要研究工
通常不超过200-300km2。水保上 指的小流域，一般在30km2以下，
程所在地点河流的水文态
最多不超过50km2。
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1. 净雨
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5.产流历时（tc）
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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 (tc ) 2部分汇流 t c
Qm
0.278
Sp
n
F
tc
[(1 n)
Sp
1
]
n
Qm
0.278
Sp
n
F
tc
[(1 n) S p
1
]
势，计算设计洪水。
（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。
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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
（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。
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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
（一）设计暴雨计算 2.暴雨特性参数（ n 、 Sp）确定
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四川大学第八章 小流域设计洪水计算

四川大学第八章 小流域设计洪水计算

例如湖南、江西的Cp、n值表
二、多因素公式
Qm,p =Ch24,pF n
式中，f=F/L2——流域形状系数。 例如：安微省山区小河洪峰流量经验公式为：
QP = Ch12.42,1P F 0.73
同时把山区分为4类：深山区(C=0.0514)、浅山区(C=0.0285)、 高丘区(C=0.0239)、低丘区(C=0.0194)。
《工程水文学》
8/38
第八章 小流域设计洪水计算
8.1 概述 8.2 小流域设计暴雨计算 8.3 设计洪峰流量的推理公式 8.4 计算洪峰流量的地区经验公式 8.5 设计洪水过程线的推求
8.1 概述
一、小流域设计洪水特点 1. 缺少实测资料(流量和暴雨资料)。 中、小型水库，涵洞，城市和工矿区的防洪工程 2. 小型水利工程一般对洪水的调节能力较小,工程规
L 1/3 Qm
1/4
(2) 当τ≤tc时，由式（8-12）计算 ；当τ>tc时，由式 （8-11）计算 ;
= n( tc )1 n
=1 u =1 u n
S p1 n
Sp
Sp
Qˆ
四 实例
{例]某地区欲修建一座小型水库，该水库积水面积F=7.4km2， 干流长度L=4.1km，J=0.036。用试算法计算坝址百年一遇的洪 峰流量。
解：
t
= 22.6h
1
Sp n n c (1
u
) =
8.4 计算洪峰流量的地区经验公式
洪峰影响因素
暴雨特性（强度、历 时） 流域几何形特征（河长、比降、集水面 积）
地质地貌特征（植被、土壤、地质）
一、单因素公式
以流域面积F作为洪峰流量的主要影响因子，建立二者间 的关系，其形式为：

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)

Qm——待求最大流量（m3/s）；
m——汇流参数； J——流域平均纵比降；
σ、λ ——反映沿流程水力特性的经验指数。对于一般 山区河道采用σ=1/3，λ=1/4。
WUHEE
将σ=1/3，λ=1/4代入（8-12）式得：
0.278
L 1/ 4 m J1/ 3Qm
将上式代入 Qm 0.278
Qm,p=C p· Fn
式中，Cp——随频率变化的综合系数；n ——经验指数；各省、 市水文手册中可查。
WUHEE
例如湖南、江西的Cp、n值表
WUHEE
二、多因素公式
Qm, p Ch24 , p F n Qm, p Ch24 , p f F

n
n Qm, p Ch24 J f F ,p
第八章
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

小流域设计洪水计算
概述 小流域设计暴雨计算 设计洪峰流量的推理公式 计算洪峰流量的地区经验公式 设计洪水过程线的推求
WUHEE
8.1
概述
一、小流域设计洪水特点 1. 缺少实测资料(流量和暴雨资料)。
中、小型水库，涵洞，城市和工矿区的防洪工程
a、由实测暴雨资料分析得到; b、从水文手册中的n值分区图上查取。 （2）Sp的计算 t· it,P=Pt,p=Sp· t1-n
a、地区水文手册中的Sp等值线图插取; b、由式（8-2）知：Sp=Pt,p· tn-1 ∵ P24,p已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p· 24n2 -1
WUHEE
概化过程线法 概化线型有三角形、五边形和综合概化过程线等形式。 一、三角形概化设计洪水过程线 已知:设计洪峰流量Qm,p；P24,p

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)ppt课件

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)ppt课件
Sp—— 单位时间的平均雨强(mm/h)，又称雨力,随地区 和重现期而变;
n—— 暴雨参数或暴雨递减指数，随地区和历时长短而变 。
式（8-1）为水利电力部门广泛应用的暴雨公式。
意义：暴雨强度与历时成指数关系。见书图8-2。
WUHEE
2. 历时t的设计暴雨量公式
将(8-1)式左乘历时t 得:
t ·it,P=Pt,p=Sp·t1-n
P24,P P24 (1 PCv)
二、历时t（<24小时）的设计暴雨Pt,p的计算
将年最大24小时设计暴雨量P24，P通过暴雨公式转化为 任意一历时的设计雨量Pt,P(1<t<24)。
WUHEE
WUHEE
1. 暴雨公式
it , P
SP tn
（8-1）
式中，it.p—— 历时为t、频率为P的平均暴雨强度(mm/h);
t=1h, SP=i1.P。 b、 n1 、n2 和SP
随频率变化。
WUHEE
（8-3）
（1） n(n1、n2)的获取
a、由实测暴雨资料分析得到; b、从水文手册中的n值分区图上查取。
（2）Sp的计算
t ·it,P=Pt,p=Sp·t1-n
a、地区水文手册中的Sp等值线图插取;
b、由式（8-2）知：Sp=Pt,p·tn-1 ∵ P24,p已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p·24n2 -1
WUHEE
8.2 小流域设计暴雨计算
小流域面积较小，可忽略暴雨在地区上分布的不均匀， 由流域中心点处的点雨量作为流域面雨量。
设计暴雨计算采用以下步骤推求： 1 按省（区、市）水文手册及《暴雨径流查算图表》上 的资料计算特定历时的设计暴雨量； 2 将特定历时的设计暴雨量通过暴雨公式转化为任意一 历时的设计雨量。

小流域设计洪水与排水计算

小流域设计洪水与排水计算

小流域设计洪水与渣场排水计算1. 小流域设计洪水1.1 设计暴雨（1）有实测降水资料如果附近有雨量站，则需要收集各时段（1h 、6h 、24h ）的最大时段降水资料，选取P-Ⅲ线型作为频率分析线型，计算设计暴雨成果。

（2）没有实测降水资料如果附近没有雨量站，则根据《湖北省暴雨径流查算图表》中等值线图的年最大1h 、6h 、24h 的点暴雨均值和对应的C V 值，推求各频率的设计点雨量：x k x p p ⋅=p k 为设计倍比，查参数表。

2.2 设计洪水2.2.1 设计洪水（比较精确计算）（1）确定小流域的特征参数：F-流域面积（km 2），L-河长(km)，J-坡降（‰）。

（2）推理公式 设计洪峰流量：F S Q n m ⋅⋅⋅=τϕ278.0 (1) 流域汇流历时: 41m31Q J m L278.0⋅⋅⋅=τ (2) m --流域汇流参数；S —雨力，1h 暴雨强度；ϕ--洪峰径流系数；n--暴雨递减指数；（3）参数选取由于各地方产、汇流特征不同，产、汇流参数需要大量的水文资料进行论证确定，目前，最简单的参数取值可根据《 （各）省暴雨径流查算图表》中各项参数的拟定数据。

（4）设计洪峰流量根据《各省暴雨径流查算图表》中的产、汇流方案和暴雨雨型，用推理公式计算，一般可采用图解法或试算法。

2.2.2 设计洪水（近似计算）根据水土保持中计算公式，近似计算公式如下：设计洪峰流量：F )a (278.0Q m μ-= 式中，a 为1h 暴雨强度，μ为损失强度。

假定汇流历时近似取值h 1=τ。

式中参数以《各省暴雨径流查算图表》为准。

2. 渣场排水计算（1）排水标准可参考水土保持行业规范对临时渣厂和永久渣厂分别确定。

（2）排水明渠规模因堆渣体没有碾压，土层松软，经不起洪水浸泡，一般按排水明渠不溢流确定规模。

根据地形图对汇水区分片，并确定排水明渠走向，渣厂排水明渠各处出水口规模可按曼宁公式近似计算，公式如下：n J R A V A Q m 2132⋅=⋅=其中，糙率系数n 随排水明渠的类型取值。

小流域推理公式计算设计频率的洪水

小流域推理公式计算设计频率的洪水

使用说明： 1、优点：本方法计算公式为简化小流域推理公式，可直接试算求解，省去联解
输入流域面积F、干流长度L、河道平均坡降J、暴雨递减指数n、n1、n2、年最大24小时降雨量均值H24即流量和洪水总量。

3、先假设一个Qm值，然后根据计算出的θ值，查图得到m值。

4、先取n=n1(τ量Qp和τ，当计算的τ≤1时，n取n1， 洪峰流量Qp即为所求。

如 τ＞1，则应取n=n2重新计算。

5、与n的对应关系 ，如对应关系正确，且△Q（%）在容许精度范围内，Qm即为所求
去联解过程，应用方便。

2、使用说明：大24小时降雨量均值H24即可自算出相应频率的洪峰值。

4、先取n=n1(τ≤1），求出一个洪峰流应取n=n2重新计算。

5、在计算中，应时刻注意τ许精度范围内，Qm即为所求。

推算小流域面积设计洪水流量资料

推算小流域面积设计洪水流量资料

t
t
f3
t
f2
f1
（1） 净雨历时小于流域汇流时间（ tc ）
设流域内形成了2个时段的净雨，故净雨历时
（产流历时）tc = 2Δt， tc 出口断面形成的流量
过程线为：
R 1
R 2
00
t
R 1 f1 t
0
2t
R 1f2 t
+
R 2 f1 t
3t
R 1 f3 + R 2 f2
Qm
t
t
4t 0
R 2 f3
方法：
1、推理公式
半理论半经验公式。以暴雨形成洪水的成因分析 为基础，考虑影响洪峰流量的主要因素，建立理论模 式，公式中的参数根据实测资料推求。
2、地区经验公式
利用水文站实测暴雨洪水资料以及流域地形、地 质等影响洪峰流量的主要因素，建立洪峰流量和影响 因素的经验关系，即可供该地区无资料流域使用。
影响洪峰流量的因素很多，各因素之间的关系错 综复杂，因此，在分析和建立经验关系时应抓住主要 因素，一般重点分析以下三个主要问题： ① 设计暴雨（暴雨强度公式） ② 设计净雨（暴雨损失） ③ 流域汇流
（2）下渗曲线和下渗累积曲线 下渗是指地面上的雨水从地表渗入土壤的运动
过程。下渗的快慢以下渗率表示。
下渗率（infiltration rate） ：单位时间内渗入单位面 积土壤中的水量，记为 f ，以mm/min或 mm/h计。
下渗率的大小与土壤特性，下雨开始时土壤含水 量以及降雨强度等等因素有关。
设想将流域划分 为这样的界线，这种 线具有如下性质：同 一时刻在该线上形成 的净雨都能在相同的 时刻流达流域出口断 面。这种线称为等流 时线。
t

四川大学第八章 小流域设计洪水计算

四川大学第八章 小流域设计洪水计算

P 24,P = P 24(1PCv)
二、历时t（<24小时）的设计暴雨Pt,p的计算 将年最大24小时设计暴雨量P24，P通过暴雨公式转化为任 意一历时的设计雨量Pt,P(1<t<24)。
1. 暴雨公式
it,P
P = Sn t
（81）
式中，it.p—— 历时为t、频率为P的平均暴雨强度(mm/h); Sp—— 单位时间的平均雨强(mm/h)，又称雨力,随地区 和重现期而变; n—— 暴雨参数或暴雨递减指数，随地区和历时长短 而变。 式（8-1）为水利电力部门广泛应用的暴雨公式。 意义：暴雨强度与历时成指数关系。见书图8-2。
a、地区水文手册中的Sp等值线图插取; b、由式（8-2）知：Sp=Pt,p· tn-1 ∵ P24,p已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p· 24n2 -1
n2等值线图
8.3 计算设计洪峰流量的推理公式
一、推理公式的一般形式 假定：1）采用平均净雨强度；2）暴雨与洪水同频率； 3）流域上的净雨强度在时间上和空间上是不变的。 1. 基本概念 tc ——产流历时(h)；u——产流历时tc内的平均损失强度。 i u t tc
Qm = k(i u)F0
Qm = kiF
之比值;
= F0 F
或
Qm = k(i u)F
式中，—— 洪峰径流系数，即形成洪峰的净雨量与降雨量
—— 共时径流面积系数。
二、水文所公式 Qm=0.278ΨiF 门广泛采用的推理公式。
p ，代入式（8-7）中得： 当t=τ时，由暴雨公式有 i = S n
1 按下垫面条件定线 2 按区域条件定线 3 考虑设计洪水大小定线 P139
50年一遇以上洪水： m=0.5θ0.23

小流域设计洪水的计算

小流域设计洪水的计算
第五章 小流域设计洪水的计算
第一节 第二节 第三节
小流域设计洪水特点 水科院推理公式法 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
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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 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
92.61
Qm .1%

0.278
Sp n
F
=767.7(m3/S)
与假设相符，Qm.1%=765m3/s 即为所求。
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诺模图法例题 第二节 水科院公式法
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 τ0
（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
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1
(2)
tc=
1


n
Sp

n
32.76(h)
(3)假设 Qm.1%=750m3/s

=
0.278 L
mJ
1/
3
Q
1 m
/
4
=5.29(h)
tc> 全面汇流
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第二节 水科院推理公式法
试算法例题

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)
Qm,p C
E
D
A
T
上涨历时t1
F t
B
本章小结
小流域设计洪水特点及方法 暴雨公式的理解 全部产流、部分产流的概念 推理公式推求设计洪峰的步骤 影响洪峰流量的因素
作业: P156 8-1
称为全部产流。Qm k (i u)F
式中 Qm——洪峰流量(m3/s); F——流域面积(km2); i——平均降雨强度(mm/h)； u——平均下渗强度(mm/h); k——单位换算系数。
（8-4）
3. 部分产流 当tc<τ时，即不充分供水条件下，出口断面的最大流量是 由全部降雨在部分流域面积上形成的：
2. L、J、F
θ
m
3.
P24,p
R2L4,p J 1/3F1/ 4
4. 产流历时tc计算
5. 试算求Qm
u
或
L J 1/3
u
(1
n
n)n1n
(
Sp hRn
1
)1n
1
tc
(1
n)
Sp u
n
(1) 假定一个Qm 值，计算τ；
(2)
当τ≤tc时，由式（80-1.227）8 m计J 算1/L3Qm1/
二、历时t（<24小时）的设计暴雨Pt,p的计算 将年最大24小时设计暴雨量P24，P通过暴雨公式转化为任意一历时的设计雨
量Pt,P(1<t<24)。
1. 暴雨公式
it , P
SP tn
（8-1）
式中，it.p—— 历时为t、频率为P的平均暴雨强度(mm/h);
Sp—— 单位时间的平均雨强(mm/h)，又称雨力,随地区 和重现期而变;
u
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二、短历时暴雨公式 （一）公式的制定
（二）年最大24小时设计暴雨量的计算
1、有日雨量资料
先求得P1,p，P24,P=(1.1~1.3) P1,p
2、无资料情况下 查等值线图，得到流域中心处的均值、Cv及 Cs(常用Cs=3.5Cv)
P24, p K p P24
（三）短历时暴雨公式
1、公式形式
当tc＜τ

htc P
sp n t c 1 n
1

1、产流历时的确定
sp t c 1 n
1 n
2、洪峰径流系数ψ的确定
当≥τ时：
1

sp

n
当＜τ时：
tc n
1 n
第八章
§8-1 概述
小流域设计洪水计算
§8-2 小流域设计暴雨
§8-3 推理公式法推求洪峰流量
§8-4 经验公式法推求洪峰流量 §8-5 设计洪水总量及设计洪水过程线
§8-1 一、小流域的含义
概述
1、从流域汇流条件看
2、小流域多属无资料情况 3、小流域集雨面积
干旱区：300~500km2以下 湿润地区：100~200km2以下
二、小流域设计洪水计算的特点 1、小流域绝大多数没有水文站，缺乏流量和 自记雨量资料。 2、小型工程设施，一般对洪水的调蓄能力较 弱，其规模主要受洪峰控制，因此方法可 着重于洪峰流量的计算。 3、因工程小，面广量大，因此计算方法应简 单易行，容易为基层技术人员接受。
三、小流域设计洪水计算方法 1、是由设计暴雨推求相应的洪水；
mm/h；

——流域汇流历时，即流域最远处的水质
点到达出口断面所需的汇流时间，h；
0.278——单位转换系数。
二、设计暴雨计算
最大τ时段设计暴雨的平均强度为：
a , p
sp

n
三、产流计算———确定ψ
ψ 是指参与造成洪峰流量的净雨量与最大τ 时
段内的降雨量之比值。 当tc≥τ
h P
若设计历时t<t0（即t<1h），则：
P24, p s p t 1 n1 P24, p 24 n2 1 t 1 n1 t 1 n1 ` P24, p 1 n2 24
若设计历时t>t0（即t>1h），则：
P24, p s pt
1 n 2
P24, p 24
2、是综合本地区具有观测资料的设计洪水成
果，建立地区性经验公式。
§8-2 小流域设计暴雨计算
一、小流域设计暴雨的特点 1、小流域以流域中心的设计点雨量代替全 流域的设计面雨量。 2、小流域汇流面积小，汇流历时短。在一 次暴雨过程中仅有较短历时的核心部分雨 量参与形成洪峰流量 （成峰暴雨）。 3、小流域通常缺乏自记雨量计观测记录。
1 n 2
n 2 1 1 n 2
t
t P24, p 24
§8-3 推理公式法计算洪峰流量
一、推理公式的基本形式
Qm, p 0.278a , p F
F ——流域面积， km2； Qm,p——设计洪峰流量，m3/s；
ψ ——洪峰径流系数，无因次；
a , p——最 2.60 94.0 244.4mm
2）设计雨力
s1% P24, p 24
n2 1
244.4 24
0.751
110.4mm / h
3）24h平均雨强
i1% sp t n2 110.4 0.75 10.2mm / h 24
三、暴雨公式的历时转换计算
at , p
sp t
n
因为频率为p，历时为t的暴雨量为： Ptp=atpt 所以
Pt , p S pt1n
2、雨力的确定
P24, p S p 241n2
n2 1
S p P24, p 24
【例8-1】 某小流域集雨面积F=92km2，拟建 一座小型水库。由当地《水文手册》查得 流域中心处 P24 94.0mm，Cv 0.47，n2 0.75 。 求百年一遇设计暴雨、设计雨力及24h平均 雨强各是多少？ 解：1）设计24h雨量计算 查Kp表得：Kp=2.60