小流域洪水设计副本.pptx
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1、会计学1小流域洪水设计副本小流域洪水设计副本 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。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。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。第1页/共86页 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。小型工程一般对洪水的调节能力较小,工程规
2、模主要受洪峰流量控制,因此,小流域设计洪水,主要推求设计洪峰流量,对洪水过程线的要求低,一般采用概化过程线。第2页/共86页二、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: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,查算出各种历时的流域设计雨量,如24h设计暴雨量等。(如果有实测资料,可直接推求设计雨量)第3页/共86页第4页/共86页第5页/共86页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、120 min水利部门:1、3、6、12、24 h 将各种历时的设计雨量建立暴雨公
3、式,就可利用暴雨公式推求任一历时的设计雨量;按分区概化雨型或移用邻近流域典型暴雨,用同频率法控制放大,求得设计暴雨过程。第6页/共86页1.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。第7页/共86页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)
4、,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:式中,at,P:历时为t,频率为P的平均暴雨强度,mm/h;第8页/共86页SP:频率为P,历时为1h的平均暴雨强度(average rainfall intensity for duration t=1h with frequency P),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。暴雨递减指数n与历时长短有关,且随地区而变化,可根据自记雨量资料分析。首先对实测各种历时的雨
5、量进行频率分析,求得各种频率的设计雨强at,P 及相应的历时t,然后推求n。由(10-1)式可知:第9页/共86页lg at,P lg tn2=0.60 P=0.1%n2=0.60 P=1%n1=0.40 n1=0.40SP=0.1%SP=1%1h用图解法可求得n。根据我国资料分析,大多数地区n与P无关,在t=1h的前后发生变化,记t1h为n1,t=124h为n2。n1、n2各地不同,各省(自治区、直辖市)已根据各自分析的n1、n2绘成了等值线图或分区查算图。第10页/共86页第11页/共86页第12页/共86页频率为P、历时为 t 的暴雨量:计算步骤:已知:流域中心 求出24h设计暴雨量 x
6、24,P。由式(10-2):(10-3)第13页/共86页 由式(10-2)(10-3),可求出任意历时 t 的设计雨量:当 1 h t 24 h:当 t 时,损失率为,超渗部分 i-形成净雨,总净雨量如图阴影部分所示。只要有了,就可求出净雨量。各省水文手册一般有的经验关系,可直接查阅。第22页/共86页四、推理公式推求设计洪峰流量的基本原理 (fundamental conception in rational formula)(一)推理公式的形式汇流时间(concentration time):净雨从流域上某点流至流域出口断面的时间。等流时线(isochronic line):流域上汇流时
7、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(isochronic aera):相邻两条等流时线间的面积 f。本例:F=f1+f2+f3。第23页/共86页tttf1f2f3流域上最远点净雨流到出口断面所经历的时间,称为流域最大汇流时间,简称流域汇流时间,或流域汇流历时(concentration time of catchment),记为。本例:=3t。第24页/共86页thQtttt 时段内在等流时面积 f 上形成的净雨 h 都能在两个t 时段内流出流域出口断面。最大流量为:Q第25页/共86页设流域内形成了4个时段的净雨,故净雨历时(产流历时)tc=4t,出
8、口断面形成的流量过程线为:+Qm第26页/共86页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:为净雨强度,或称为产流强度,记为:a 为平均降雨强度,为损失强度,故有:第27页/共86页另一种表示方法:式中,=3t 为流域汇流历时,h=3h 为 历时内的净雨量,而净雨历时 tc=4t,全部净雨为 4h。显然,tc ,洪峰流量是部分净雨在全部流域面积上形成的。这种情况称为全面汇流。第28页/共86页设流域内形成了2个时段的净雨,故净雨历时(产流历时)tc=2t,出口断面形成的流量过程线为:+Qm第29页/共86页仍假定净雨时空分布均匀,即:h1=h2=h,
9、则 Qm 视(f1+f2)和(f2+f3)的大小而定,记最大者为 Ftc,称为净雨历时内最大共时径流面积,则有:式中,hR=2h 为净雨历时内的净雨量,即全部的产流量。Ftc 为净雨历时内最大共时径流面积,即参与形成洪峰流量的那部分汇流面积,与 tc 及流域形状有关。显然,tc=2t,而 =3t。所以,tc ,洪峰流量是全部净雨在部分流域面积上形成的,称为部分汇流。第30页/共86页推理公式第二假定:流域汇流面积随时间的增长率为线性关系(矩形假定),即:则上式可写为:最后有:当 tc :当 tc :第31页/共86页五、北京水科院推理公式及其应用 推理公式中需求出 h、hR 及 。h、hR 就
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