小流域设计洪水.ppt

10-6小流域设计洪水计算DesignFloodforSmallWatershed一、概述铁路、公路建设中的小桥涵、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的洪水设计，大多集水面积小，属小流域。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。例如：水利部门F≤200km2，公路交通部门F≤100km2。小流域设计洪水计算，与大中流域相比，有自己的特点，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。②小流域面积小，自然地理条件比较单一，拟定计算方法时，允许作适当的简化，即允许作出一些概化性假定。例如假定短历时设计暴雨时空分布均匀等等。③小流域分布广、数量多。因此，所拟定的计算方法，在保证一定精度的前提下，力求简便。小流域设计洪水的计算方法很多，如：推理公式法、地区经验公式法、历史洪水调查分析法和综合单位线法。其中应用最广泛的是推理公式法，它的思路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。二、小流域设计暴雨的计算针对小流域水文资料缺乏的特点，设计暴雨推求常采用以下步骤：67工程设计中常用的暴雨历时有：城市排水：5、10、15、20、30、45、60、90、120min水利部门：1、3、6、12、24h1.特定历时的设计暴雨计算由各省区的《暴雨径流查算图表》和《水文手册》查取。例如湖北省1985年印发的《暴雨径流查算图表》中，就提供了7d、3d、24h、6h、1h及10min的暴雨参数等值线图，CS/CV值全省统一用3.5。据此，便可查出设计流域中心点位置的某特定历时暴雨的均值、CV及CS/CV，进而求得该历时设计频率的雨量。如：x24P、x6P、x1P。2.用暴雨公式计算任一历时的设计雨量有了特定历时的设计暴雨量（如：x24P、x6P、x1P），就可以建立暴雨公式。大量资料的统计成果表明，暴雨强度和历时的关系可用指数方程来表达，它反映一定频率某历时的平均降雨强度at，P与该历时t的关系，称为短历时暴雨公式。暴雨公式最常见的形式为：SP：频率为P，历时为1h的平均暴雨强度（averagerainfallintensityfordurationt=1hwithfrequencyP），称为设计雨力，mm/h。n：暴雨参数、暴雨递减指数或暴雨衰减指数。lgat，P1314频率为P、历时为t的暴雨量：由式（10-2）（10-3），可求出任意历时t的设计雨量：当1h≤t≤24h：3.设计面雨量计算按上述方法所求得的设计流域中心点的各种历时的点暴雨量，需要转换成流域平均暴雨量，即面暴雨量。各省（自治区、直辖市）的水文手册中，刊有不同历时暴雨的点面关系图或点面关系表，可供查用。【例1】鱼龙溪流域位于某省第二水文分区，拟在此建一小水库，试推求P=1%的设计洪水。为此，应先推求P=1%的设计暴雨及其时程分配过程。（1）计算1、3、6、24h流域设计雨量根据该流域中心点位置，查该省水文手册得24h暴雨的统计参数及暴雨递减指数：由CS及P查皮尔逊Ⅲ型曲线Φ值表，得ΦP=3.54，24h设计点雨量及SP：求各种历时设计面雨量：该流域的面积为451.4km2，查水文手册得各种历时的点~面折减系数为α1=0.684，α3=0.707，α6=0.754，α24=0.814。折算后各种历时的设计面暴雨量为：1h设计雨量x1P=0.684×119.6=81.8mm3h设计雨量x3P=0.707×162.7=115.0mm6h设计雨量x6P=0.754×197.5=148.9mm24h设计雨量x24P=0.814×291.2=237.0mm时段（Δt=1h）三、设计净雨计算由暴雨推求洪水过程，一般分为产流和汇流两个阶段，故需先进行产流计算，推求设计净雨过程。方法：利用损失参数μ推求tC四、推理公式推求设计洪峰流量的基本原理（fundamentalconceptioninrationalformula）（一）推理公式的形式汇流时间（concentrationtime）：净雨从流域上某点流至流域出口断面的时间。等流时线（isochronicline）：流域上汇流时间相等的点的联线。如图：标有1、2、…的虚线（为单位汇流时段长）。等流时面积（isochronicaera）：相邻两条等流时线间的面积f。本例：F=f1+f2+f3。tΔt设流域内形成了4个时段的净雨，故净雨历时（产流历时）tc=4Δt，出口断面形成的流量过程线为：推理公式第一个假定：净雨在时间和空间上分布均匀，即：h1=h2=h3=h4=h，则有：另一种表示方法：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，出口断面形成的