第四章-小流域设计洪水的计算课件.ppt

1、4.1 4.1 小流域设计暴雨、设计洪水的特点小流域设计暴雨、设计洪水的特点4.2 4.2 推理公式推理公式4.3 4.3 推理公式中的参数选择和应用推理公式中的参数选择和应用 4.4 4.4 小流域设计洪峰流量的计算小流域设计洪峰流量的计算 4.5 4.5 经验公式法推求设计洪峰流量经验公式法推求设计洪峰流量4.1 4.1 小流域设计暴雨、设计洪水的特点与估算方法小流域设计暴雨、设计洪水的特点与估算方法 特点：特点：（1 1）工程规模小，对洪水的调节能力小；）工程规模小，对洪水的调节能力小；（2 2）缺乏水文资料，尤其是流量资料；）缺乏水文资料，尤其是流量资料；（3 3）计算方法简单易行，适

2、用无。）计算方法简单易行，适用无。方法：方法：采用由设计暴雨推求设计洪峰的简化方法。采用由设计暴雨推求设计洪峰的简化方法。4.2 4.2 推理公式的概化假定、基本形式、计算公式和计算方法推理公式的概化假定、基本形式、计算公式和计算方法1 1、基本假定、基本假定 （1 1）流域产流强度在时间和空间分布均匀；）流域产流强度在时间和空间分布均匀；（2 2）流域汇流符合线性规律；）流域汇流符合线性规律；（3 3）流域汇流面积随汇流时间的增加而均匀增加。）流域汇流面积随汇流时间的增加而均匀增加。2、推理公式的导出、推理公式的导出 全全流流域域汇汇流流 m r f q1 q2 q3 q4 Q Qm 1 r

3、1 f1 r1f1 r1f1 rf 2 r2 f2 r1f2 r2f1 r1f2+r2f1 2rf 3 r3 f3 r1f3 r2f2 r3f1 r1f3+r2f2+r3f13 rf rF 4 r4 r2f3 r3f2 r4f1 r2f3+r3f2+r4f13 rf rF 5 r3f3 r4f2 r3f3+r4f2 2 rf 6 r4f3 r4f3 rf 部部分分流流域域汇汇流流 m r f q1 q2 Q Qm 1 r1 f1 r1f1 r1f1 rf 2 r2 f2 r1f2 r1f2 r1f2+r2f1 2rf rFtc 3 f3 r1f3 r2f2 r1f3+r2f2 2rf rFtc

4、 4 r2f3 r2f3 rf 得得:Qm 0.278 rF tc Qm 0.278 rtcFtc tc 用平均雨强表示用平均雨强表示 Qm 0.278（i）F tc Qm 0.278（itc）Ftc tc F F Ftc tc FFtctcoFtcFtcFtciQtcm)(278.0 消除Ftc Qm 0.278（i）F tc tc 代入得代入得 tc tc FSQnpm)(278.0FtctcSQnpm)(278.0npptSi暴雨公式暴雨公式4.3 4.3 推理公式中的参数选择和应用推理公式中的参数选择和应用（1 1）暴雨参数）暴雨参数SpSp、n n 方法方法1 1：查等值线图或水文手

5、册：查等值线图或水文手册 方法方法2 2：若已知：若已知2424小时设计雨量小时设计雨量P P2424p p，可根据查出的，可根据查出的n n代入暴雨公式反推代入暴雨公式反推SpSp：PtpPtpSp tSp t1 1n n P P2424p pSp Sp 241241n n SpSp P P2424p p2424n n1 1 Sp Sp PP p p2424n n1 1 （2 2）损失参数）损失参数 方法方法1 1：查区域或流域水文手册查区域或流域水文手册 方法方法2 2：设计公式设计公式 可以证明可以证明 nnpnnhSn111)()1(（3）净雨历时）净雨历时tc 证明：证明：瞬时雨强瞬

6、时雨强 I 时时 ttc，代入上式得证。代入上式得证。npcSnt1)1(npnptSntSdtddtdPI)1(1（4）流域汇流时间）流域汇流时间 0.278 L/V VmJQm 出口概化为三角形，取出口概化为三角形，取1/3；1/4代入上式得代入上式得4/13/1278.0mQmJL（5）汇流参数）汇流参数m的取值：的取值：方法方法1：查水文手册：查水文手册 方法方法2：由实测流量资料反推：由实测流量资料反推：方法方法3：采用经验公式，如：采用经验公式，如 mf()4/13/1mQJVm4/13/1FJL（6 6）设计洪峰流量的计算）设计洪峰流量的计算 tc tc 采用试算或图解法联立求解

7、。采用试算或图解法联立求解。FSQnpm)(278.0FtctcSQnpm)(278.04/13/1278.0mQmJL4.4 4.4 小流域设计洪峰流量的计算小流域设计洪峰流量的计算 （一）暴雨公式（一）暴雨公式 1 1、暴雨公式形式、暴雨公式形式 暴雨强度暴雨强度 ipip与暴雨历时与暴雨历时 t t 之间的关系称暴雨公式，之间的关系称暴雨公式，水利部门常用形式为：水利部门常用形式为：式中：式中：SpSp雨力，单位历时暴雨平均强度，随重现期和地雨力，单位历时暴雨平均强度，随重现期和地区而变区而变 n n暴雨递减指数，随地区和历时而变暴雨递减指数，随地区和历时而变 按雨量表示按雨量表示 np

8、ptSinptP1 2、暴雨公式参数推求及综合、暴雨公式参数推求及综合 由雨量历时频率（由雨量历时频率（Ptp）关系转为雨强频率）关系转为雨强频率历时（历时（ipt）关系。）关系。对有雨量资料站点进行对有雨量资料站点进行24小时内各时段（一般取小时内各时段（一般取t0.2、0.5、1、3、6、12、24h）雨量频率计算）雨量频率计算由频率曲线查算时段雨量并计算雨强由频率曲线查算时段雨量并计算雨强ipPp/t，（一般取（一般取p=5%、2%、1%）对对ip t点据配以公式点据配以公式 iP=SP/tn，按离差最小为原，按离差最小为原则率定参数则率定参数Sp和和n（常假定（常假定n不随不随p而变）

9、而变）根据多站的参数根据多站的参数Sp和和n进行地区综合（可以是等进行地区综合（可以是等值线图或综合表形式）值线图或综合表形式）（二）设计暴雨过程（二）设计暴雨过程 1、同频率过程线、同频率过程线 t(h)P(mm)2、地区综合暴雨过程线、地区综合暴雨过程线 t(h)（三）（三）推求设计流量过程线推求设计流量过程线1、综合时段单位线法、综合时段单位线法 2、综合瞬时单位线法、综合瞬时单位线法 【算例【算例】湘江支流某地欲修建一座水库湘江支流某地欲修建一座水库，地点位于北纬，地点位于北纬28以南，集水面积以南，集水面积2.93km2，干流长度，干流长度2.56km，干流坡度，干流坡度0.033。

10、推求。推求坝址处百年一遇洪峰流量。坝址处百年一遇洪峰流量。（1）暴雨参数）暴雨参数Sp、n 由湖南省由湖南省小型水库水文手册小型水库水文手册雨量参数图表，雨量参数图表，查算得流域中心点查算得流域中心点 120mm；Cv0.4；Cs/Cv3.5；n20.76；n10.62 按按Cs3.5Cv1.4，查离均系数表得，查离均系数表得1%3.27 计算得计算得 P24，1 （1%Cv1）120（0.43.271）277（mm）S1 P24，1/t 1-n2 277/241-0.76 129（mm/h）24P24P（2）损失参数）损失参数 由由等值线图等值线图,查得流域中心查得流域中心 2 mm/h（3

11、）净雨历时）净雨历时tc tc（1-n）S/1n （10.76）129/2.010.76 36.8 h （4）汇流参数汇流参数 L/1/3 F1/4 2.65/0.0331/32.931/4 6.31 0.540.15 0.546.31.15 0.71（5 5）设计洪峰）设计洪峰QmQm的试算的试算 将结果代入推理公式得将结果代入推理公式得 3.2353.235mpmp0.25 0.25 （1 1）mpmp105.1105.10.760.761.63 1.63 tctc （2 2）mpmp 189.7189.71 1 tctc （3 3）试算：试算：假设假设 mpmp100 100 代入（代入

12、（1 1）1.023 1.023 1.023 1.023 代入（代入（2 2）101.7 101.7 假设假设 mpmp101.7 101.7 代入（代入（1 1）1.019 1.019 1.019 1.019 代入（代入（2 2）mpmp 102 102 设计洪峰流量设计洪峰流量 mpmp 102 102/4.5 4.5 经验公式法推求设计洪峰流量、概化多经验公式法推求设计洪峰流量、概化多边形法推求设计洪水过程的基本思路和方法边形法推求设计洪水过程的基本思路和方法 1、设计洪峰单因素公式、设计洪峰单因素公式 QpCpFn 2、设计洪峰多因素公式、设计洪峰多因素公式nppFChQnppFfCh

13、QnppFJfChQ3 3、洪峰统计参数经验公式、洪峰统计参数经验公式 QC F n Cvf（F）Csk Cv C、Cv、k具有地理分布规律，可根据有资料具有地理分布规律，可根据有资料流域实测资料分析参数勾绘参数等值线图或制作综流域实测资料分析参数勾绘参数等值线图或制作综合参数表以供无资料流域查用。合参数表以供无资料流域查用。4、洪水过程线洪水过程线三角形概化三角形概化 WQm T/2Qm W Q Qa Qb o a m b c d t 5 5、洪水过程线的五边、洪水过程线的五边形概化形概化（1）特征参数：）特征参数：KaQa/Qm KbQb/Qm KwW1/W KTt1/T（2）特征流量时间

14、坐标）特征流量时间坐标 ta（12KwKa）t1 tb（2Kb）t1 td=（taKa t1）/Kb2 t1（3）无因次过程线无因次过程线 Q Qm m =100 m=100 m3 3/s/s T T=10 h=10 h 无因次流量过程线无因次流量过程线（iQi/Qm；iti/T）设计流量过程线设计流量过程线 （QiiQm；tiiT)本章小结：本章小结：（1 1）了解小流域设计暴雨、设计洪水的特点与估了解小流域设计暴雨、设计洪水的特点与估算方法。算方法。（2 2）初步掌握推理公式的概化假定、基本形式、初步掌握推理公式的概化假定、基本形式、计算公式和计算方法。计算公式和计算方法。（3 3）会进行推理公式中的参数选择和应用。会进行推理公式中的参数选择和应用。（4 4）掌握小流域设计洪峰流量的计算。掌握小流域设计洪峰流量的计算。（5 5）了解经验公式法推求设计洪峰流量、概化多了解经验公式法推求设计洪峰流量、概化多边形法推求设计洪水过程的基本思路和方法。边形法推求设计洪水过程的基本思路和方法。