小流域設(shè)計洪水的概念及意義

第五章小流域設(shè)計洪水的計算第一節(jié)小流域設(shè)計洪水特點第二節(jié)水科院推理公式法第三節(jié)小流域暴雨徑流研究組公式本章重點：水科院推理公式法的設(shè)計洪水計算水土保持工作一般是在小流域上進行的。水土保持工程的規(guī)劃設(shè)計、測流建筑物的設(shè)計都需要研究工程所在地點河流的水文態(tài)勢，計算設(shè)計洪水。一、小流域設(shè)計洪水的意義第一節(jié)小流域設(shè)計洪水特點

二、小流域設(shè)計洪水的概念（1）小流域集水面積:

水文計算通常不超過200-300km2。水保上指的小流域，一般在30km2以下，最多不超過50km2。（2）設(shè)計洪水:

指符合一定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水，包括洪峰流量、洪水總量和洪水過程線三個要素。洪峰流量即一次洪水流量的最大值，用Qm表示。洪水總量為一次洪水流過程的總水量。（3）小流域設(shè)計標(biāo)準(zhǔn):

推求設(shè)計洪水時，首先確定標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是指水工建筑物本身防洪安全的標(biāo)準(zhǔn)。它是水利水保工程規(guī)劃設(shè)計的一個重要指標(biāo)?！獏㈤啞端姌屑~工程等級劃分設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(SDJl2-78)及《水土保持治溝骨干工程暫行技術(shù)規(guī)范》(SDl75-86)的規(guī)定。

第一節(jié)小流域設(shè)計洪水特點

一、小流域設(shè)計洪水的意義二、小流域設(shè)計洪水的概念（1）多數(shù)小流域沒有設(shè)站觀測，缺乏實測流量和降雨資料。有的小流域雖有短期資料，但具有較多資料的流域很大，自然地理條件相差懸殊，短期資料也難以延展。因此小流域設(shè)計洪水計算是在缺乏資料的條件下進行的。第一節(jié)小流域設(shè)計洪水特點

一、小流域設(shè)計洪水的意義二、小流域設(shè)計洪水的概念三、小流域設(shè)計洪水的特點（2）任務(wù)方面：水保工程如小型水庫、淤地壩對洪水的調(diào)蓄作用較小，工程尺寸常取決于設(shè)計洪峰流量，因此在設(shè)計洪水計算中，主要是求設(shè)計洪峰流量。洪水總量與洪水過程居于次要，可以簡化。（3）工程措施：涉及的面廣，數(shù)量多，又多是小型，因此，計算方法上要求方法簡便又能保證一定的精度。第一節(jié)小流域設(shè)計洪水特點

一、小流域設(shè)計洪水的意義二、小流域設(shè)計洪水的概念三、小流域設(shè)計洪水的特點四、小流域設(shè)計洪水推求方法小流域設(shè)計洪水推求方法有推理公式法，經(jīng)驗公式法，綜合瞬時單位線法，洪水調(diào)查法等?！评砉椒ㄊ菑谋┯晷纬珊樗某梢虺霭l(fā)，即由暴雨推求流域設(shè)計洪峰流量，屬于成因推理方法，是半理論半經(jīng)驗公式，是小流域計算暴雨洪水的主要方法。重點介紹水科院推理公式法和由鐵道部、中科院地理所等提出的小流域暴雨徑流研究組計算公式。（1）計算洪峰流量是以暴雨的設(shè)計頻率作為設(shè)計洪峰流量的頻率，即認(rèn)為暴雨和洪水是同頻率的。（2）暴雨和損失在時空上是均勻的，即凈雨強度不隨時間、地點變化，沿程的匯流速度不變。（3）把匯流面積概化為矩形，即匯流面積隨時間的增長率是一條直線，全流域面積匯流形成最大洪峰流量。第二節(jié)水科院推理公式法一、水科院推理公式法的假設(shè)條件

1.凈雨

總降雨量減去降雨損失后稱之為凈雨。第二節(jié)水科院推理公式法二、水科院推理公式法的有關(guān)概念

2.匯流歷時(τ)凈雨從流域上某點流到出口斷面的時間即匯流歷時。（見P76圖5-2）

3.流域匯流歷時(τm）流域最遠(yuǎn)點的凈雨流到出口斷面的時間。

4.

等流時線具有相同匯流時間的各點連線稱為等流時線。5.產(chǎn)流紅歷時盛（tc）徑流駕開始側(cè)產(chǎn)生好到徑換流終綁止所鼓經(jīng)歷懇的時酷間即延產(chǎn)流紫歷時殖，又晚稱為句凈雨斧歷時必。第二愉節(jié)喜水科民院推土理公急式法二、水科伶院推此理公早式法伏的有趣關(guān)概奪念6.全面殊匯流微（Qm）全部衫流域趟面積笑上的場凈雨屯匯集艙而成扔。7.部分貍匯流促（Qm）由部楚分流聯(lián)域面倍積上宋的凈延雨匯趨集而績成。第二抓節(jié)稱水科拋院推刺理公梢式法三、水科帝院推悟理公佳式法絮的有炊關(guān)公唱式1全面匯流

2部分匯流

根據(jù)稅水科煉院推馬理公技式計遲算小召流域侵設(shè)計累洪峰伐流量Qm時，陸經(jīng)過躍如下西三步虜驟：(P膝80缺)（一羞）設(shè)辰計暴飾雨計罷算——確定季設(shè)計妙暴雨軌強度ip；（二士）產(chǎn)流暴計算——確定成峰貿(mào)徑流飯系數(shù)Ψ；（三篩）匯撈流計疼算——確定好流域齒匯流萬歷時τ。第二廁節(jié)曠水科蛛院推味理公騙式法四、水科蒙院推膠理公昂式法冠的計指算步蜓驟（1）流內(nèi)域面捏積（F）：在地跑形圖學(xué)上勾邊出分煎水線航后量綿得，尖在圖冠上如栽看不吩清分宿水線脂時，平應(yīng)實召地勘纏測。（2）流伍域匯拍流長艘度（L）：包括誕坡面梢和主址河道旺長度運。地茅形圖渡上量冷取自襪出口處斷面乳沿主夕河道認(rèn)至分任水嶺顏的最腸長距蒸離。（3）沿淹流程膨的平吩均縱曾比降皺（J）：自出鴨口斷誰面起點根據(jù)坑沿流糟程比壞降變鋼化特愈征點烏高程雁及河趕長，筑利用歲公式效計算墾。P1襲6第二財節(jié)鳥水科唇院推來理公餅式法（一隙）設(shè)甩計暴崗雨計懸算四、水科意院推虧理公窗式法壁的計缺算步呈驟1.流域渣特征倦?yún)?shù)倒（F、L、J）確揉定第二詳節(jié)單水科緩院推施理公振式法（一包）設(shè)鍋計暴抽雨計米算四、水科范院推決理公鈴式法隊的計場算步戲驟2.暴雨悄特性罪參數(shù)桿（n、Sp）確逢定①暴雨兄衰減腐指數(shù)n隨地曠區(qū)及裹歷時秋長短臘而變譜。常念用的也暴雨享強度誘計算帶公式巨為：該公翠式由吹水文壟所分超析了抱我國8個城輩市(北京扇、天艙津、嘆南京嗽、上姜海、開成都迷等))的暴燭雨資處料制喪定的釣。第二運節(jié)翁水科厭院推款理公倚式法（一慚）設(shè)漠計暴兼雨計核算四、水科乎院推暑理公玻式法執(zhí)的計裳算步雙驟2.暴雨冬特性助參數(shù)估（n、Sp）確橋定②設(shè)計琴暴雨至雨力(Sp)：即t=污1h的最革大暴歉雨平銀均強桶度(m粗m/距h)，隨錢地區(qū)獎和重跳現(xiàn)期款而變鄙?！捎蒙硭囊淌謨晕r中的Sp等值丑線圖匙和n值分拖區(qū)圖許計算再暴雨落強度博?！缛盨p等值督線圖帳，可泊根據(jù)弦各地臣區(qū)的鑰水文飼手冊辭查得次設(shè)計拒地區(qū)廉的暴累雨統(tǒng)鋪計參坊數(shù)H24、Cv和Cs，以t＝24酸h作為遭控制算時間喬即可汁求得Sp：P8宮3——產(chǎn)流額計算忘的實膏質(zhì)是求善成峰昌系數(shù)Ψ。成峰秘徑流稍系數(shù)且是匯孤流歷并時內(nèi)τ凈雨店總量hτ和暴膀雨總儲量Hτ的比拆值。第二郵節(jié)炕水科最院推蹈理公綿式法（二炭）產(chǎn)島流計平算四、水科懼院推辦理公薦式法慈的計售算步表驟①求成近峰系箭數(shù)Ψ的確蟻定：②產(chǎn)流由歷時壯（tc）的沖確定蜻：u是產(chǎn)妙流期停間內(nèi)敬損失治強度民的平歸均值族。反仰映了拖地面污平均講入滲做能力再，它的肌大小蠻與土址壤的抹滲水透性、皺植被綢、地等貌、文暴雨起特性抓、土竭壤前斗期含已水量帥等有湊關(guān)。陳織家瑜畜等提急出用制下式蝴計算u值（該湖公式引適合像于tc≤24框h的永情況陣）。第二韻節(jié)炸水科恢院推闖理公漲式法（二目）產(chǎn)票流計巨算四、水科妨院推愚理公意式法甜的計崗算步獎驟③平均聽入滲束強度速（u）的給計算：第二悔節(jié)深水科妥院推鑒理公導(dǎo)式法四、水科菊院推蹤蝶理公族式法冰的計艱算步蜜驟（二父）產(chǎn)墻流計粒算當(dāng)tc＞24切h要改全用下厭式計睜算下鋒滲強財度u：各省扎、自南治區(qū)水文出手冊中一呆般都掠提出稿了計引算u值的蛋方法劑。匯流遇計算獨的目若的是推取求匯花流歷脖時τ。計污算公活式如氧下：第二擋節(jié)蛾水科喇院推朵理公研式法四、水科顏院推焰理公坐式法展的計栗算步取驟（二晚）產(chǎn)竟流計提算（一濕）設(shè)艷計暴句雨計哥算（三驚）匯匯流計仙算1.匯流柔歷時τ的確慰定四、水科催院推碗理公閣式法獨的計墳算步牽驟（二嘴）產(chǎn)雹流計赤算（一扣）設(shè)展計暴績雨計同算（三弟）匯嘉流計捎算1.匯流渾歷時τ的確放定第二彼節(jié)譯水科瓦院推零理公轟式法2.匯流榮參數(shù)(m墊)的確柄定m的確衫定是葬匯流唉計算灰的關(guān)碰鍵，負(fù)它是飽反映石洪水捷匯流磨特征覆的參用數(shù)，與植鈔被、躬地形柔、河弊網(wǎng)分踢布、家河槽桑斷面慮形狀背、河誰道糙麗率等炎因素暈有關(guān)震。m值的留計算徑公式踩為：許多漿省(區(qū))水文謝手冊勉都給句出了放本地但區(qū)m值的圓經(jīng)驗銳公式摟，供設(shè)中計時伶使用寨。全面匯流

第二腔節(jié)陜水科輝院推波理公砍式法四、水科罵院推框理公象式法增的計籍算步位驟（二控）產(chǎn)零流計坦算（一方）設(shè)且計暴抱雨計非算（三底）匯炮流計嬸算（四舊）洪峰饞流量Qm計算部分匯流

公式辮計算蛾存在擇兩個轎困難饒：1、τ在計俊算前楊是未擾知量戶，無宏法判俊斷是垮屬于綢全面漏匯流慨還是吸部分?jǐn)R流嚴(yán)。2、方鑼程中棍不能賭將已妄知量礦和未尺知量先分開當(dāng)，不棒能采剖用代古入法講求解獄。試算糧法！1．確企定7個參煎數(shù)，即流坐域特層征參串?dāng)?shù)F、L、J；暴酸雨特畢性參澡數(shù)Sp、n；經(jīng)磚驗性邊參數(shù)u、m。2．求奴產(chǎn)流由歷時tc。3．假憲定一緣瑞個Qm設(shè)，代尤入公棒式計亡算τ。。4.將τ與tc比較，判涼斷是甩全面羊匯流煮還是考部分寒匯流頑，選燭定出四計算Ψ的公式攔，計算突出Ψ。5．將τ和Ψ代入鞏求Qm的公掌式，敞計算Qm計，并促比較Qm計和Qm設(shè)是否泛相等啦，如姿不相鋸等，些重新士假設(shè)Qm設(shè)，再腰試算近，直像至相想近。第二狹節(jié)賽水科姓院推革理公受式法五、水科添院推甘理公腿式試算福法的計紛算過笨程試算榆法例臥題黃河將下游兆某流用域擬鍵建一露小水滔庫，彈壩址磚處流板域面簡積F=迅92詳km2，L=梢29宜km，J=榨2.鋪02哈%，H2賢4,泡1%扣=3發(fā)43歐mm，n=寺0.劑58爹8，m=淘1.鉤07，

=4瞎.9朝mm父/h，利殼用試起算法必求Qm,援1%第二哈節(jié)草水科折院推送理公錦式法第二礙節(jié)竊水科桃院推翠理公蟲式法試算扇法例步題為解決上述方程求解設(shè)計最大洪峰流量時的兩個困難，可制成諾模圖求解Ψ和τ0。步驟如下：1.計算n、Sp、u、m、tc

（同試算法）2.求τ03.求Ψ

及τ根據(jù)圖5-13p88頁，Ψ—τ諾模圖，可得出τ

/τ0

，利用公式求得τ

4.根據(jù)τ與tc比較，判斷是全面匯流還是部分匯流，利用公式計算Qm。公式基本形式一樣，差別在Ψ上。諾模趕圖法雜例題第二餐節(jié)軋水科拉院公燭式法水保婚工程獸中的詳小型鴨水庫些、淤備地壩植等要腥考慮付調(diào)洪副作用杠，以筑便確尊定溢春洪道艱尺寸捆。因此裹設(shè)計躬洪峰排流量室推求彈后，怪還要劫推求爆設(shè)計羞洪水即總量綱和洪額水過趨程線互。第二炸節(jié)獎水科餅院推迫理公飄式法六、設(shè)計摟洪水私量及部洪水壯過程遭線（一芹）設(shè)油計洪慘水總廁量Wp的推堅求hR——設(shè)計偽凈雨街深或肯徑流蜓深(m哥m)；h24芳p——相應(yīng)厘于頻卵率P的24習(xí)h的暴臂雨量H24很p的徑嗎流深(m嶺m)；a24——降雨則歷時娛等于24脅h的徑細(xì)流系躍數(shù)；h24聯(lián)P——查地惑區(qū)H24替P－h(huán)24屑P關(guān)系輔曲線值圖。小流哭域多許采用沒三角密形過長程線客，由暑實測澤洪水盞過程仁線概懂化而轎成。T=獲t1+t2=2貿(mào)Wp/Qm式中Wp——設(shè)計毅洪量(m3)；Qm——設(shè)計怠洪蜂煌流量(m剪3/滋s)；T—畝—設(shè)計車洪水窩過程盤線總娘歷時(h浸)；t1——漲洪桐歷時踐，即耗匯流機歷時τt2——退洪艇歷時牢。t2/t1=λ，λ一般面為1-量3，最檢高達10。第二野節(jié)訊水科果院推而理公遲式法六、設(shè)計警洪水武量及本洪水舍過程蜘線（一銹）設(shè)框計洪凝水總呈量Wp的推半求（二廈）洪水杯過程符線的壞推求——三角跪形過攜程線一、公式紡的基瓣本形皮式與割特點2、基疲本形醉式：鐵道偽部第絡(luò)一設(shè)段計院扁、中升科院平地理雜所等示組成爬的小敬流域薪暴雨撥徑流劃研究幻玉組提敘出的計算費洪峰競流量弱的簡允化公蟲式。第三必節(jié)小流拔域暴熔雨徑蠅流研且究組皺公式式中擺：C1產(chǎn)流趙因素,灰C2匯流鞏因素,曠Z由暴務(wù)雨與野匯流顏因素晃而定詢的指鄭數(shù)。1、假折設(shè)條怖件：小流辛域暴村雨徑軋流研籃究組們法認(rèn)哭為：（1）流墊域的靠匯流叮面積硬隨時迎間增導(dǎo)長率竹為一該條曲沸線。（2）流絮域內(nèi)字降雨軌也不奪均勻啞，最街大洪幻玉峰流膽量是冒由部逼分流竄域面狀積匯環(huán)流形膨成。第三妥節(jié)小流昂域暴揭雨徑級流研而究組者公式3、研責(zé)究組籮公式夸的特點杰：(1