小流域設(shè)計洪水ppt課件

1、 10 - 6 小流域設(shè)計洪水計算小流域設(shè)計洪水計算 Design Flood for Small Watershed一、一、 概概 述述 鐵路、公路建設(shè)中的小橋涵、中小型水利工程、鐵路、公路建設(shè)中的小橋涵、中小型水利工程、農(nóng)田、城市及廠礦排水等工程的規(guī)劃設(shè)計中的洪水設(shè)農(nóng)田、城市及廠礦排水等工程的規(guī)劃設(shè)計中的洪水設(shè)計，大多集水面積小，屬小流域。小流域通常指集水計，大多集水面積小，屬小流域。小流域通常指集水面積不超過數(shù)百平方公里的小河小溪，但并無明確限面積不超過數(shù)百平方公里的小河小溪，但并無明確限制。例如：水利部門制。例如：水利部門 F 200 km2 ，公路交通部門，公路交通部門F 100 k

2、m2 。小流域設(shè)計洪水計算，與大中流域相比，。小流域設(shè)計洪水計算，與大中流域相比，有自己的特點，因此水文學(xué)上常常作為一個專門的問有自己的特點，因此水文學(xué)上常常作為一個專門的問題進(jìn)行研究。小流域設(shè)計洪水計算的主要特點是：題進(jìn)行研究。小流域設(shè)計洪水計算的主要特點是： 絕大多數(shù)小流域都沒有水文站，即缺乏實測徑流資絕大多數(shù)小流域都沒有水文站，即缺乏實測徑流資料，甚至降雨資料也沒有。料，甚至降雨資料也沒有。 小流域面積小，自然地理條件比較單一，擬定計算小流域面積小，自然地理條件比較單一，擬定計算方法時，允許作適當(dāng)?shù)暮喕丛试S作出一些概化性方法時，允許作適當(dāng)?shù)暮喕?，即允許作出一些概化性假定。例如假定短歷

3、時設(shè)計暴雨時空分布均勻等等。假定。例如假定短歷時設(shè)計暴雨時空分布均勻等等。 小流域分布廣、數(shù)量多。因而，所擬定的計算方法，小流域分布廣、數(shù)量多。因而，所擬定的計算方法，在保證一定精度的前提下，力求簡便。在保證一定精度的前提下，力求簡便。 小流域設(shè)計洪水的計算方法很多，如：推理公式法、地區(qū)經(jīng)驗公式法、歷史洪水調(diào)查分析法和綜合單位線法。其中應(yīng)用最廣泛的是推理公式法，它的思路是以暴雨形成洪水過程的理論為基礎(chǔ)，并按設(shè)計暴雨設(shè)計凈雨設(shè)計洪水的順序進(jìn)行計算。 小型工程一般對洪水的調(diào)節(jié)能力較小，工程規(guī)模主小型工程一般對洪水的調(diào)節(jié)能力較小，工程規(guī)模主要受洪峰流量控制，因而，小流域設(shè)計洪水，主要推要受洪峰流量控

4、制，因而，小流域設(shè)計洪水，主要推求設(shè)計洪峰流量，對洪水過程線的要求低，一般采用求設(shè)計洪峰流量，對洪水過程線的要求低，一般采用概化過程線。概化過程線。 二、二、 小流域設(shè)計暴雨的計算小流域設(shè)計暴雨的計算 針對小流域水文資料缺乏的特點，設(shè)計暴雨推求針對小流域水文資料缺乏的特點，設(shè)計暴雨推求常采用以下步驟：常采用以下步驟： 根據(jù)省區(qū)水文手冊包括有關(guān)的水文圖集，根據(jù)省區(qū)水文手冊包括有關(guān)的水文圖集，如如暴雨徑流查算圖表暴雨徑流查算圖表）中繪制的暴雨參數(shù)等值線）中繪制的暴雨參數(shù)等值線圖，查算出各種歷時的流域設(shè)計雨量，如圖，查算出各種歷時的流域設(shè)計雨量，如24h設(shè)計暴設(shè)計暴雨量等。（如果有實測資料，可直接推

5、求設(shè)計雨量）雨量等。（如果有實測資料，可直接推求設(shè)計雨量）工程設(shè)計中常用的暴雨歷時有：工程設(shè)計中常用的暴雨歷時有：城市排水：城市排水：5、10、15、20、30、45、60、90、120 min水利部門：水利部門：1、3、6、12、24 h 將將各各種歷時種歷時的的設(shè)計設(shè)計雨量建立暴雨公式，就可利用暴雨量建立暴雨公式，就可利用暴雨公式推求任一雨公式推求任一歷時歷時的的設(shè)計設(shè)計雨量；雨量； 按分區(qū)概化雨型或移用鄰近流域典型暴雨，用同按分區(qū)概化雨型或移用鄰近流域典型暴雨，用同頻率法控制放大，求得設(shè)計暴雨過程。頻率法控制放大，求得設(shè)計暴雨過程。 1. 特定歷時的設(shè)計暴雨計算特定歷時的設(shè)計暴雨計算 由

6、各省區(qū)的由各省區(qū)的和和查查取。例如湖北省取。例如湖北省1985年印發(fā)的年印發(fā)的中，中，就提供了就提供了7d、3d、24h、6h、1h及及10min的暴雨參數(shù)等的暴雨參數(shù)等值線圖，值線圖，CS/CV值全省統(tǒng)一用值全省統(tǒng)一用3.5。據(jù)此，便可查出設(shè)。據(jù)此，便可查出設(shè)計流域中心點位置的某特定歷時暴雨的均值、計流域中心點位置的某特定歷時暴雨的均值、CV 及及CS/CV，進(jìn)而求得該歷時設(shè)計頻率的雨量。，進(jìn)而求得該歷時設(shè)計頻率的雨量。如：如：x24P 、x6P 、x1P 。 2. 用暴雨公式計算任一歷時的設(shè)計雨量用暴雨公式計算任一歷時的設(shè)計雨量 有了特定歷時的設(shè)計暴雨量如：有了特定歷時的設(shè)計暴雨量如：x2

7、4P 、x6P 、x1P ），就可以建立暴雨公式。大量資料的統(tǒng)計成果表），就可以建立暴雨公式。大量資料的統(tǒng)計成果表明，暴雨強(qiáng)度和歷時的關(guān)系可用指數(shù)方程來表達(dá)，它明，暴雨強(qiáng)度和歷時的關(guān)系可用指數(shù)方程來表達(dá)，它反映一定頻率某歷時的平均降雨強(qiáng)度反映一定頻率某歷時的平均降雨強(qiáng)度 at，P 與該歷時與該歷時 t 的關(guān)系，稱為短歷時暴雨公式。暴雨公式最常見的形的關(guān)系，稱為短歷時暴雨公式。暴雨公式最常見的形式為：式為：)110( nPPttSa，式中，式中，at，P ：歷時為：歷時為t，頻率為，頻率為P的平均暴雨強(qiáng)度，的平均暴雨強(qiáng)度，mm/h；)110( nPPttSa，SP ：頻率為：頻率為P，歷時為，歷

8、時為1h的平均暴雨強(qiáng)度的平均暴雨強(qiáng)度average rainfall intensity for duration t = 1h with frequency P），稱為設(shè)計雨力，），稱為設(shè)計雨力，mm/h。n：暴雨參數(shù)、暴雨遞減指數(shù)或暴雨衰減指數(shù)。：暴雨參數(shù)、暴雨遞減指數(shù)或暴雨衰減指數(shù)。 暴雨遞減指數(shù)n與歷時長短有關(guān)，且隨地區(qū)而變化，可根據(jù)自記雨量資料分析。首先對實測各種歷時的雨量進(jìn)行頻率分析，求得各種頻率的設(shè)計雨強(qiáng)at，P 及相應(yīng)的歷時t，然后推求n。由10-1式可知：tnSaPPtlglglg ，lg at，P lg tn2 = 0.60 P =0.1%n2 = 0.60 P =1%n1

9、 = 0.40 n1 = 0.40SP=0.1%SP=1%1h用圖解法可求得用圖解法可求得n。根。根據(jù)我國資料分析，大多據(jù)我國資料分析，大多數(shù)地區(qū)數(shù)地區(qū)n與與P無關(guān)，在無關(guān)，在t=1h的前后發(fā)生變化，的前后發(fā)生變化，記記t1h為為n1，t=124h為為n2。n1、n2各地不同，各地不同，各省自治區(qū)、直轄市各省自治區(qū)、直轄市已根據(jù)各自分析的已根據(jù)各自分析的n1、n2繪成了等值線圖或分繪成了等值線圖或分區(qū)查算圖。區(qū)查算圖。頻率為頻率為P、歷時為、歷時為 t 的暴雨量：的暴雨量：)210()(1 mmtStaxnPPtPt，計算步驟：計算步驟：知：流域中心知：流域中心 求出求出24h設(shè)計暴雨量設(shè)計暴

10、雨量 x24，P。2124)43.5(nnCCCxVSV， 由式由式10-2）：）：212242424242424nPnPPPSSax ，122424 nPPxS，（10-3） 由式由式10-2）（）（10-3），可求出任意歷時），可求出任意歷時 t 的設(shè)的設(shè)計雨量：計雨量： 當(dāng)當(dāng) 1 h t 24 h：)410(2421122421 nnPnPPttxtSx，當(dāng)當(dāng) t 時，損時，損失率為失率為，超滲，超滲部分部分 i - 形成形成凈雨，總凈雨量凈雨，總凈雨量如圖陰影部分所如圖陰影部分所示。示。 只要有了，就可求出凈雨量。各省水文手冊一般有的經(jīng)驗關(guān)系，可直接查閱。四、推理公式推求設(shè)計洪峰流量的

11、基本原理四、推理公式推求設(shè)計洪峰流量的基本原理 （fundamental conception in rational formula ）（一推理公式的形式（一推理公式的形式匯流時間匯流時間concentration time）：凈雨從流域上某點）：凈雨從流域上某點流至流域出口斷面的時間。流至流域出口斷面的時間。等流時線等流時線isochronic line）：流域上匯流時間相等的）：流域上匯流時間相等的點的聯(lián)線。如圖：標(biāo)有點的聯(lián)線。如圖：標(biāo)有1 、2 、的虛線（的虛線（ 為單位匯流為單位匯流時段長）。時段長）。等流時面積等流時面積isochronic aera）：相鄰兩條等流時線間）：相鄰兩

12、條等流時線間的面積的面積 f 。本例：。本例：F = f1 + f2 + f3 。tttf1f2f3流域上最遠(yuǎn)點凈雨流到出流域上最遠(yuǎn)點凈雨流到出口斷面所經(jīng)歷的時間，稱口斷面所經(jīng)歷的時間，稱為流域最大匯流時間，簡為流域最大匯流時間，簡稱流域匯流時間，或流域稱流域匯流時間，或流域匯流歷時匯流歷時concentration time of catchment），記為），記為 。本例：。本例：= 3t。thQtttt 時段內(nèi)在等流時面積時段內(nèi)在等流時面積 f 上形上形成的凈雨成的凈雨 h 都能在兩個都能在兩個t 時段時段內(nèi)流出流域出口斷面。最大流內(nèi)流出流域出口斷面。最大流量為：量為：tQhf 221t

13、hfQ Q設(shè)流域內(nèi)形成了設(shè)流域內(nèi)形成了4個時段的凈雨，故凈雨歷時產(chǎn)流個時段的凈雨，故凈雨歷時產(chǎn)流歷時歷時tc = 4t，出口斷面形成的流量過程線為：，出口斷面形成的流量過程線為：t6t5t4t3t2t0 4321hhhh00312111tfhtfhtfh 00322212tfhtfhtfh 00332313tfhtfhtfh tfhtfhtfh 3424140+Qm推理公式第一個假定：凈雨在時間和空間上分布均勻，推理公式第一個假定：凈雨在時間和空間上分布均勻，即：即：h1 = h2 = h3 = h4 = h，則有：，則有：)/(278. 0)(3321SmFthFthfffthQm （未未單

14、單位位換換算算）th 為凈雨強(qiáng)度，或稱為產(chǎn)流強(qiáng)度，記為：為凈雨強(qiáng)度，或稱為產(chǎn)流強(qiáng)度，記為： atha 為平均降雨強(qiáng)度，為平均降雨強(qiáng)度，為損失強(qiáng)度，故有：為損失強(qiáng)度，故有：另一種表示方法：另一種表示方法：)710(278. 033278. 0278. 0 FhFthFthQm 式中，式中， = 3t 為流域匯流歷時，為流域匯流歷時，h = 3h 為為 歷時內(nèi)的歷時內(nèi)的凈雨量，而凈雨歷時凈雨量，而凈雨歷時 tc = 4t ，全部凈雨為，全部凈雨為 4h 。顯然，。顯然， tc ，洪峰流量是部分凈雨在全部流域面積上形成的。，洪峰流量是部分凈雨在全部流域面積上形成的。這種情況稱為全面匯流。這種情況稱為

15、全面匯流。)610()(278. 0278. 0 FaFQm 設(shè)流域內(nèi)形成了設(shè)流域內(nèi)形成了2個時段的凈雨，故凈雨歷時產(chǎn)流個時段的凈雨，故凈雨歷時產(chǎn)流歷時歷時tc = 2t，出口斷面形成的流量過程線為：，出口斷面形成的流量過程線為：t6t5t4t3t2t0 21hh00312111tfhtfhtfh 00322212tfhtfhtfh +Qm仍假定凈雨時空分布均勻，即：仍假定凈雨時空分布均勻，即： h1 = h2 = h，那么，那么 Qm 視視f1 + f2和和f2 + f3的大小而定，記最大者的大小而定，記最大者為為 Ftc ，稱為凈雨歷時內(nèi)最大共時徑流面積，稱為凈雨歷時內(nèi)最大共時徑流面積 ，

16、則有：，則有：ctcRctctmFthFthFthQ278. 022278. 0278. 0 式中，式中，hR = 2h 為凈雨歷時內(nèi)的凈雨量，即全部的產(chǎn)流為凈雨歷時內(nèi)的凈雨量，即全部的產(chǎn)流量。量。 Ftc 為凈雨歷時內(nèi)最大共時徑流面積為凈雨歷時內(nèi)最大共時徑流面積 ，即參與形，即參與形成洪峰流量的那部分匯流面積，與成洪峰流量的那部分匯流面積，與 tc 及流域形狀有關(guān)。及流域形狀有關(guān)。顯然，顯然，tc = 2t，而，而 = 3t。所以。所以 ， tc ，洪峰流量，洪峰流量是全部凈雨在部分流域面積上形成的，稱為部分匯流。是全部凈雨在部分流域面積上形成的，稱為部分匯流。 推理公式第二假定：流域匯流面

17、積隨時間的增長率為推理公式第二假定：流域匯流面積隨時間的增長率為線性關(guān)系矩形假定），即：線性關(guān)系矩形假定），即： FtFcct 則上式可寫為：則上式可寫為：)810(278. 0 FhQRm 最后有：最后有：)710(278. 0 FhQm 當(dāng)當(dāng) tc ：)810(278. 0 FhQRm 當(dāng)當(dāng) tc ：五、北京水科院推理公式及其應(yīng)用五、北京水科院推理公式及其應(yīng)用 推理公式中需求出推理公式中需求出 h 、hR 及及 。 h 、hR 就是就是產(chǎn)流計算，推求凈雨的問題；產(chǎn)流計算，推求凈雨的問題； 為流域匯流時間，即為流域匯流時間，即流域匯流計算問題。流域匯流計算問題。 1、設(shè)計暴雨過程、設(shè)計暴雨過

18、程 暴雨過程線對稱；暴雨過程線對稱； 瞬時雨強(qiáng)峰值趨于瞬時雨強(qiáng)峰值趨于無窮大；無窮大； 雨強(qiáng)過程線無法用雨強(qiáng)過程線無法用顯式表示；顯式表示；i時間時間ittc 歷時為歷時為t時時，瞬，瞬時時雨強(qiáng)雨強(qiáng)過過程程線線上相上相應(yīng)應(yīng)的雨量的雨量為設(shè)計為設(shè)計雨量雨量 xt，P ：)210(1 nPpttSx，i時間時間ittc2、產(chǎn)流量計算、產(chǎn)流量計算 當(dāng)當(dāng) tc 時：時：i時間時間tch nPPSxh1，i時間時間tchR 當(dāng)當(dāng) tc 時時：cncPcPctRttStxh 1,求求 tc ： i時間時間tchR由式由式10-2）：）：nPPttSx 1，瞬時雨強(qiáng)瞬時雨強(qiáng) i(t)：)910()1()(

19、nPPttSndtdxti，由圖，當(dāng)由圖，當(dāng) t = tc 時，時，i ( tc ) = ，故有：，故有： ncPctSnti )1()( 所以：所以：)1010()1(1 nPcSnt 另將另將 代入代入 hR 式，消去式，消去 ，得：，得： )1110()1(1111 ncPncPncPcncPRtnStSntSttSh 3、流域匯流時間、流域匯流時間 計算計算 采用半理論半經(jīng)驗公式：采用半理論半經(jīng)驗公式： )1210(278. 04131 mQmJL 式中，式中，L：主河長：主河長length of main water course），從），從流域出口斷面沿主河道至分水嶺的長度，流域出

20、口斷面沿主河道至分水嶺的長度，km。J：主河道比降：主河道比降the weighted mean slope of the main water course），以小數(shù)計，按式），以小數(shù)計，按式2-9計算。計算。m：流域匯流參數(shù)：流域匯流參數(shù)factor of flow concentration），各），各省水文手冊一般都有經(jīng)驗關(guān)系：省水文手冊一般都有經(jīng)驗關(guān)系： m L/J1/3 4、用推理公式推求設(shè)計洪峰流量、用推理公式推求設(shè)計洪峰流量 將將 代入式代入式10-7），得：），得： nPSh1tc FSQnPmP)(278. 0 4131278. 0mPQmJL (10-15)tc FtnS

21、QncPmP)(278. 01 4131278. 0mPQmJL (10-16)將式將式10-11代入式代入式10-8），得：），得：5、計算步驟、計算步驟 上述方程組需要上述方程組需要7個參數(shù)：個參數(shù)：F、L、J、n、SP 、 、m，即可解出即可解出QmP 、 。方法有圖解法、試算法等。方法有圖解法、試算法等。 具體步驟： 流域參數(shù) F、L、J 在地形圖上量算 暴雨參數(shù) n、SP 查水文手冊中的水文圖集，可得：2124)43.5(nnCCCxVSV， 由設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) P 及及 P-型曲線，可求得型曲線，可求得24h設(shè)計暴雨量設(shè)計暴雨量 x24，P ，再由式，再由式10-3推求推求 SP

22、 ：122424 nPPxS， 流域流域損損失失參數(shù)參數(shù) 和和匯匯流流參數(shù)參數(shù) m查水文手冊，求出查水文手冊，求出；匯流參數(shù)；匯流參數(shù)m查查 m L/J1/3 關(guān)系。關(guān)系。 計計算算 tc 由式由式10-10）：）：212)1(nPcSnt 推求推求 QmP 第一種方法：圖解法第一種方法：圖解法graphic method）（1假定一組：假定一組： QmP 假定一個假定一個QmP ，由式，由式10-12），求出對應(yīng)的），求出對應(yīng)的 。 mPkmPmPQQQ,21k ,21作作 QmP 關(guān)系曲線，如關(guān)系曲線，如 線。線。（2假定一組假定一組 ，求，求相應(yīng)的相應(yīng)的 QmP 假設(shè)假設(shè) tc ，由式，

23、由式10-15計算計算 QmP ；假設(shè)假設(shè) tc ，由式，由式10-16計算計算 QmP ；k ,21mPkmPmPQQQ,21作作 QmP 關(guān)系曲線，如關(guān)系曲線，如 線。線。線線線線 QmP Q（3求求 QmP 、 線和線和線的交點對應(yīng)的縱橫坐標(biāo)即為所線的交點對應(yīng)的縱橫坐標(biāo)即為所求。求。第二種方法：試算法第二種方法：試算法cut-and-trial method ）（1假設(shè)一個假設(shè)一個QmP，代入式，代入式10-12得到一個相應(yīng)得到一個相應(yīng) 的的；（2求求 比較比較 tc 與與 的大?。旱拇笮。簃PQ 當(dāng)tc ，代入式10-15得 ； 假設(shè) tc ，代入式10-16得 ；mPQmPQ（3比較

24、比較QmP 和和 mPQ假設(shè)：假設(shè)： ， 即為所求；即為所求；假設(shè)：假設(shè)： ，令，令 ，返回，返回1）。）。 mPmPQQmPQ mPmPQQmPmPQQ【例【例10-2】江西省】江西省流域上需要建小水庫一座，要流域上需要建小水庫一座，要求用推理公式法推求百年一遇設(shè)計洪峰流量。求用推理公式法推求百年一遇設(shè)計洪峰流量。 計算步驟如下：計算步驟如下： 1. 流域特征參數(shù)流域特征參數(shù)F、L、J的確定的確定 F = 104km2，L = 26km，J = 8.75 2. 設(shè)計暴雨特征參數(shù)設(shè)計暴雨特征參數(shù) n 和和 SP 暴雨衰減指數(shù)暴雨衰減指數(shù)n由各省區(qū)實測暴雨資料分析定量，由各省區(qū)實測暴雨資料分析定

25、量，可查當(dāng)?shù)厮氖謨浴Ｒ话憧刹楫?dāng)?shù)厮氖謨?。一般n的數(shù)值用點雨量資料代替的數(shù)值用點雨量資料代替面雨量資料直接推求，不必作修正。面雨量資料直接推求，不必作修正。 從江西省水文手冊中查得設(shè)計流域最大1日雨量得統(tǒng)計參數(shù)為： x24，P = 1.1x1d，P 暴雨衰減指數(shù) n = n2= 0.60。 由CS = 3.5CV =3.50.42=1.47，P = 1%，查值表，得： P = 3.312。VSVdCCCmmx5 . 3,42. 0,1151 mmxCxdVPPd0 .2750 .115)42. 0312. 31()1(11 ，mmxxPdP5 .3020 .2751 . 11 . 1124

26、，hmmxSnPP/8 .84245 .30224160. 01224 ，3. 產(chǎn)匯流參數(shù)產(chǎn)匯流參數(shù)、m的確定的確定 查有關(guān)水文手冊，得：查有關(guān)水文手冊，得：= 3.0mm/h、m = 0.70。4. 圖解法求設(shè)計洪峰流量圖解法求設(shè)計洪峰流量(1) 假定一組：假定一組： QmP )1810(1 .5000875. 07 . 026278. 0278. 04141314131 mPmPmPQQQmJL 計算結(jié)果見表計算結(jié)果見表 10-7。表表 10-7 QmP 線及線及 QmP線計算表線計算表 設(shè)設(shè) (h) QmP （m3/s）設(shè)設(shè) QmP（m3/s） （h）（1）（2）（3）（4）8617.4

27、40011.210529.145010.912465.350010.614416.660010.1（2假定一組假定一組 ，求相應(yīng)的，求相應(yīng)的 QmP hSntnPc0 .570 . 38 .84)60. 01()1(60. 01212 假設(shè)假設(shè) tc ，由式，由式10-15計算計算 QmP ；假設(shè)假設(shè) tc ，由式，由式10-16計算計算 QmP ； 由表由表 10-7 ， 較小，故可設(shè)較小，故可設(shè)tc ，由式，由式10-15計算計算 QmP ：)1710(7 .867 .2451104)0 . 38 .84(278. 0)(278. 060. 060. 02 FSQnPmP計算結(jié)果見表計算結(jié)

28、果見表 10-7。（3作圖作圖10-12（4求 QmP 、 圖10-12，兩線交點處對應(yīng)的Qmp即為所求的設(shè)計洪峰流量。由圖讀出Qmp=510m3/s， =10.55h。 檢驗是否滿足檢驗是否滿足tc，本例題，本例題=10.55h tc = 57h，所，所以采用全面匯流公式計算是正確的。以采用全面匯流公式計算是正確的。推理公式的另一種常用表示方式：推理公式的另一種常用表示方式：兩組公式：兩組公式：當(dāng)當(dāng) tc ：當(dāng)當(dāng) tc ：)710(278. 0 FhQm )810(278. 0 FhQRm 式中，式中，h 為匯流歷時為匯流歷時 內(nèi)形成洪峰流量的凈雨量；內(nèi)形成洪峰流量的凈雨量； hR 為凈雨歷

29、時為凈雨歷時 tc 內(nèi)形成洪峰流量的凈雨量。內(nèi)形成洪峰流量的凈雨量。用毛降雨量表示，引入洪峰徑流系數(shù)用毛降雨量表示，引入洪峰徑流系數(shù) ，令：，令：當(dāng)當(dāng) tc 時：時：PPxhxh， ,當(dāng)當(dāng) tc 時：時：PRPRxhxh， ,合并式合并式10-7）（）（10-8）：）：FaFxQPPmP， 278. 0278. 0 引入暴雨強(qiáng)度公式引入暴雨強(qiáng)度公式10-1）：）：nPPttSa ，得洪峰流量公式：得洪峰流量公式：)(278. 0AFSQnPmP 產(chǎn)流量計算：產(chǎn)流量計算： 當(dāng)當(dāng) tc 時：由圖時：由圖10-10a） nPPSxh1，)1(111CSSxxxhnPnPPPP ， 當(dāng)當(dāng) tc 時時：

30、由：由圖圖10-10b）cncPcPctRttStxh 1，將式將式10-9） 代入上式，得：代入上式，得：ncPtSn )1( )1110()1(111 ncPncPncPRtnStSntSh)2()(111CtnStnSxhncnPncPpR ，另將式另將式10-11代入代入 ，整理得：，整理得：ncPtSn )1( )()()1(111DhSnnnRPnn 對沒有對沒有 的經(jīng)驗關(guān)系的地區(qū)，可用上式估算的經(jīng)驗關(guān)系的地區(qū)，可用上式估算 ，式中，式中 hR 按下式估算：按下式估算： 當(dāng)當(dāng) tc 24h （小流域）：（小流域）： )(24ExhPR， 式中，式中， 稱為稱為24h 徑流系數(shù)，可根

31、據(jù)流域土壤類型查徑流系數(shù)，可根據(jù)流域土壤類型查有關(guān)設(shè)計手冊。有關(guān)設(shè)計手冊。)(278. 0AFSQnPmP )(278. 04131BQmJLmP )1010()1(1 nPcSnt 當(dāng)當(dāng) tc 時時 ，（，（ n ）：）：)1(1CSnP 當(dāng)當(dāng) tc 時時 ，（，（ n）：）：)2()(1Ctnnc )(278. 0AFSQnPmP )(278. 04131BQmJLmP 知：知：流域參數(shù)：流域參數(shù)：F、L、J匯流參數(shù)：匯流參數(shù)：m暴雨參數(shù)：暴雨參數(shù)：2124)43.5(nnCCCxVSV， 1、由設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、由設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) P 及及 P-型曲線，可求得型曲線，可求得24h設(shè)計暴雨設(shè)計暴雨量量 x

32、24，P ，再由式，再由式10-3推求推求 SP ：12424 nPPxS，2、求、求 tc 假設(shè)假設(shè) 已知，由式已知，由式10-10計算計算 tc ； 若若未知，可由未知，可由x24，P hR （E式）式） （D式）式） tc 式式10-10）。）。3、試算步驟：、試算步驟： 假定假定 QmP （B式式 求求 當(dāng)當(dāng) tc 時時 ，（，（ n ）：）： 當(dāng)當(dāng) tc 時時 ，（，（ n）：）：)1(1CSnP )2()(1Ctnnc 計計算算 由式由式A計計算算 。 mPQmPQ 比比較較 QmP 和和 假假設(shè)設(shè)： ， 即即為為所求；所求；假假設(shè)設(shè)： ，令，令 ，返回，返回 。mPQ mPmPQ

33、Q mPmPQQmPQmPmPQQ 工工 程程 水水 文文 學(xué)學(xué) 課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 一、課程設(shè)計的目的和要求一、課程設(shè)計的目的和要求1、課程設(shè)計的目的、課程設(shè)計的目的 小流域設(shè)計洪水，是水利水電工程中水庫設(shè)計、小流域設(shè)計洪水，是水利水電工程中水庫設(shè)計、農(nóng)田排澇、城市防洪和排水、橋梁和公路建設(shè)、鐵路農(nóng)田排澇、城市防洪和排水、橋梁和公路建設(shè)、鐵路建設(shè)必不可少的設(shè)計內(nèi)容，本課程設(shè)計系小流域洪水建設(shè)必不可少的設(shè)計內(nèi)容，本課程設(shè)計系小流域洪水設(shè)計。課程設(shè)計的目的，是使學(xué)生在學(xué)習(xí)了設(shè)計。課程設(shè)計的目的，是使學(xué)生在學(xué)習(xí)了課程的基礎(chǔ)上，利用所學(xué)的知識，完成一座中小型課程的基礎(chǔ)上，利用所學(xué)的知識，完成一座

34、中小型水庫洪水設(shè)計的任務(wù)，理論與實踐相結(jié)合；在設(shè)計過水庫洪水設(shè)計的任務(wù)，理論與實踐相結(jié)合；在設(shè)計過程中不斷加深對所學(xué)理論知識的理解，提高分析問題程中不斷加深對所學(xué)理論知識的理解，提高分析問題和解決實際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生獨立工作的能力，和解決實際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生獨立工作的能力，具備完成水庫防洪、城市排水、橋梁和公路建設(shè)、鐵具備完成水庫防洪、城市排水、橋梁和公路建設(shè)、鐵路建設(shè)中小流域設(shè)計洪水任務(wù)的能力。路建設(shè)中小流域設(shè)計洪水任務(wù)的能力。2、課程設(shè)計的任務(wù)與要求、課程設(shè)計的任務(wù)與要求 本課程設(shè)計為福建省長汀縣陂下水庫洪水設(shè)計。本課程設(shè)計為福建省長汀縣陂下水庫洪水設(shè)計。通過本設(shè)計，使每位學(xué)生熟悉

35、小流域設(shè)計洪水的主要通過本設(shè)計，使每位學(xué)生熟悉小流域設(shè)計洪水的主要內(nèi)容和計算步驟；初步掌握資料收集、整理和分析的內(nèi)容和計算步驟；初步掌握資料收集、整理和分析的基本方法；掌握根據(jù)設(shè)計條件選用合理計算方法完成基本方法；掌握根據(jù)設(shè)計條件選用合理計算方法完成設(shè)計內(nèi)容的技巧；訓(xùn)練查閱和使用設(shè)計規(guī)范、設(shè)計手設(shè)計內(nèi)容的技巧；訓(xùn)練查閱和使用設(shè)計規(guī)范、設(shè)計手冊和參考文獻(xiàn)的能力。通過本課程設(shè)計，掌握小流域冊和參考文獻(xiàn)的能力。通過本課程設(shè)計，掌握小流域設(shè)計洪水的主要計算內(nèi)容和方法，初步具備編寫設(shè)計設(shè)計洪水的主要計算內(nèi)容和方法，初步具備編寫設(shè)計報告的能力。報告的能力。二、設(shè)計內(nèi)容二、設(shè)計內(nèi)容1資料收集資料收集 包括：

36、水庫資料、實測和歷史調(diào)包括：水庫資料、實測和歷史調(diào)查洪水資料、暴雨資料、流域和河流地形圖、查洪水資料、暴雨資料、流域和河流地形圖、流域自然地理和氣候等資料。流域自然地理和氣候等資料。2參考文獻(xiàn)的收集參考文獻(xiàn)的收集 包括：設(shè)計洪水規(guī)范、設(shè)包括：設(shè)計洪水規(guī)范、設(shè)計洪水計算手冊、省市水文手冊、水文圖集及計洪水計算手冊、省市水文手冊、水文圖集及有關(guān)參考文獻(xiàn)等。有關(guān)參考文獻(xiàn)等。3設(shè)計暴雨計算設(shè)計暴雨計算 包括：設(shè)計暴雨量及時程分包括：設(shè)計暴雨量及時程分配配4設(shè)計洪水計算設(shè)計洪水計算 包括：設(shè)計洪峰流量和設(shè)計包括：設(shè)計洪峰流量和設(shè)計洪水過程線。洪水過程線。5成果整理分析，編寫設(shè)計報告書。成果整理分析，編寫

37、設(shè)計報告書。 陂陂 下下 水水 庫庫 設(shè)設(shè) 計計 洪洪 水水一、陂下水庫概況一、陂下水庫概況1、工程概況、工程概況 陂下水庫位于福建省長汀縣四都鄉(xiāng)，與江西省毗陂下水庫位于福建省長汀縣四都鄉(xiāng)，與江西省毗鄰。壩址位于汀江支流濯田河的小支流陂下河上。濯鄰。壩址位于汀江支流濯田河的小支流陂下河上。濯田河水力資源豐富，經(jīng)流域規(guī)劃，提出水力發(fā)電四級田河水力資源豐富，經(jīng)流域規(guī)劃，提出水力發(fā)電四級開發(fā)方案，陂下水庫為一級龍頭水庫。根據(jù)地形、地開發(fā)方案，陂下水庫為一級龍頭水庫。根據(jù)地形、地質(zhì)條件，總庫容初估約為質(zhì)條件，總庫容初估約為50006000萬萬m3，屬中型水，屬中型水庫，裝機(jī)容量庫，裝機(jī)容量5000kW

38、左右，屬小型電站。水工建筑左右，屬小型電站。水工建筑物為三級建筑物，大壩為砌石壩。物為三級建筑物，大壩為砌石壩。2流域概況流域概況 陂下水庫壩址以上流域面積陂下水庫壩址以上流域面積166 km2，流域為山，流域為山丘區(qū)，平均高度丘區(qū)，平均高度500 m，主河長，主河長304 km，主河道平，主河道平均比降均比降782 。流域內(nèi)植被良好，土壤以紅壤土為。流域內(nèi)植被良好，土壤以紅壤土為主。流域內(nèi)雨量豐沛，多年平均降雨量主。流域內(nèi)雨量豐沛，多年平均降雨量16175 mm，主要集中在四主要集中在四九月，其中四九月，其中四六月份以鋒面雨為主，六月份以鋒面雨為主，七七九月份以臺風(fēng)雨為主。流域內(nèi)多年平均徑流

39、深九月份以臺風(fēng)雨為主。流域內(nèi)多年平均徑流深981 mm，多年平均陸面蒸發(fā)量，多年平均陸面蒸發(fā)量6365 mm，多年平均水，多年平均水面蒸發(fā)量面蒸發(fā)量990 mm。二、設(shè)計資料二、設(shè)計資料1資料概況資料概況 陂下水庫壩址處無實測流量資料，流域內(nèi)陂下水庫壩址處無實測流量資料，流域內(nèi)也無實測雨量資料。壩址下游約也無實測雨量資料。壩址下游約1 km 處有四都處有四都雨量站，具有雨量站，具有19561975年實測降雨系列。陂下年實測降雨系列。陂下河河1973年年5月月31日發(fā)生過一場特大暴雨，四都站日發(fā)生過一場特大暴雨，四都站實測最大一日雨量實測最大一日雨量3325 mm ，經(jīng)調(diào)查，重現(xiàn)，經(jīng)調(diào)查，重現(xiàn)期

40、約為期約為80100年。流域附近有觀音橋、官莊、年。流域附近有觀音橋、官莊、上杭、桃溪、楊家坊水文站及長汀、新橋、鐵上杭、桃溪、楊家坊水文站及長汀、新橋、鐵長、庵杰、四都、濯田等雨量站。資料情況見長、庵杰、四都、濯田等雨量站。資料情況見表表1。 其它資料：水利水電工程設(shè)計洪水計算手其它資料：水利水電工程設(shè)計洪水計算手冊，福建省水文手冊、龍巖地區(qū)簡易水文手冊、冊，福建省水文手冊、龍巖地區(qū)簡易水文手冊、龍巖地區(qū)水文圖集。龍巖地區(qū)水文圖集。 2設(shè)計資料設(shè)計資料 暴雨資料暴雨資料 長汀、四都、濯田站實測短歷時暴雨資長汀、四都、濯田站實測短歷時暴雨資料，見表料，見表2。 福建省暴雨點福建省暴雨點面折算關(guān)

41、系，見表面折算關(guān)系，見表3。 福建省設(shè)計暴雨時程分配，見表福建省設(shè)計暴雨時程分配，見表4。 福建省次暴雨強(qiáng)度和損失參數(shù)福建省次暴雨強(qiáng)度和損失參數(shù)關(guān)系，見表關(guān)系，見表5。 降雨歷時等于降雨歷時等于24小時的徑流系數(shù)小時的徑流系數(shù)值表，見表值表，見表6。 福建省匯流參數(shù)福建省匯流參數(shù)m 經(jīng)驗公式，見表經(jīng)驗公式，見表7。 匯流參數(shù)匯流參數(shù) m 值查用表，見表值查用表，見表8。 福建省福建省24h暴雨洪水概化過程線系數(shù)表，見表暴雨洪水概化過程線系數(shù)表，見表9。 福建省龍巖市和江西省贛州市部分水文站洪峰流量福建省龍巖市和江西省贛州市部分水文站洪峰流量分析成果表，見表分析成果表，見表10。三、設(shè)計要點三、

42、設(shè)計要點1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)工程規(guī)模確定設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)，包括根據(jù)工程規(guī)模確定設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)，包括設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。2確定流域參數(shù)確定流域參數(shù) 根據(jù)萬分之一地形圖，量算壩址以上集根據(jù)萬分之一地形圖，量算壩址以上集水面積水面積F、主河道長度、主河道長度L、主河道河底比降、主河道河底比降J。3設(shè)計暴雨設(shè)計暴雨 暴雨遞減指數(shù)暴雨遞減指數(shù) 根據(jù)長汀雨量站各種歷時根據(jù)長汀雨量站各種歷時T= 3h、6h、12h、24h實測最大雨量系列進(jìn)行頻率分析，其實測最大雨量系列進(jìn)行頻率分析，其中中1966年暴雨可以認(rèn)為是年暴雨可以認(rèn)為是1936年以來最大。求出年以來最大。求出P=0

43、.2%，1%，2%，10%，20%設(shè)計雨量，并化為設(shè)計雨量，并化為降雨強(qiáng)度，在雙對數(shù)紙上點繪降雨強(qiáng)度，在雙對數(shù)紙上點繪T和關(guān)系，并圖解出暴和關(guān)系，并圖解出暴雨遞減指數(shù)雨遞減指數(shù)n2 。陂下水庫直接移用長汀站暴雨遞減。陂下水庫直接移用長汀站暴雨遞減指數(shù)。指數(shù)。 四都站四都站24h設(shè)計暴雨計算設(shè)計暴雨計算 根據(jù)四都站實測日最大雨量進(jìn)行頻率分析，其中根據(jù)四都站實測日最大雨量進(jìn)行頻率分析，其中1973年暴雨須作特大值處理，求出設(shè)計日暴雨量，再年暴雨須作特大值處理，求出設(shè)計日暴雨量，再按經(jīng)驗關(guān)系：按經(jīng)驗關(guān)系： ，換算為，換算為24h設(shè)計雨量。設(shè)計雨量。 陂下水庫壩址以上流域設(shè)計面平均雨量陂下水庫壩址以上

44、流域設(shè)計面平均雨量 移用四都站移用四都站24h設(shè)計雨量，按福建省設(shè)計雨量，按福建省24h暴雨點暴雨點面面折算系數(shù)求流域面平均雨量。折算系數(shù)求流域面平均雨量。P,P,24H14. 1H日日 求設(shè)計暴雨的時程分配求設(shè)計暴雨的時程分配 利用暴雨公式：利用暴雨公式： （ ）推求推求1h、3h、6h、12h設(shè)計暴雨量。設(shè)計暴雨量。 按福建省水文手冊中按福建省水文手冊中24h設(shè)計暴雨典型分配推求設(shè)計暴雨典型分配推求設(shè)計暴雨時程分配。設(shè)計暴雨時程分配。 按福建省水文手冊規(guī)定，按福建省水文手冊規(guī)定，24h設(shè)計暴雨不扣損，設(shè)計暴雨不扣損，直接將設(shè)計暴雨過程作為設(shè)計凈雨過程。直接將設(shè)計暴雨過程作為設(shè)計凈雨過程。2

45、211,24,24nnPPttHH hth241 設(shè)計雨力設(shè)計雨力SP 1,24224 nPPHS4損失參數(shù)損失參數(shù) 用兩種方法推求：用兩種方法推求： 按福建省水文手冊按福建省水文手冊與次雨強(qiáng)的經(jīng)驗關(guān)系推求。與次雨強(qiáng)的經(jīng)驗關(guān)系推求。 利用利用介紹方法推求介紹方法推求 先求先求24h暴雨徑流系數(shù)暴雨徑流系數(shù)，再求產(chǎn)流，再求產(chǎn)流 ，最，最后求后求 式中，式中，n=n2 PRHh,24 n-11nRPn1n)hS(n)n-(1 5匯流參數(shù)匯流參數(shù)m 按福建省水文手冊經(jīng)驗關(guān)系推求，見表按福建省水文手冊經(jīng)驗關(guān)系推求，見表7。 利用利用中經(jīng)驗關(guān)系推中經(jīng)驗關(guān)系推求，見表求，見表8。6設(shè)計洪峰流量推求設(shè)計洪峰流量推求 用推理公式計算：用推理公式計算：當(dāng)當(dāng) 時：時： Ct (B)278. 0(A1)F-S(278. 04131nPmPmPQmJLQ 當(dāng) Ct時：時： (B)278. 0(A2)FnS(278. 041311PmPnCmPQmJLtQ 或采用：或采用： (B)278. 0(A3)FS278. 04131nPmPmPQmJLQ 式中式中為