第六章小流域暴雨洪峰流量

第6章小流域暴雨洪峰流量的計算內(nèi)容：6.1小流域暴雨洪水計算的特點6.2設計凈雨量的推求6.3流域匯流6.4暴雨洪峰流量的推理公式6.5地區(qū)性經(jīng)驗公式及水文手冊的應用重點：下滲曲線與下滲累積曲線；等流時線原理；暴雨洪峰流量的推理公式；難點：

暴雨洪峰流量的推理公式；6.1小流域暴雨洪水計算的特點小流域暴雨洪水的應用范圍：小流域面積上的排水建筑物；城市廠礦中的排水管渠；廠礦地區(qū)的排洪渠道；鐵路和公路的橋梁和涵洞；立體交叉道路的排水渠道；廣大農(nóng)村中眾多小型水庫的溢洪道小流域設計洪水計算的特點：缺乏暴雨和流量資料擬定計算方法可以作適當簡化計算方法應力求簡便,使基層工作者易于掌握計算小流域暴雨洪峰流量的公式有：推理公式法經(jīng)驗公式法綜合單位線法水文模型法推理公式也稱半理論半經(jīng)驗公式,著重推求設計洪峰流量。以暴雨形成洪水的成因分析為基礎,考慮影響洪峰流量的主要因素,建立理論模式,并利用實測資料求得參數(shù)。其計算成果有較好的精度。地區(qū)經(jīng)驗公式只推求洪峰設計流量，它是建立在某地區(qū)和鄰近地區(qū)的實測洪水和調(diào)查洪水資料的基礎上，探求地區(qū)暴雨洪水經(jīng)驗性的規(guī)律，使用上有一定的局限性。推導計算公式時，重點分析：

1)暴雨強度

2)暴雨損失

3)流域匯流

6.2

設計凈雨量的推求

6.2.1暴雨損失及分類暴雨損失：降雨過程中由于植物截流、蒸發(fā)、填洼和下滲而損失的水量。

植物截流：降雨發(fā)生后，部分雨水首先被植物的葉莖攔截，其攔截量對一次降雨影響不大。蒸發(fā)量：本次降雨落到地面然后蒸發(fā)或在洼地蓄水體表面上蒸發(fā)的那部分水量，可忽略不計。填洼：雨水被地面凹坑或洼地攔蓄的現(xiàn)象，在一般地形下，損失不大，但如果地形特殊或有大量人工蓄水工程，填洼量要另行考慮。下滲：雨水從地面滲入土壤中的現(xiàn)象，是降雨損失中的主要因素。凈雨量：暴雨量扣除損失量，也就是地表徑流量。

6.2.2下滲下滲的物理過程按水分所受的力和運動特征，下滲可分三個階段：滲潤階段：水分主要受分子力的作用，被土壤顆粒吸收。滲漏階段：水分主要在毛管力和重力作用下，沿土壤空隙向下作不穩(wěn)定流動，并逐步充填土壤空隙直至飽和。此時毛管力消失。滲透階段：水分在重力作用下成穩(wěn)定流動。下滲曲線與下滲量累積曲線下滲率(下滲強度)：單位時間內(nèi)滲入單位面積土壤中的水量,記為f，以mm/min或mm/h計。下滲能力：在一定下墊面條件下，有充分供水時的下滲率。

(1)下滲曲線：下滲能力隨時間的變化過程線，該曲線上f0為初始下滲率。6．2．3初期損失與平均下滲率一次暴雨過程中，各項損失隨時間而變，一般降雨初期損失很大，以后逐漸減少趨于穩(wěn)定?？蓪⒁淮伪┯甑膿p失過程分為初期損失與后期損失兩個階段。

初期損失：降雨開始到產(chǎn)少地面徑流期間的損失，簡稱初損。

后塌損失：產(chǎn)生地面徑流以后的損失，簡稱后損。降雨扣除損失后的流域凈雨總量與流域出口斷面的地面徑流總量是相等的，于是一次暴雨經(jīng)過扣除損失后的總凈雨深h(mm)，按水量平衡方程可用下式計算：6．3流域匯流6．3．1暴雨洪水形成過程6．3．2等流時線原理地面徑流的匯集過程，包括坡地漫流和河槽集流兩個相繼發(fā)生的階段，在分析計算時常常作為一個整體來處理，統(tǒng)稱為流域匯流過程。設某流域在單位時間Δt內(nèi)有均勻凈降雨量h(mm)，它向出口斷面匯集的情況如下圖：最靠近出口斷面處面積f1上的凈降雨量f1h最先流到，其次是梢遠面積f2上的f2h流到，然后依次上溯到距離出口斷面最遠、匯流時間最長、靠近流域末端面積f4的水量f4h最后流到。設想劃分這些面積的界線具有這樣的特性，落在線上的凈降雨通過坡地和河槽流到出口斷面所需的匯流時間都相等．并稱之為等流時線。由等流時線與流域分水線所構成的面積叫做共時徑流面積，以fi表示。各等流時線到出口斷面的匯流時間依次為Δt，Δt

．3Δt

，而該流域的最大匯流時間為τ＝4Δt。因此，只要知道各時段順序出流的共時徑流面積f1、f2、f3、f4，就能計算出口斷面處的流量過程：6．3．3不同凈雨歷時情況下的徑流過程1.凈雨歷時小于流域匯流時間(tc＜τ)設一次均勻降雨的歷時tc

＝Δt

；凈雨深為R(mm)；凈雨強度i＝R/t。它在出口斷面B形成的地面徑流，按等流時線原理可繪成地面徑流過程線。Q；是洪峰流量，它是由最大共時徑流面積f3上的全部凈降雨匯集而成，為部分匯流形成的洪蜂流量，即：2.凈雨歷時等于流域匯流時間(tc=τ)洪峰流量出現(xiàn)于第四時段末(tc=4Δt

)，由全部流域面積F上的全部凈降雨匯集而成為全面積匯流產(chǎn)生的洪峰流量Qm若全流域自始至終均勻降雨，則：3.凈雨歷時大于流域匯流時間(tc>τ)

假設一次均勻凈降雨歷時tc

＝5Δt

，洪峰流量Qm由全部流域面積廠上的部分凈降雨匯集而成，Qm的數(shù)值與tc>τ時求得的洪蜂流量相同，只是它多延續(xù)了一個tc-τ=

Δt

‘的時刻，因而流量過程線呈梯形形狀。6．3．4暴雨洪峰流量公式3.總的地面徑流歷時td，等于凈雨歷時與流域匯流時間之和。1.當凈雨歷時小于匯流歷時（tc<τ

）時：2.當凈雨歷時大于等于匯流歷時（tc≥τ）時：1.水科院推理公式的實用形式Sp——ｔ＝1h的平均雨強，俗稱雨力，mm／h；

n——暴雨參數(shù)或稱暴雨遞減指數(shù)。

F——流域面積，km2；K——單位換算系數(shù)。當τ以小時表示，K=0.278；tc——凈雨歷時，h；Qm

——最大洪峰流量，m3／s；τ——最大匯流歷時，h。6.4暴雨洪峰流量的推理公式

流域匯流歷時由下式計算

流域匯流歷時由下式計算

流域匯流歷時的計算J——流域平均坡度，實用上以主河道平均比降來代表，以小數(shù)計；L——流域匯流的最大長度，km；M——匯流參數(shù)，與流域及河道情況等條件有關

凈雨歷時的計算量算流域特征參數(shù)F、L、J確定匯流參數(shù)m確定損失參數(shù)μ計算暴雨特性參數(shù)n、Sp假定選定n1、n2計算tc比較tc與關系計算Qm計算計計、Qm可得是否2.鐵一院兩所公式

6．5地區(qū)性經(jīng)驗公式及水文手冊的應用目前各省(區(qū))用得最普遍的經(jīng)驗公式的形式為:6．5．1以流域面積F為參數(shù)的地區(qū)經(jīng)驗公式6．5．