小流域暴雨洪峰流量计算ppt课件
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第6章_小流域暴雨洪峰流量的计算

6.2 设计净雨量的推求
6.2.1 暴雨损失及分类 暴雨损失:降雨过程中由于植物截流、蒸发、填洼和下渗而损失的 水量。 植物截流:降雨发生后,部分雨水首先被植物的叶茎拦截,其拦 截量对一次降雨影响不大。 蒸发量:本次降雨落到地面然后蒸发或在洼地蓄水体表面上蒸发 的那部分水量,可忽略不计。 填洼:雨水被地面凹坑或洼地拦蓄的现象,在一般地形下,损失 不大,但如果地形特殊或有大量人工蓄水工程,填洼量要另行考虑。 下渗:雨水从地面渗入土壤中的现象,是降雨损失中的主要因素。
第6章 小流域暴雨洪 峰流量计算
内 重 难
容: 6.1 小流域暴雨洪水计算的特点 6.2 设计净雨量的推求 6.3 流域汇流 6.4 暴雨洪峰流量的推理公式 6.5 地区性经验公式及水文手册的应用 点: 下渗曲线与下渗累积曲线; 等流时线原理; 暴雨洪峰流量的推理公式; 点: 暴雨洪峰流量的推理公式;
推理公式法
经验公式法 综合单位线法 水文模型法
推理公式 • 也称半理论半经验公式,着重推求设计洪峰流量。 • 以暴雨形成洪水的成因分析为基础,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参数。 • 其计算成果有较好的精度。 地区经验公式 只推求洪峰设计流量,它是建立在某地区和邻近地区的实测洪水和调查 洪水资料的基础上,探求地区暴雨洪水经验性的规律,使用上有一定的 局限性。 推导计算公式时,重点分析: 1)暴雨强度 2)暴雨损失 3)流域汇流
6.1 小流域暴雨洪水计算的特点
小流域暴雨洪水的应用范围: 小流域面积上的排水建筑物;
城市厂矿中的排水管渠;
厂矿地区的排洪渠道; 铁路和公路的桥梁和涵洞; 立体交叉道路的排水渠道; 广大农村中众多小型水库的溢洪道
小流域设计洪水PPT课件

数地区n与P无关,在 t=1h的前后发生变化,
SP=0.1%
记t<1h为n1,t=124h为
SP=1%
n2。n1、n2各地不同,
各省(自治区、直辖市)
已根据各自分析的n1、
n2绘成了等值线图或分
1h
lg t
区查算图。
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12
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频率为P、历时为 t 的暴雨量: x t , P a t , P t S P t 1 n( m ) m ( 1 2 ) 0
制。例如:水利部门 F ≤ 200 km2 ,公路交通部门F ≤
100 km2 。小流域设计洪水计算,与大中流域相比,
有自己的特点,因此水文学上常常作为一个专门的问
题进行研究。小流域设计洪水计算的主要特点是:
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2
① 绝大多数小流域都没有水文站,即缺乏实测径流资 料,甚至降雨资料也没有。
② 小流域面积小,自然地理条件比较单一,拟定计算 方法时,允许作适当的简化,即允许作出一些概化性 假定。例如假定短历时设计暴雨时空分布均匀等等。
③ 小流域分布广、数量多。因此,所拟定的计算方法, 在保证一定精度的前提下,力求简便。
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3
④ 小型工程一般对洪水的调节能力较小,工程规模主 要受洪峰流量控制,因此,小流域设计洪水,主要推 求设计洪峰流量,对洪水过程线的要求低,一般采用 概化过程线。
小流域设计洪水的计算方法很多,如:推理公式
法、地区经验公式法、历史洪水调查分析法和综合单
at, PS tn P
(1 01)
式中,at,P :历时为t,频率为P的平均暴雨强度, mm/h;
2021
10
第六章 小流域设计洪峰流量的计算

不同时段雨强频率曲线
雨强(mm/min)
4 在绘制好的雨强频率(次频率)曲线上读取不同频率
(次频率)不同历时的雨强t1,=5 m并in将频率(次频率)换算成
重现期制成i-t-T关系表
t2=10 min
t3=15
t4=20
5 根据雨强-历时-重现期关系表,在直角坐标纸上点绘
i-t-T相关线,称为暴雨特性曲线P131
3 洪水调查途径:根据洪水调查资料直接选配总体分 布曲线,或采用分区洪峰流量综合频率分布曲线推 求设计流量
本章重点介绍推理公式法(暴雨径流途径),简要介绍 地区经验公式
§6.2 小流域设计暴雨
一 暴雨和设计暴雨
➢ 暴雨标准与流域自然地理条件、流域面积大小和降 雨强度有关
➢ 设计暴雨:据工程设计要求,确定设计频率的一定 时段的暴雨量及其在时间上的分配和地区上的分布
i 1
式中,r为重现期的总项数P134
二 公式i=S/(t+b)n中参数的推求
➢
对
it , P
(t
SP 两边取对数,得 b)n
lg it,P lg SP n lg(t b)
把 lg (t+b)看作自变量,lg it,p作为函数,上式也是一
直线方程式,其中 lg S为截距,n为斜率,所以参数n,
5
小0流.06 域设计暴雨是计算设计时段指定频率p的最大34平
0.04
均暴雨强度,但雨强-历时关系没有频率意义
2
0.02
1
0
0
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
降雨历时t/min
雨强(mm/min)
雨强(mm/min)
4 在绘制好的雨强频率(次频率)曲线上读取不同频率
(次频率)不同历时的雨强t1,=5 m并in将频率(次频率)换算成
重现期制成i-t-T关系表
t2=10 min
t3=15
t4=20
5 根据雨强-历时-重现期关系表,在直角坐标纸上点绘
i-t-T相关线,称为暴雨特性曲线P131
3 洪水调查途径:根据洪水调查资料直接选配总体分 布曲线,或采用分区洪峰流量综合频率分布曲线推 求设计流量
本章重点介绍推理公式法(暴雨径流途径),简要介绍 地区经验公式
§6.2 小流域设计暴雨
一 暴雨和设计暴雨
➢ 暴雨标准与流域自然地理条件、流域面积大小和降 雨强度有关
➢ 设计暴雨:据工程设计要求,确定设计频率的一定 时段的暴雨量及其在时间上的分配和地区上的分布
i 1
式中,r为重现期的总项数P134
二 公式i=S/(t+b)n中参数的推求
➢
对
it , P
(t
SP 两边取对数,得 b)n
lg it,P lg SP n lg(t b)
把 lg (t+b)看作自变量,lg it,p作为函数,上式也是一
直线方程式,其中 lg S为截距,n为斜率,所以参数n,
5
小0流.06 域设计暴雨是计算设计时段指定频率p的最大34平
0.04
均暴雨强度,但雨强-历时关系没有频率意义
2
0.02
1
0
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降雨历时t/min
雨强(mm/min)
第一节 小流域设计洪水计算特点 工程水文学课件

对公式两边取对数:
lg i lg s n lg t
上式为一直线方程式,lgs为截距,n为斜率,在双对 数坐标格纸上以i为纵坐标,t为横坐标,可点汇出一组近 乎平行的直线,在线上量取t=1小时的纵坐标值和斜率值, 即为s和n值。
(1)当t=1小时,转折点的纵坐标即为s;
(2)当t<1时,取n=n1;
设计净雨过程
由暴雨推求设计洪水,一般分产流和汇流两个阶段。
产流——由降雨过程求净雨过程
汇流——由净雨过程求流量过程
利用损失参数μ值的地区 综合规律计算设计净雨法
损失参数μ是指产流历时tc内的平均损失强度
设计净雨过程
(1)i≤μ时,降雨全耗于损失, 不产生净雨;
(2)i> μ时,损失按μ值进行, 超渗部分即为净雨。
效果,一般用水计算小流域设计洪水过程线的方
法有概化过程线法和综合单位线法。
概化过程线
概化过程线是根据实测洪水资料,经过综合分析
和简化而得。概化的线型有三角形、五边形和综
合概化过程线等,一般根据地区涨洪的情况选取。
从概化过程线转换成设计洪水过程线,必须知道
设计洪峰流量和设计洪水总量。
Qmp
W T 9.66 Qm
量。
(1)全面汇流情况
在充分供水条件下,即净雨历时大于汇流时间τ时,净雨产 生后,每一时刻总有一部分面积上的净雨同时汇流到流域出 口断面。此时流域出口断面的最大流量是由t时段的净雨在 全流域面积上形成的,此种情况称为全面汇流。
Qm K (i f )F
i ——平均降雨强度,mm/h;
f ——平均下渗强度,mm/h; F——流域面积,km2;
①把流域中心点雨量作为流域面雨量,无需考虑点面雨量折算 ②由最大1日设计雨量X1日,p推求历时t的设计雨量Xt,p
小流域设计洪水.ppt

典 型 暴 雨 分 配 百 分 比 (%)
占x1 占(x3-x1) 占(x6-x3) 占(x24-x6)
0 4 5 5 7 38 100 62 52 33 15 12 17 9 12 5 5 9 5 5 0
设计暴雨 (mm) (P=1%)
0 3.5 4.4 4.4 6.2 12.6 81.8 20.6 17.6 11.2 5.1 10.6 15.0 7.9 10.6 4.4 4.4 7.9 4.4 4.4 0
点的联线。如图:标有1 、2 、…的虚线( 为单位汇流
时段长)。
等流时面积(isochronic aera):相邻两条等流时线间 的面积 f 。本例:F = f1 + f2 + f3 。
流域上最远点净雨流到出
口断面所经历的时间,称
t t
t f3 f2 f1
为流域最大汇流时间,简
称流域汇流时间,或流域
假定。例如假定短历时设计暴雨时空分布均匀等等。
③ 小流域分布广、数量多。因此,所拟定的计算方法,
在保证一定精度的前提下,力求简便。
④ 小型工程一般对洪水的调节能力较小,工程规模主 要受洪峰流量控制,因此,小流域设计洪水,主要推 求设计洪峰流量,对洪水过程线的要求低,一般采用
概化过程线。
小流域设计洪水的计算方法很多,如:推理公式 法、地区经验公式法、历史洪水调查分析法和综合单 位线法。其中应用最广泛的是推理公式法,它的思路 是以暴雨形成洪水过程的理论为基础,并按设计暴雨 →设计净雨→设计洪水的顺序进行计算。
100 km2 。小流域设计洪水计算,与大中流域相比,
有自己的特点,因此水文学上常常作为一个专门的问
题进行研究。小流域设计洪水计算的主要特点是:
水文学第6章 小流域暴雨洪峰

水文与水文地质学第6章
7
下渗强度过程线
2012-11-2
水文与水文地质学第6章
8
净雨形成过程线
2012-11-2
水文与水文地质学第6章
9
净雨过程线
2012-11-2
水文与水文地质学第6章
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洪水过程线
2012-11-2
水文与水文地质学第6章
11
• 一次降雨过程中,某河道断面的洪水形成 过程如下: • 1.刚下雨时,由于植物截流、土壤下渗等影 响,雨水尚未流入河道,未形成洪水。 • 2.即使是降雨量超过损失量(即净降雨开 始), 雨水已流入河道,但尚未到达该断 面。 • 3.当汇流到达该断面时,该断面的洪水过程 开始。
2012-11-2 水文与水文地质学第6章 17
• 第五时段末, 时刻t=5Δt ,洪水流量Q= Q2 +Q3 +Q4 。 • 第六时段末, 时刻t=6Δt ,洪水流量Q= Q3 +Q4 。 • 第七时段末, 时刻t=7Δt ,洪水流量Q=Q4 。 • 第八时段末, 时刻t=8Δt ,洪水流量Q= 0。
2012-11-2 水文与水文地质学第6章 18
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水文与水文地质学第6章
19
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水文与水文地质学第6章
20
暴雨洪峰流量经验公式
Qmax 0.278
A n
F
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水文与水文地质学第6章
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水文与水文地质学第6章
16
净雨历时tc=汇流时间τ河口断面的汇流过程
• • • •
时序 洪水流量 第一时段开始, 时刻t=0,洪水流量Q=0。 第一时段末, 时刻t=Δt ,洪水流量Q= Q1 。 第二时段末, 时刻t=2Δt ,洪水流量Q= Q1 + Q2 。 • 第三时段末, 时刻t=3Δt ,洪水流量Q= Q1 + Q2 +Q3 。 • 第四时段末, 时刻t=4Δt ,洪水流量Q= Q1 + Q2 +Q3 +Q4 。
《小流域设计洪水》课件

加强监测预警,及时发布洪 水预警信息
提高公众防洪意识,加强防 洪宣传教育
汇报人:
域的防洪能力, 确保防洪安全。
指导防洪工程建 设:设计洪水的 计算结果可以为 防洪工程建设提 供依据,指导防
洪工程建设。
提高水资源利用 效率:通过计算 设计洪水,可以 了解小流域的水 资源状况,提高 水资源利用效率。
保护生态环境: 设计洪水的计 算结果可以为 生态环境保护 提供依据,保 护生态环境。
原理:根据流域降 雨量、径流系数、 汇流时间等参数, 计算单位线
步骤:确定流域降 雨量、径流系数、 汇流时间等参数, 计算单位线
应用:用于小流域 设计洪水计算,确 定设计洪水量
注意事项:确保参 数准确,避免误差 影响计算结果
选取原则:代表性、典型性、可操作性 资料收集:历史洪水资料、气象资料、地形地貌资料、水文地质资料等 资料整理:对收集到的资料进行整理、分析、归纳和总结 计算方法:采用合适的计算方法,如经验公式法、水文模型法等 结果验证:对计算结果进行验证,确保其准确性和可靠性
目标:保障人民生命财产安全,减少洪涝灾害损失,提高防洪减灾能力
措施:加强监测预警,提高应急响应能力;加强基础设施建设,提高防洪能力;加强宣 传教育,提高公众防洪意识
效果:降低洪涝灾害风险,提高社会经济发展水平
修建堤防:加固堤防,提高防洪能力 河道整治:疏浚河道,提高行洪能力 水库建设:建设水库,调节洪水流量 生态修复:恢复植被,提高水土保持能力
洪水风险分析的 目的:评估小流 域洪水风险,为 防洪减灾提供依 据
洪水风险分析的 内容:包括洪水 频率分析、洪水 淹没分析、洪水 风险图绘制等
洪水风险分析的 方法:采用水文 模型、GIS技术、 遥感技术等
第5章小流域洪峰流量的计算

• (4) 设计面暴雨量的时程分配 • 城市雨水管道及小桥孔径的设计,需要确定最大流量,而 最大流量和暴雨或设计暴雨在各时程的分配有着密切的关 系。分区概化时程分配雨型就是对一个水文分区的许多实测 暴雨过程,按暴雨特性,如设计历时中的雨峰个数、主雨峰 位置、各时段雨量占总雨量的比例等进行统计分析,所综合 概括出的反映该区暴雨时程分配主要特征和满足工程设计基 本要求的一种设想的用相对值表示的降雨分配过程。一般以 1、3、6h控制时段,设计暴雨控制在24h内。省(自治区、直 辖市)及有些地区的水文手册中有最大1h、3h、6h及24h设计 暴雨等值线图及概化时程分配雨型。如表5.3便是某省第三水 文分区的概化时程分配雨型。目前各省(自治区、直辖市) 的水文手册或水文图集中均载有此类概化雨型,供缺乏资料 的情况下推求设计暴雨过程时使用。
(2)小流域面积小,自然地理条件趋于单一,拟定计算方 法时,允许作适当的简化,即允许作出一些概化的假定。例 如假定短历时的设计暴雨时空分布均匀。 (3)小流域分布广、数量多。因此,所拟定的计算方法, 在基本保持精度的前提下,将力求简便,一般借助水文手册 即可完成。 小流域设计洪水计算方法概括起来有4种:推理公式法、地 区经验公式法、综合单位线法和历史洪水调查分析法。 在具体设计中采用哪一种方法应根据工程规律与当地条件 决定。若有可能,可采用几种方法计算,并通过综合分析比 较,最后确定出设计洪峰流量。 2.地区经验公式法计算设计洪水过程线 此法只推求设计洪峰流量,它是建立在某地区和相邻地区的 实测洪水和调查洪水这些资料的基础上,探求地区暴雨洪水 经验性的规律,但使用时有一定的局限性。
• [例5.2] 在某省的水文手册中查得: • 某流域的概化时程分配雨型见表5.4,拟在此建一桥涵, 需利用综合瞬时单位线法推求P =1%的设计洪水。 • [解] 应先推求P =1%的设计暴雨过程。 • (1)计算1h、3h、6h、24h流域的设计雨量。 根据该流域中心点位置查该省水文手册得各种历时暴雨的统 计参数 ht 、CV、Cs/CV ,列于表5.3中第2列~4列。 由CV、Cs/CV及P查附录1或附录2,得各种历时暴雨的f1% ht ,1% (1 f1%CV )ht 或代入式(3.27) 或K1% ,代入式(3.25) 中得 ht ,1% K1% ht ,从而算得1h、3h、6h、24h的流域设 计点雨量ht,1% 列于表5.3中第5列。
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(2)建立I0的经验关系
8.3设计净雨量推求—初损后损法
(三)平均下渗率 f 的确定
影响因素:
I0:W0一定, I0越大,fp0越小, f 越小
i 0 : i 0 越大, fp0越大,f 越大
tR: tR越大,f 越小
8.3设计净雨量推求—初损后损法
确定方法: (1)利用实测雨洪资料分析计算 基本过程:
8.2.3 设计暴雨时程分配
设计暴雨总历时:根据流域暴雨特性选择 暴雨控制历时:1、3、6、24h等 方法:同频率放大法 典型暴雨过程:
a. 选择实测降雨过程 b.《水文手册》、暴雨图集:典型分配过程
8.3 设计净雨量推求—初损后损法
初损后损法是一种适用于干旱半干旱地区的产流计算模型。
(一)初损后损法基本原理
8.2 小流域设计暴雨计算
确定:设计标准P;暴雨历时t(<24h)
8.2.1 年最大24h设计暴雨计算(P24,P) 无实测降雨资料情况下的一般流程:
暴雨图集
等值线图
查P1日、Cv
查P24、Cv
P24,P
P1日,P
P24,P
1.1~1.2
8.2.2 不同历时设计暴雨量推求
(1)当1≤t≤24h时,
后损 (mm)
净雨 (mm)
14:00-20:00
5.5
20:00-02:00
176.0
6.11. 02:00-08:00
99.4
08:00-14:00
40.0
14:00-20:00
82.9
20:00-02:00
9.0
合计
419.3
时间(月.日.时)
降雨量 (mm)
6.10. 08:00-14:00 6.5
小流域设计洪水计算主要应用于中、小型水利工程,如小流 域面积上的排水建筑物、小水库;城镇、厂矿周围地区的排 洪渠、防洪工程;铁路和公路的桥梁、涵洞;立体交叉道路 的排水管渠;广大农村中众多的小型水库的溢洪道等 。
小流域设计洪水计算特点
特点一:工程数量多,往往缺乏降雨、流量资料 特点二:小型工程调节能力低,重点计算设计洪峰流量 特点三:计算方法力求简便易行,便于基层技术人员应用
解决问题:已知P~t,I0,f ,
求R~t 一般列表计算
【例8-1】 已知某流域一次暴雨过程如下表所示,已查得该 次暴雨初损为30mm,后期平均下渗能力为2.0mm/h。试 求本次降雨形成的地面径流(净雨)过程。
时段(6h)
1
雨量(mm)
20
初损(mm)
20
后损(mm)
地面净雨(mm)
t0=6+1=7h
t t0 tR t'
8.3 设计净雨量推求—初损后损法
(二)初损I0的确定 主要影响因素:
W0: W0越大, I0越小;
i 0 : i 0 越大, I0越小;
土地利用、季节变化
确定方法: (1)利用实测雨洪资料分析 小流域:起涨点时刻前的累积降雨量; 大中流域:确定各雨量站的汇流时间ti; 计算ti的平均值—该时刻前的降雨量
第八章 小流域暴雨洪峰流量计算
研究对象:小流域暴雨洪峰流量 研究内容:小流域暴雨洪峰流量计算特点;设计净雨 量的推求;流域汇流计算(等流时线法);暴雨洪峰 流量推理公式;暴雨洪峰流量经验公式
8.1 概述
小流域:集水面积不超过数百平方公里,无明确限制。 当地形平坦时,可以为300~500km2以下; 当地形复杂时,有时限制在10~30km2以内; 一般情况下,南方面积较小(水量丰富、地形复杂),而北 方面积较大。
2
3
4
60
105
10
10
10
12 10
40
93
合计 195
30 32
133
4.某流域降雨过程如表 3 所示,已知初损为 12mm,平均后损率为 1.5mm/h,试以初损后损法 计算雨量损失过程和地面净雨过程。
时间(月.日.时) 6.10. 08:00-14:00
降雨量 (mm)
6.5
初损 (mm)
雨强 (mm/h)
1.08
14:00-20:00 5.5
0.92
20:00-02:0002:00-08:00 99.4
16.57
08:00-14:00 40.0
6.67
14:00-20:00 82.9
13.82
20:00-02:00 9.0
小流域设计洪水的计算思路:
设计暴雨
设计净雨
设计洪峰
设计洪水过程
小流域设计洪水计算的常用公式
(1)推理公式法:也称半理论半经验公式,着重推求设计洪 峰流量,以暴雨形成洪水的成因分析为基础,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参数。 其计算成果有较好的精度。
(2)地区经验公式:只推求洪峰设计流量,它是建立在某 地区和邻近地区的实测洪水和调查洪水资料的基础上,探求 地区暴雨洪水经验性的规律,使用上有一定的局限性。
a.选择雨洪资料; b.计算流域面降雨P~t;
c.流量过程分割计算,得∑R、 ∑RS 、∑Rg
d.确定I0; e.采用试算法确定平均下渗率:
fPR tRI0P' P tR t 0I 0t ' P'
8.3设计净雨量推求—初损后损法
(2)建立经验关系
8.3设计净雨量推求—初损后损法
(四)初损后损法产流计算
初损:I0,t0,降雨开始到出现超渗产流时的降雨全部损失 ,包 括初期下渗,植物截留,填洼等。
后损:产流以后损失阶段,包括产流历时tR内的平均下渗能力 f 与产流历时的乘积 tR f 与后期不产流的雨量P’之和。
i>fp:Rs>0 i≤fp:Rs=0 由水量平衡原理,可得:
P
? RI0
? ftR
P'
P t , p A p t 1 n 2 P 2 ,p 4 2 n 2 1 4 t 1 n 2 k p P 2 2 4 n 2 1 4 t 1 n 2
(2)当t < 1h时,
P t , p A p t 1 n 1 P 2 ,p 4 2 n 2 1 4 t 1 n 1 k p P 2 2 4 n 2 1 4 t 1 n 1
(3)综合单位线法 (4)水文模型法
小流域设计洪水计算重点分析的问题
(1)暴雨强度:不同历时设计暴雨强度公式
(2)暴雨损失:包括植物截留、地表填洼、下渗和蒸发。 仅介绍适用于干旱半干旱地区产流计算的初损后损法。
(3)流域汇流:包括坡地汇流和河网汇流,计算方法包括 等流时线法、时段单位线法、瞬时单位线法和地貌单位线法、 推理公式法等。仅讲述等流时线法和推理公式法