小流域暴雨洪峰流量计算专业知识讲座.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,推理公式法,推理公式法以暴雨形成洪水的成因分析为基础，同时考虑影响洪峰流量的主要因素,建立理论模式，并利用实测资料求得公式中的参数。,6.2.1 暴雨损失及分类,暴雨损失指降雨过程中由于植物截留、蒸发、填洼和下渗而损失的水量。一次降雨损失，主要表现为下渗损失。,6.2 设计净雨量的推求,下渗的物理过程及作用力,6.2.2 下渗,渗润阶段,渗漏阶段,渗透阶段,分子力、毛管力、重力,毛管力、重力,重力,下渗曲线和下渗量累积曲线,下渗率或下渗强度,下渗能力,下渗曲线和下渗量累积曲线,初始下渗率和稳定下渗率,随着土壤含水量的持续增加，下渗率不断降低。当下渗仅靠重力作用时，达到稳定状态，此时的下渗率称,稳定下渗率,。,影响一次降水下渗过程的主要因素，有,降雨强度及历时、土壤含水量、土壤构成情况,等。此外，地表坡度与糙率、植被及土地利用状况对下渗亦有影响。,下渗过程可用各时段下渗量,F,（mm）和各时刻下渗率,f,(mm/h)表示。,在充分供水条件下，下渗率的变化规律，也可用数学公式表示，如常用的,霍顿公式,：,f,t,=（f,0,f,C,）e,-t,+f,c,式中，,f,t,t,时刻的下渗率；,f,0,初始下渗率；,f,c,稳定下渗率；,递减指数；式中,f,0,、f,c,及,都是反映土壤特性的参数，只能根据实验资料推求。,t,f,c,f,o,f,c,f,t,=f,c,+(f,o,-f,c,)e,-t,霍顿下渗曲线,F,6.2.3 设计净雨量的推求,初损后损法,径流系数法,相关法,水量平衡法,初损后损法,:,是一种下渗曲线法的简化的方法。它把实际的下渗过程简化为初期损失和后期损失。产流前的损失量称为初期损失，产流后的损失量称为后期损失。,损失参数,是指产流历时,tc,内的平均损失强度。,降雨过程与入渗过程示意图,R=P-I,0,-ft,c,6.3 流域汇流,流域上各点的净雨，经过坡面汇入河网，再由河网流达出口断面，总称汇流。从坡面和土壤表层汇入河网的，称为坡面汇流，其历时较短，一般只有几十分钟至几小时；另一部分渗入地下，经由地下途径注入河网的，称为地下汇流，历时可长达几天或几十天。等流时线法适用于地表径流（包括壤中流）的坡面汇流和河网汇流。,6.3.2,等流时线原理,一、等流时线 等流时线是在流域上勾绘的一组等值线，每条等值线上各点的水质点，将同时到达出流断面。两条等流时线间的面积称为等流时面积，按顺序用,、,、,表示，其汇流时间分别等于,t,1,t,、,t,2,2,t,、,t,3,3,t,。,2,3,4,5,t,2,t,3,t,4,t,5,t,流域出口断面流量的计算,出流断面在第,i,时段出流量是由第一块面积,上的本时段净雨，第二块面积,上一时段净雨等所合成的:,式中，,r,i,第,i,时段地面净雨强度。,时段(h),地面净雨h,s,(mm),等流时面积,(km,2,),部分流量Q(m,3,/s),h,1,=5mm,h,2,=28mm,h,3,=44mm,h,4,=3mm,Q,(m,3,/s),(1),(2),(3),(8),(7),(6),(4),(5),0,3,3,6,21,9,18,12,15,24,6,9,5,28,44,3,58,120,130,115,82,60,24,0,0,0,0,0,0,27,56,60,53,38,11,150,311,337,298213,156,62,236,489,530,469,334,244,98,16,33,36,32,23,17,7,27,206,608,895,899,745,533,329,114,7,二、讨论,1、降雨分布不均匀问题 实际降雨在流域面上分布可能是不均匀的。如果能求出 各等流时面积上的时段平均雨量，计算精度可提高。2、流速变化问题 若流速大小随流量而变，等流时面积就不是恒定数值，使计算结果与实际情况存在差别，一般情况是以峰为准，采用使洪峰流量误差最小的流速数值作为绘制等流时曲线的依据。,3、河槽调蓄问题 按照等流时线的假定，同一等流时线上水量同时到达出流断面，但由于各干、支流之间的干扰，漫滩影响，断面流速分布不均等原因，使这种假定不符合实际，而是高速质点先到，低速质点后到，又按假定，各等流时面积之间没有水流交换，只有先后次序之别，实际上是快速和慢速质质点互相混杂，严格的面积出流次序是没有的。这就是等流时线未考虑河槽的调蓄问题。因此，等流时线方法只宜用于小流域，因为河槽调蓄作用小。,6.3.3 不同净雨情况下的径流过程,m,i,f,q,1,q,2,q,3,q,4,Q,Q,m,1,i,1,f,1,i,1,f,1,i,1,f,1,=if,2,i,2,f,2,i,1,f,2,i,2,f,1,i,1,f,2,+i,2,f,1,=2if,3,i,3,f,3,i,1,f,3,i,2,f,2i,3,f,1,i,1,f,3,+i,2,f,2,+i,3,f,1,=3if,iF,4,i,4,i,2,f,3,i,3,f,2,i,4,f,1,i,2,f,3,+i,3,f,2,+i,4,f,1,=3if,iF,5,i,3,f,3,i,4,f,2,i,3,f,3,+i,4,f,2,=2if,6,i,4,f,3,i,4,f,3,=if,全流域汇流,tc,Q,m,=KiF,m,i,f,q,1,q,2,q,3,q,4,Q,Q,m,1,i,1,f,1,i,1,f,1,i,1,f,1,=if,2,i,2,f,2,i,1,f,2,i,2,f,1,i,1,f,2,+i,2,f,1,=2if,iF,tc,3f,3,i,1,f,3,i,2,f,2,i,1,f,3,+i,2,f,2,=2if,iF,tc,4,i,2,f,3,i,2,f,3,=if,部分流域汇流,tc,Qm=KiF,tc,=Kif,m,6.3.4 暴雨洪峰流量公式,结论：,1t,c,Q,m,=Kif,m,2t,c,Q,m,=KiF,_,_,6.4 暴雨洪峰流量的推理公式,基本原理:,推理公式是从成因概念出发,认为降落在流域上的暴雨经过产流和汇流,按等流时线的原理,形成流域出口的洪峰流量。,基本假定：,a)设计暴雨与损失时间和空间分布均匀。,b)设计暴雨与设计洪水同频率。,c)流域汇流符合线性规律。,c)流域汇流面积随汇流时间的增加而均匀增加。,得：,Q,m,0.278,iF t,c,Q,m,0.278,iF,tc,t,c,用平均雨强表示,Q,m,0.278（i,）F t,c,Q,m,0.278（i,tc,）F,tc,t,c,F,F,tc,t,c,t,c,F,tc,F,=,f,f,_,_,消除,F,tc,Q,m,0.278,（i,tc,）,t,c,Q,m,0.278,（i,）,F t,c,t,c,F,f,f,暴雨公式,代入得,Q,m,0.278,（）,F t,c,Q,m,0.278,（）,t,c,tc,F,f,f,3推理公式参数估算,（1）暴雨参数,A、n,方法1：查等值线图或水文手册,方法2：若已知24小时设计雨量P,24p,，可根据 查出的n代入暴雨公式反推A：,P,tp,A t,1n,P,24p,A,24,1n,AP,24p,24,n1,（2）损失参数,方法1：查区域或流域水文手册,方法2：计算公式,可以证明,（1-n,）n,（3）净雨历时t,c,证明:,瞬时雨强,i=,时,t=t,c,代入得证,当,（4）流域汇流时间,出口概化为三角形，取,1/3；,1/4代入上式得,汇流参数m的取值：,方法1：查水文手册,方法2：由实测流量资料反推：,（5）,方法3：采用经验公式，如,Q,m,0.278,（）,F t,c,Q,m,0.278,（）,F,t,c,(4)设计洪峰,Q,m,采用试算或图解法联立求解。,t,c,f,f,【算例】,湘江支流某地欲修建一座水库，地点位于北纬28以南，集水面积2.93km,2,，干流长度2.56km，干流坡度0.033。推求坝址处百年一遇的洪峰流量。,由湖南省小型水库水文手册雨量参数图，查算得流域中心点,120mm；,C,v,0.4；,C,s,/,C,v,3.5；,n,2,0.76；,n,1,0.62,按,C,s,3.5,C,v,1.4，查离均系数表得,1%,3.27,计算得,P,24，1,（,1%,C,v,1）,120（0.43.271）,277（mm）,A,1,P,24，1,/,t,1-,n,2,277/24,1-0.76,129（mm/h）,（2）损失参数,由 等值线图,查得流域中心,（3）净雨历时t,c,t,c,（1-n）A,/1n,（10.76）129/2.010.76,36.8 h,2 mm/h,f,（4）流域汇流参数,L,/,S,1/3,F,1/4,2.65/0.033,1/3,2.93,1/4,6.31,0.54,0.15,0.546.31,.15,0.71,(5)设计洪峰,Q,m,的试算,将结果代入推理公式得,3.235,mp,0.25,（1）,mp,105.12.39 tc （2）,mp,189.71 tc （3）,试算：,假设,mp,100 代入（1）1.023,1.023 代入（2）,101.7,假设,mp,101.7 代入（1）1.019,1.019 代入（2）,mp,102,设计洪峰流量,mp,102,/,