洪水计算
中小河流洪水计算方法
中小河流洪水计算方法洪水是水文气象学中一项重要的研究内容。
中小河流洪水的计算方法主要是基于洪水频率分析、经验公式、及物理模型。
下面将分别介绍这三种方法。
一、洪水频率分析洪水频率分析是一种常用的计算中小河流洪水量的方法。
其基本思想是利用洪水频率和流量之间的统计关系，以得出一个特定流量的洪水频率。
这里的流量是指河水在一定时间内流过某一地点的水量。
洪水频率分析通常需要以下步骤：1.收集流域的观测资料，如流量、降雨等。
2.根据历史记录绘制流量-频率曲线，利用该曲线确定某一频率下的洪水流量。
3.利用统计学方法推算其他未观测频率下的洪水流量。
洪水频率分析的主要缺点是需要大量的观测资料，并且不适用于特殊环境下的中小河流。
二、经验公式经验公式是一种简化的计算中小河流洪水量的方法。
通常基于历史上观测数据编制出来，其计算过程简单但精度较低。
下面列出两种常用的经验公式：1.范氏公式：Q=P×K该公式利用设计暴雨P和经验系数K来计算设计洪水流量Q。
其中，设计暴雨一般根据历史流量数据和气象记录来计算，经验系数则可以根据不同的环境进行调整。
2.杨氏公式：Q=C×D×(L×H+K)该公式是根据单元面积产流量与径流面积的关系而得出的。
由于径流的计算与地形、地貌、水文条件等有关，所以该公式中的C、D、L、H、K都需在实地调查中测量并推算。
三、物理模型物理模型是一种用物理原理构建的计算中小河流洪水量的方法。
主要通过对水动力学理论和水文测量数据的分析，在河道中设计特殊的测流设备来求解。
物理模型计算精度高且不依赖于历史数据，但需要昂贵的实验装备和大量的实地调查。
总结中小河流洪水计算方法主要有洪水频率分析、经验公式和物理模型等。
不同的方法有其适用的范围和精度，根据具体情况选择合适的方法进行计算。
同时，中小河流洪水预报是洪水计算的重要应用领域，它可以帮助地方政府和灾害机构做好洪水安全管理工作。
防洪工程常用计算公式
(式中：Qm设——洪水设计流量；Fs——设计控制面积；Fz——附近典型水文站的控制面积；Qmz——水文站的标准流量。)
⑵经验公式设计洪水：经验公式有两种计算公式。
一是洪水面积相关法：Qm=KnFn
(式中：Qm——洪水设计流量；Kn——不同重现期的8个洪水频率系数和不同分区的6个地形系数，洪水设计计算系数是28-48个系数；Fn——控制面积，F上面的n是面积系数。面积系数是12-24个，根据地形地貌状况确定。这种计算方法在1000平方公里内可以应用，超过1000平方公里控制面积慎用。在《XXX水文手册》里面可以查到。)
洪水的类型：洪水的类型一般分为六种，一是暴雨洪水，暴雨洪水又分为山洪和泥石流两种。二是融雪洪水，三是冰川洪水，四是冰凌洪水，五是雨雪混合洪水，六是溃坝洪水。
洪水分级：根据国家《水文情报预报规范》，按洪水重现期的大小，把洪水分为常见洪水（8-10年一遇）、较大洪水（10-50年一遇）、大洪水（50-150年一遇）、特大洪水（大于50年一遇
明渠等速流洪水的类型和水力计算要素：
①梯形断面的过水断面面积计算公式：ω=（b+mh）h
(式中：ω——过水断面面积，单位：平方米；b——底宽，单位：米；h——水深，单位：米；m——边坡系数，表示斜坡的垂直距离每增加1米，则水平距离相应增加m米；)
过水断面宽度计算公式：B=b+2mh
⑷蓄满产流：年降雨量充沛，地下水位高，包气带土层不厚，下层容易常达田间持水量，缺水量不大，不容易形成超渗产流，在土壤缺水量满足后全部产生径流的蓄流方式，称为满蓄产流。
⑸汇流过程：降雨或者溃坝形成的洪水，从产生的地点到流域出口断面的汇集过程，称为汇流过程。也可以称为流域汇流。流域汇流分为坡地汇流和河网汇流两个阶段。
洪水计算(推理公式法)
P=00
1.32
33.93
1.80
67.87
2.40
135.74
2.94
271.48
3.78
407.21
4.80
542.95
5.93
644.76
7.19
678.69
8.39
644.76
9.77
542.95
11.81
407.21
14.81
271.48
19.66
135.74
25.18
1.998 2.121 2.305 2.734 2.118 2.212 2.335
499.41 411.02 320.79 194.33 489.36 405.92 317.23
Qm
4.73 4.50 4.23 3.73 4.70 4.49 4.22
验算
ψ
τ
τn3
Qp
0.045936341 0.052548381 0.061999459 0.086334157 0.046416195 0.052274533 0.061536412
Htp
380.79 306.67 232.49 137.59 335.79 281.41 225.67
t=1-6h
Qp
499.41 411.02 320.79 194.33 489.36 405.92 317.23
Wp（万m ³）
1376.06 1094.70 819.68 479.04 1154.25 954.94 755.85
-0.274557823 3.0716779 -0.275104022 3.1915656 -0.275803928 3.3439505 -0.278095567 3.6870571 -0.276682603 3.065531 -0.276322519 3.1814113 -0.277180269 3.3635863
防洪工程常用计算公式
防洪工程常用计算公式2010-8-28 强新泉摘自新浪强新泉的博客在抗洪抢险中，经常遇到一些技术问题，也就是暴雨、洪水、河道、水库的设计洪水、校核洪水、河道过洪能力计算问题，本人把一般常用的水利水电工程计算公式摘录如下，以供大家在抗洪抢险中参考、探讨：㈠暴雨洪水设计⑪暴雨设计：暴雨：12小时降雨量达到30毫米或者24小时降雨量达到50毫米时称为暴雨。
每小时以内的降雨量达到20毫米也称为暴雨。
设计暴雨的计算公式：①设计点雨量计算公式：Htp=KpHt(式中：Ktp——设计点雨量；Kp——皮尔逊曲线值；Ht——最大雨量均值；t——欲求时间；)②设计面雨量计算公式：Ht面=atHt（式中：Ht面——设计面雨量；at——暴雨线性系数；Ht——设计历时点雨量；at、bt——暴雨线性拟合系数；）③暴雨系数计算公式：at=（式中：at、bt——线性拟合参数；F——流域面积；）④多年平均径流量计算公式：Wp=1000yF(式中：Wp——多年平均径流量；y——多年平均径流深；F——流域面积；)⑤设计频率年径流深计算公式：yp=yKp(式中：y——多年平均径流深；Kp——频率模比系数；)⑥多年平均年径流系数计算公式：α=y/x =W/1000Fx（式中：α——多年平均年径流系数；y——年径流深；x——多年平均降雨量；）⑫洪水设计：①洪水特征：一般常用洪峰流量、洪水总量、洪水过程线三个要素表示。
洪水设计的概念：一次降雨形成的洪水过程线，反映洪水的外形，过程线上的最大值就是洪峰流量，用Q表示。
洪峰最高点就是洪峰水位，用Z表示。
洪水过程线和横坐标所包围的面积，经过单位面积换算求得，就是洪水总量，用W表示。
洪水过程线的底宽是洪水总历时，用T表示。
从开始涨水到洪峰流量的历时称为涨水历时，用t1表示。
从洪峰到洪水下落到终止的历时称为落水历时，用t2表示。
洪水总历时等于涨水历时和落水历时之和。
即T=t1+t2。
一般情况下，一次降雨形成的洪水过程称为单式洪水过程。
水文学设计洪水计算
灌溉 面积 (104 亩)
150 150 ~ 50 50 ~ 5 5 ~ 0.5
0.5
GB50201-94《防洪标准》，1995年1月1日起实施
水电站装 机容量 (104KW)
120 120 ~ 30 30 ~ 5
5~1 1
其次根据工程的等级、作用和重要性确定建筑物 的级别（1～5）：
工程等别
重大城镇 重大工业区 >500 重要城市 重要工业区 100~500
1~0.33 2~1
100~300 50~100
中等城市 中等工业区 2~100
5~2
20~50
一般城市 一般工业区 5~10
10~5
10~20
第二类防洪标准:
按水利水电工程的等级确定设计洪水：
首先根据工程规模、效益和在国民经济中的重要性， 确定水利水电枢纽工程等级（如下表所示）：
设计洪水有二个待解决的问题：
1) 按什么标准（设计标准）来选择设计洪水； 2) 确定标准后，如何确定设计洪水的三要素。
对于第一个问题： 设计标准：
一般按工程规模、工程重要性及社会经济 等综合因素，来确定不同的频率洪水作为设计 标准。
1） 防洪设计标准
防洪设计标准：
▲ 第一类：为保障防护对象免除一定洪水 灾害的防洪标准；
2）推求设计洪水的途径：
有以下四种方法： 由流量资料推求设计洪水; 由暴雨资料推求设计洪水; 由水文气象资料推求设计洪水; 利用暴雨等值线图和一些简化公式 估算设计洪水
10. 3. 1 由流量资料推求设计洪水
当设计流域具有一定数量(n30)的实测洪水 资料时，可采用该法推求设计洪水，其推求的思 路和步骤大体与推求设计年径流类似：
洪水资料的审查，以保证资料的可靠性、 一致性和代表性；
设计洪水分析计算
设计洪水分析计算1、洪水标准依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL44-2006），确定该工程等级为五等，按20年一遇洪水标准设计,200年一遇洪水校核。
本水库上游流域面积为1。
6平方千米,属于小于30平方千米范围,按《山东省小型水库洪水核算办法》(试行）进行洪水计算.2、设计洪水推求成果1、基本资料流域面积F=1.6平方公里，干流长度L=2。
1千米，干流平均比降j=0。
02.根据山东省小型水库洪水核算办法，查《山东省多年平均二十四小时暴雨等值线图》,该流域中心多年平均二十四小时暴雨H24=85毫米。
该水库水位、库容关系表如下：设计溢洪道底高程177.84米，相应库容23。
29万立米。
2、最大入库流量Q m计算（1）、流域综合特征系数K按下式计算K=L/j1/3F2/5（2)、设计暴雨量计算查《山东省最大二十四小时暴雨变差系数C v等值线图》，该流域中心C v=0.6，采用C s=3.5C v应用皮尔逊3型曲线K p值表得，20年一遇K p=2.20，200年一遇K p=3。
62，则20年一遇最大24小时降雨量H24=2。
2*85=187毫米，200年一遇最大24小时降雨量H24=3.62*85=307.7毫米。
(3）单位面积最大洪峰流量计算经实地勘测，该工程地点以上流域属丘陵区,查泰沂山北丘陵区q m- H24—K关系曲线，得20年一遇单位面积最大洪峰流量及200年一遇单位面积最大洪峰流量q m。
(4)洪水总量及洪水过程线推求已算得20年一遇最大24小时降雨量H24=187毫米及200年一遇最大24小时降雨量H24=307。
7毫米，取其75%为P .设计前期影响雨量P a取40毫米，计算P+P a，查P+P a与设计净雨h R关系曲线,得20年一遇及 00年一遇h R。
洪水总量按下式计算W=0。
1*F*h R，由此可计算得20年一遇及200年一遇洪水总量W。
将洪水过程概化为三角形，洪水历时按下式计算T=W/1800Q m.3、调洪计算成果已知水位-库容关系曲线,溢洪道泄流按宽顶堰计算，泄量q=1.5Bh3/2，起调水位与溢洪道底齐平，以上计算，由计算机软件模拟图解法计算.计算成果见下图：图 1 桐峪沟水库20年一遇调洪计算图并将该成果列如下表：桐峪沟水库防洪调洪成果表图错误!未定义书签。
洪水频率计算(规范方法)
附录A 洪水频率计算A1 洪水频率曲线统计参数的估计和确定A1。
1 参数估计法A1。
1。
1 矩法。
对于n 年连序系列,可采用下列公式计算各统计参数： 均值∑==ni i X n X 11 （A1）均方差 ∑=--=ni i X X n S 12)(11或 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=∑∑==n i n i i i X n X n S 1212)(111 （A2）变差系数XSC v =(A3）偏态系数3313)2)(1()(vni i s C X n n X X n C ---=∑=或 3313112132)2)(1()(23vn i ni i ni i ni i i sC X n n n X X X n X n C --+⋅-=∑∑∑∑==== （A4)式中 X i —-系列变量（i=1，…，n ）; n —-系列项数。
对于不连序系列,其统计参数的计算与连序系列的计算公式有所不同。
如果在迄今的N 年中已查明有a 个特大洪水(其中有l 个发生在n 年实测或插补系列中)，假定(n-l)年系列的均值和均方差与除去特大洪水后的（N —a)年系列的相等,即l n a n l n a N S S X X ----==,，可推导出统计参数的计算公式如下：)(111∑∑+==--+=nl i i a j j X l n a N X N X （A5）⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+--=∑∑++==n l i i a j jv X X l n a N X X N XC 1212)()(111 （A6）331313)2)(1()()(vn l i ia j j s C X N N X X l n a N X X N C --⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+-=∑∑+== （A7） 式中 X j ——特大洪水变量(j=1,…,a ）；X i ——实测洪水变量(i=l +1，…，n ）。
A1。
1。
2 概率权重矩法。
概率权重矩定义为⎰=10)(dF x xF M j j j=0,1，2，… （A8）皮尔逊Ⅲ型频率曲线的三个统计参数不能用概率权重矩的显式表达。
洪水总量的计算方法
洪水总量的计算方法一、洪水总量计算方法的基本概念哎呀，小伙伴们，洪水总量这个概念呢，简单来说就是一场洪水从开始到结束总共的水量啦。
这就像是你去接水，从开始放水到接满了，那桶里的水总量就是类似洪水总量的概念哦。
二、计算洪水总量的常见方法1. 流量过程线法这是个挺常用的办法呢。
咱们先得知道洪水的流量随时间的变化情况，就像看一个人跑步速度随时间的变化一样。
然后把每个时间段的流量乘以这个时间段的时长，再把这些乘积都加起来，就得到洪水总量啦。
比如说，第一个小时流量是10立方米每秒，那这一个小时的水量就是10乘以3600秒（因为1小时 = 3600秒），就得到这一个小时的水量啦。
然后按照这个方法把整个洪水过程的每个时间段都算好再加起来。
2. 降雨径流关系法这个方法呢，是根据降雨和径流之间的关系来计算洪水总量的。
一般来说，下了雨之后，一部分雨水会渗入地下，一部分会变成径流流走，变成洪水的那部分径流就是我们要关注的。
我们要先找到这个地区降雨和径流之间的关系公式或者曲线，然后根据降雨量来计算径流量，也就是洪水总量啦。
不过这个方法有点麻烦的是，不同地区的降雨径流关系可能差别很大，所以得找到适合咱们计算地区的关系才行。
3. 单位线法单位线就像是一把特殊的尺子。
它是在特定的流域条件下，单位时间内单位净雨深所产生的地表径流过程线。
我们可以根据这个单位线，再结合实际的净雨情况，来计算洪水总量。
比如说，我们知道了单位线对应的流量过程，然后乘以实际的净雨深度，再做一些调整，就可以算出洪水总量了。
三、影响洪水总量计算准确性的因素1. 数据准确性这可是很关键的一点哦。
如果我们测量流量或者降雨量的数据不准确，那算出来的洪水总量肯定就不对啦。
就像你做菜，如果盐的量称错了，菜的味道肯定就不对了。
所以测量设备要准确，测量方法也要科学。
2. 流域特性不同的流域有不同的特性，像地形啊、土壤类型啊、植被覆盖啊，这些都会影响洪水总量的计算。
比如说，植被覆盖率高的流域，雨水被植被截留和下渗的就多，洪水总量可能就相对小一些。
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雨
（七）
量
位 置 及
H12-H6=
30.5863724
（八）
所
（九）
占
百
（十）
分
H24-H12 34.89182383
数
（十一）
Ht
（十二）
R总
（十三）
初
R上=0.7R总
（十四）
三、设计净雨过程的计算
1、查图四十知该流域属产流分区第
1
区，得 I0=
30
2、扣除初损I0，得上表中（十三）栏时段净雨深（即径流深R总）
18
19
20
21
22
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
14
15
16
17
18
19
20
21
22
21
22
23
24
合计
126.9
49.6
40.8
16.9 14.6
5.169097 4.46561
30.6
14.9
7.9
5.198882 2.756454 34.9
5.2
4.5
5.2
2.8
281.7
5.2
4.5
5.2
2.8
0.147 0.092
Qi~t
0.00
0.70
1.07
0.53 0.33
Q0~t
0.0078
0.0156
0.0234 0.0312 0.039
Qi+Q0
0.01
0.72
1.09
0.56 0.37
五、设计洪水总量的计算
W总=
2
万m3
0
0.196
0.299
0.147
0.092
0.071
0.056
0.046 0.035 0.025 0.018 0.012 0.003
c、列表计算设计暴雨的时程分配
将表（三）概化雨型时程分配的百分数，抄于（计表一）中（二）、（四）、（六）、（八）、（
二十四小时降雨时程分配表
时段
（一）
1
2
设
（二）
计
H1=
126.9380651
2
（三）
4
小 时 降 雨
H3-H1=
49.5552459
（四） （五）
各
时
（六）
段
H6-H3= 40.79544282
5.322029
4.6
7.0
9.7
16.0 24.8 126.9 24.8 15.1
5.3
4.6
6.6
9.7
16.0 24.8 126.9 24.8 15.1
5.3
3.2
6
6.8
11.2 17.3 88.9 17.3 10.6
3.7
14
合计
0.7 176.5
176.5 12.6
14
15
16
17
0.196
0.299
0.147 0.092
Qi~t
0
0.702362782 1.071461591 0.526772 0.32968
b、地下径流过程的计算
地下径流深R下=
75.7
Qm地=
0.109698477 0.007835606
设计洪水过程线计算表
△t
0
1
2
3
4
Qm/∑Qi
0
0.196
0.299
二十五 得n3= 0.81
四）、（六）、（八）、（十）栏相应时段栏内，即可算出二十四小时暴雨的时程分配，如下表：
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13.2
4.037401
2.6
3.5
4.4
7.9
9.6
13.2 17.6 18.4
0.907187 1.221214 1.53524 2.756454 3.349615 4.605721 6.140961 6.420096
则Qm1=
1.07274084
m3/s
那么τ1=
2.227946185
采用上述公式试算直到假设的t=算出的τ为止。
B、洪水过程线的推求
a、用径流分配系数法求地面径流过程
时段地面径流总量∑Qi=
3.583483584
Qm/∑Qi=
0.299356985
地面径流过程Qi~t表
△t
0
1
2
3
4
Qm/∑Qi
0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.00
0.70
1.07
0.53
0.33
0.25
0.20
0.16
0.13 0.09 0.06 0.04 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5
6
7
8
0.071 0.056 0.046 0.035
0.25 0.20 0.16 0.13
0.0468 0.0546 0.0624 0.0702
0.30 0.26 0.23 0.20
9 0.025 0.09 0.078 0.17
10
11
12
13
0.018 0.012 0.003
0
0.06 0.04 0.01 0.00
0.0858 0.0936 0.1014 0.1092
0.15 0.14 0.11 0.11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
100
126.9381
50
50
24.77762
24.77762
23.7 39.3
37
9.66852 16.03261
15.09431
15.1 22.8
17.4
4.618542 6.973693
3、求时段地表径流深R上，R上=R总*Ψ（Ψ值查表（十一））为所求的设计净雨过程R上~t，即上
四、用推理公式求百年一遇的设计洪水
1、图解试算法
A、求净峰流量Qm及汇流时间τ
a、根据θ=
4.989697909
查图四十一中平均线或用图中公式计算m=
b、列表计算Rt/t根据上表第（十四）栏，自最大时段净雨开始，向前后相邻时段连续累加得下表中
时段净雨强度计算表
时段（τ）
（一）
1
2
3
4
R上 大至小（前后相邻）
（二）
88.9
17.3
17.3 11.2
∑R上
（三）
88.9
106.2
123.5 134.7
Rt/t
（四）
88.9
53.1
41.2 33.7
c、点绘Rt/t~t关系曲线图，见CAD图纸
d、用试算法求Qm和τ2
设t1=
2.2
查Rt/t~t关系图得(Rt/t)1= 52.86 mm/h
1-6小时用： 6-24小时用：
Ht=H24*24n3-1*6n2-n3*t1-n2 Ht=H24*24n3-1*t1-n3
a、根据H24面和F值查图
二十四
得n2=
0.7
查图
b、求出1、3、6、12小时的面暴雨
H1
126.9380651
H3
176.493311
H6
217.2887538
H12
247.8751262
1.09
0.56
0.37
0.30
0.26
0.23
0.20
0.17
0.15 0.14 0.11 0.11 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
111
mm,
平方公里，查图 十六 得a= 0.999
一、已知条件
地理位置：
东经
北纬
112度32分 25度20分
流域集雨面积F
河长L 干流平均坡降
0.073
0.39
0.0034
二、设计暴雨的查算
1、求50年一遇二十四小时点暴雨
根据工程地理位置查图三得流域中心年最大二十四小时点雨量均值H，24点=
查图四得CV=
0.54
由设计频率P= 则50年一遇点雨量
2% H24点=
0.01
0.02
0.02
0.03
0.04
0.05
0.05
0.06
0.07
0.08 0.09 0.09 0.10 0.11 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.01
0.72
和Cs=3.5CV 查表(二)得 KP=
H，24点*KP=
283.05
mm
2、求百年一遇二十四小时面暴雨
2.55
由图一知该流域属暴雨一致区第
1
区。依据F= 0.073 平方公里，查图
50年一遇面雨量H24面=H24点*a=
282.77
mm
3、求设计暴雨二十四小时的时程分配
按以下公式，推求1-24小时各种历时的暴雨