[工学]水文学第6章小流域暴雨洪峰流量的计算
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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
水文学第六章
0.278L1 K1 A1S10.35
K2
.5 0.5 0.278L0 F 2
x K1 0.95K 2 计算k1、k2，
r 2.1( K1 K 2 ) 0.06
A2 S 2 3
1
-
查表6.14得Cn，计算n'=nCn，查图6.14、6.15得P1、P
计算洪峰流量Qm
P--一次暴雨的总降雨量，mm；
I 0 --初损量，mm；
f --后损的平均下渗率，mm/h； t c --净雨历时或产流历时，h(或min)。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.3 流域汇流
1、理解和掌握暴雨洪水形成过程，能够分
析一次暴雨过程的下渗曲线与降水曲线的 关系； 2、掌握等流时线相关概念、原理； 3、掌握等流时线法推求暴雨洪峰流量。
2、暴雨损失分类： 植物截留： 蒸发量： 填洼： 下渗：暴雨损失的主要部分是下渗损失。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.2 设计净雨量的推求
二、 下渗 1、下渗的物理过程 按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段： 渗润阶段： 渗漏阶段： 渗透阶段： 2、下渗曲线与下渗量累积曲线 下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中的 水量,记为f，以mm/min或mm/h计。 下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下渗 率。
等各点的连线，称为 等流时线。 共时径流面积 ： 等流时线与流域分水线
所构成的面积。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.3 流域汇流 断面流量：
设一次降雨：净雨深为R （mm）；净雨强度i = R/ Δt （mm/h）
R Qi K f i Kif i t
k——单位换算系数，当流量Q 以m3/s计， h 以mm计，
K2
.5 0.5 0.278L0 F 2
x K1 0.95K 2 计算k1、k2，
r 2.1( K1 K 2 ) 0.06
A2 S 2 3
1
-
查表6.14得Cn，计算n'=nCn，查图6.14、6.15得P1、P
计算洪峰流量Qm
P--一次暴雨的总降雨量，mm；
I 0 --初损量，mm；
f --后损的平均下渗率，mm/h； t c --净雨历时或产流历时，h(或min)。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.3 流域汇流
1、理解和掌握暴雨洪水形成过程，能够分
析一次暴雨过程的下渗曲线与降水曲线的 关系； 2、掌握等流时线相关概念、原理； 3、掌握等流时线法推求暴雨洪峰流量。
2、暴雨损失分类： 植物截留： 蒸发量： 填洼： 下渗：暴雨损失的主要部分是下渗损失。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.2 设计净雨量的推求
二、 下渗 1、下渗的物理过程 按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段： 渗润阶段： 渗漏阶段： 渗透阶段： 2、下渗曲线与下渗量累积曲线 下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中的 水量,记为f，以mm/min或mm/h计。 下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下渗 率。
等各点的连线，称为 等流时线。 共时径流面积 ： 等流时线与流域分水线
所构成的面积。
第六章 小流域暴雨洪峰流量的计算 6.3 流域汇流 断面流量：
设一次降雨：净雨深为R （mm）；净雨强度i = R/ Δt （mm/h）
R Qi K f i Kif i t
k——单位换算系数，当流量Q 以m3/s计， h 以mm计，
小流域暴雨洪峰流量的计算
，
水科院公式
H 24 据当地多年平均最大24h暴雨量等值线图可查阅
Cs=3.5Cv
Kp＝1+Cv p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
2．最大日降雨量法(《室外排水设计规 范》 )
t:降雨历时(min); T:设计重现期(a)； C、n、b为地方性参数，可参照邻近有自记雨量计资料且气 象条件相似的地区进行推算，或依据实践经验推求； q20:当T＝1a，t＝20min时的本地区暴雨强度
为地区参数
hd 为多年平均最大日降雨量(mm)
流域汇流分析计算
流域汇流分析计算就是将坡地漫流与河槽集流 两个相继发生的汇流过程作为一个整体来处理， 运用等流时线法把前述的净雨过程推演为出口 断面的流量过程，获得最大洪峰流量表达式。
等流时线是指将流域上汇流时间相等点连成的 线，即每条线上的各水质点在一定时间同时到 达出流断面
iHale Waihona Puke 为平均降雨强度 f：降雨损失，F:流域面积面积
i:为平均降雨强度； f:为降雨损失强度； F:为流域面积； K:为单位换算系数； a:为参数，a＝0．278.
水科院水文所公式
流域汇流时间以h计
洪峰流量径流系数,量纲为1
n: 暴雨强度衰减指数, 量纲为1 F: 流域面积 km2 A: 流域面积
（2）图解法按照上例计算
见excel计算表5-4
(3)最小二乘法的应用
以5-1为例
二乘法与图解法各有优缺点
求解公式i= A 中参数
(t b)n
（1）采用试摆法：见例题EXCEL （2）采用最小二乘法
p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
1．等值线图法 :《水文手册》中一般都附有暴雨公 式参数A， n 的等值线图. A也可用下式计算
水科院公式
H 24 据当地多年平均最大24h暴雨量等值线图可查阅
Cs=3.5Cv
Kp＝1+Cv p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
2．最大日降雨量法(《室外排水设计规 范》 )
t:降雨历时(min); T:设计重现期(a)； C、n、b为地方性参数，可参照邻近有自记雨量计资料且气 象条件相似的地区进行推算，或依据实践经验推求； q20:当T＝1a，t＝20min时的本地区暴雨强度
为地区参数
hd 为多年平均最大日降雨量(mm)
流域汇流分析计算
流域汇流分析计算就是将坡地漫流与河槽集流 两个相继发生的汇流过程作为一个整体来处理， 运用等流时线法把前述的净雨过程推演为出口 断面的流量过程，获得最大洪峰流量表达式。
等流时线是指将流域上汇流时间相等点连成的 线，即每条线上的各水质点在一定时间同时到 达出流断面
iHale Waihona Puke 为平均降雨强度 f：降雨损失，F:流域面积面积
i:为平均降雨强度； f:为降雨损失强度； F:为流域面积； K:为单位换算系数； a:为参数，a＝0．278.
水科院水文所公式
流域汇流时间以h计
洪峰流量径流系数,量纲为1
n: 暴雨强度衰减指数, 量纲为1 F: 流域面积 km2 A: 流域面积
（2）图解法按照上例计算
见excel计算表5-4
(3)最小二乘法的应用
以5-1为例
二乘法与图解法各有优缺点
求解公式i= A 中参数
(t b)n
（1）采用试摆法：见例题EXCEL （2）采用最小二乘法
p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
1．等值线图法 :《水文手册》中一般都附有暴雨公 式参数A， n 的等值线图. A也可用下式计算
水文学第六章
R3 R4 R2 Q4 K（ f1 f2 f 3） t t t 10 10 20 m3 0.278 （ 0.5 15 10） 98.69 s 1 1 1 R3 R4 10 10 m3 Q5 K（ f2 f 3） 0.278 （ 15 10） 69.5 s t t 1 1
6.2如题6.2图，设f1=0.5km2，f2=15km2，f3=10km2，流域
Байду номын сангаас
汇流历时τ=3h，净雨历时tc=4h，净雨深依次为：R1=30mm，
R2＝20mm，R3=R4=10mm试求最大流量及流量过程线。
解：tc>τ，令△t=1h，则： Q0 0
R1 30 m3 Q1 K f1 0.278 0.5 4.17 s t 1
设计年径流量的年内分配：
1 径流年内分配有哪两种表示方式？
2 有长期实测径流资料时设计年径流量年内分配的确定？ 3 缺乏实测径流资料时设计年径流量年内分配的确定？ 4 日流量（或水位）历时曲线的绘制和应用？ 设计洪水流量和水位： 1 洪水三要素？
2 推求设计洪水的方法？
3 洪水资料的审查？选样方法？ 4 洪水资料的插补延长？
洪水径流、枯水径流、设计年径流计算、丰水年、平水年、枯
水年、水文比拟法、代表年法、缩放倍比、洪水、设计洪水、 特大洪水、枯水、枯水流量、径流历时曲线
问题：
设计年径流量： 1 具有长期实测资料时设计年径流量的推算？ 2 资料不足情况下设计年径流量的推算？ 3 缺乏实测资料时设计年径流量的推算？
第四章 年径流及洪、枯径流
1)确定流域特征值 S 18.6 5.5 0.0083 S1/3 0.202
P24
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
0
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
降雨历时t/min
雨强(mm/min)
小流域洪峰流量计算的公式
小流域洪峰流量计算的公式1、推理公式f Q n sm τψ278.0=当τ≥c t ，时，n su τψ-=1 当τc t ，时，nc t n -⎪⎭⎫ ⎝⎛=1τψn H s -=12424n--=410ψττ()nnnsF L mJ ----⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=414431410278.0τ()nc s n t 11⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=μm Q ——设计频率的洪峰流量（m 3/s ）ψ——洪峰径流系数τ——汇流历时(h)S ——暴雨雨力(mm/h)n ——暴雨衰减指数，其分界点为1小时，当t<1，取n=n 1，当t 1，取n=n 2μ——产流历时内流域内的平均入渗率（mm/h ）c t ——产流历时24H ——设计频率的最大24小时雨量（mm ）计算步骤1、根据地形图确定流域的特征参数F 、L 、J2、由公式4131FJ L =θ计算θ值，并根据相关公式计算汇流参数m3、由暴雨μ的参数等值线图确定设计流域的暴雨参数特征值24H 、C V 、C S 、n 1或n 2，并由皮尔逊Ⅲ型，结合频率查表，确定指定频率下的K p 值，由()241224H K s K S n p p p -== 4、有《四川省水文手册》，查出n-44的值，并根据ns m -⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=44410383.0θτ计算0τ值5、查表确定μ值，并计算n sτμ，查图由n 、n sτμ两坐标的焦点值，确定洪峰径流系数ψ6、根据《四川省水文手册》，查出n-41的值，计算流域汇流时间n--=41ψττ，计算τ值2、水利水电科学研究院的经验公式 适用于流域面积小于100km 2.32ksFQ m =洪峰流量参数K 可有下表3、公路科学研究所nm kFQ =指数n 为面积指数，当101≤≤F 时，K 值如下表梯形断面830)'(189.1⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=i m m nQ h ，)1(2200m m h b -+=，212'm m +=。
工程水文学小流域暴雨洪峰流量计算
5Δt
ω4
4Δt
ω１
ω3
ω2
3Δt
Δt
2Δt
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ω１上 的本时段净雨，第二块面积ω２上一时段净雨……等
所合成的:
Qi
ri1
ri12
...
hi t
1
hi1 t
2
...
式中，ri－第i 时段地面净雨强度。
时段 (h)
地面净雨 等流时面 hs(mm) 积ω (km2) h1=5mm
式中，ft— t 时刻的下渗率； f0— 初始下渗率； fc— 稳定下渗率； β— 递减指数；
式中f0、fc及β都是反映土壤特性的参数，只能根据
实验资料推求。
fo
ft= fc+(fo- fc)e- t
F
霍顿下渗曲线
fc fc
t
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
iF
i2 f3
i3 f2
i4f1
i2 f3 +i3 f2 +i4 f1=3if
iF
i3 f3
i4 f2
i3 f3 +i4 f2
=2if
i4 f3
i4 f3
=if
Qm=KiF
部分流域汇流 tc<τ
m i f q1
q2
q3
q4
Q
Qm
1 i1 f1 i1 f1
i1 f1
=if
2 i2 f2 i1 f2
i2 f1
1 f n
A
当tc<τ时：
n
tc
1n
（2）损失参数 f
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
10
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
2012-11-2
水文与水文地质学第6章
19
2012-11-2
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
21
2012-11-2
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 。
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暴雨洪峰流量的推理公式；
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
小流域设计洪水计算的特点：
缺乏暴雨和流量资料 拟定计算方法可以作适当简化 计算方法应力求简便,使基层工作者易于掌握 计算小流域暴雨洪峰流量的公式有：
产流与汇流之间的联系可简明地表示成图5.1所示的流程图。
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规 律；然后，用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水 ，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。
6.3.2 等流时线原理
地面径流的汇集过程，包括坡地漫流和河槽集流两个相继发生 的阶段，在分析计算时常常作为一个整体来处理，统称为流域 汇流过程。 等流时线：流域上净雨通过坡面和河槽流动达到出口断面所需 汇流时间相等的那些点的连线，称为等流时线。 等流时面积：由等流时线与流域分水线所构成的面积。亦称共 时径流面积，以fi表示。
6.3.1
暴雨洪水形成过程
设流域内下了一场暴雨，暴雨强度过程线为 i ~ t
' t ，下渗过程为 f ~ t 。在 3 之前，i f ，全部降 ' 雨消耗于损失，实际下渗为 i ，在 t 3 时刻，i f ， ' t3 时刻之后，i f ，降雨强度大于下渗强度，实际
下渗为 f ，产生地面净雨，净雨强度（净雨率、产流 率）i – f =a ， 故在 t 3 时刻，流域出口断面开始涨水， 此后，流域内各处普遍产生径流，水量也不断
(1)下渗曲线：下渗能力随时间的变化过程线，该曲线上f0 为初始下渗率。
6.2.3 设计净雨量的推求
净雨量定义：暴雨降落地面后，由于土壤入渗、洼地填蓄、 植物截流及蒸发等因素，损失了一部分雨量，而未损失的部 分，即为净雨量。 设计净雨量是由设计暴雨推求得来，通常将该过程称为产流 计算。 推求设计净雨量的方法有：径流系数法、相关法、水量平衡 法和分阶段扣除损失法。 分阶段扣除损失法也称初损后损失法，是下渗曲线法的一种 简化方法。它把实际下渗过程简化为初期损失和后期损失两 个阶段。产流以前的总损失水量称为初损量，记为：Ｉo，包 括蒸发、填洼、植物截流及产流前下渗的水量；后损量是流 域产流以后下渗的水量，后损阶段的下渗率为平均下渗率 f 后损历时以tc表示。二者乘积即为后损量。暴雨扣除损失后的 流域净雨总量与流域出口断面的地面径流总量相等，于是一 次暴雨经扣除损失后的设计净雨量以净雨深R（mm）表示，
6.2.2 下渗 下渗的物理过程 按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段： 渗润阶段：水分主要受分子力的作用，被土壤颗粒吸 收。 渗漏阶段：水分主要在毛管力和重力作用下，沿土壤 空隙向下作不稳定流动，并逐步充填土壤空隙直至饱和。 此时毛管力消失。 渗透阶段：水分在重力作用下成稳定流动。 下渗曲线与下渗量累积曲线 下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中 的水量,记为f，以mm/min或mm/h计。 下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下 渗率。
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
按水量平衡方程可用下式计算
R P IO f t c
P—一次暴雨降水的总量，mm Ｉo—初损量，mm f —后损的平均下渗率 tc—净雨历时或产流历时
6.3 流域汇流
6.3.1 暴雨洪水形成过程 对径流的形成过程作了描述，则从定量的角度阐述降雨 形成径流。
降雨P(t) 蒸发E(t) 数量上相等 产流计算 净雨R(t) 汇流计算 流域出口断面 径流过程Q(t)
fc
A t
.C
f~t i， f Q B i~t
Q~t
流域汇流 时间τ
tc
t
t1 t t 3
' 3
t2
t4
增加，汇入河网并汇集到出口断面，出口断面水位上
涨。到 t 2 时刻，i f f c ，地面净雨终止，但 t 2
之前产生的净雨继续由坡面汇入河时刻 t 4 为止，地
面径流结束。洪水过程延续的时间比净雨历时（产流 历时）和坡地漫流历时要长。从 t 2 到 t 4 称为流域最 大汇流时间,记为τ ，即流域最远点 A 的净雨流到 出口断面 B 所花的时间。
' t t t td tc 净雨历时： c 2 3 ( t 3 ) ，地面径流历时：
流域产汇流计算基本流程和思路
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。 净雨量：暴雨量扣除损失量，也就是地表径流量。
第6章小流域暴雨洪峰流量的计算
内 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
重 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；
难 点：
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
小流域设计洪水计算的特点：
缺乏暴雨和流量资料 拟定计算方法可以作适当简化 计算方法应力求简便,使基层工作者易于掌握 计算小流域暴雨洪峰流量的公式有：
产流与汇流之间的联系可简明地表示成图5.1所示的流程图。
基本思路:先从实际降雨径流资料出发，分析产流或汇流的规 律；然后，用于设计条件时，则可由设计暴雨推求设计洪水 ，用于预报时，则由实际暴雨预报洪水。
6.3.2 等流时线原理
地面径流的汇集过程，包括坡地漫流和河槽集流两个相继发生 的阶段，在分析计算时常常作为一个整体来处理，统称为流域 汇流过程。 等流时线：流域上净雨通过坡面和河槽流动达到出口断面所需 汇流时间相等的那些点的连线，称为等流时线。 等流时面积：由等流时线与流域分水线所构成的面积。亦称共 时径流面积，以fi表示。
6.3.1
暴雨洪水形成过程
设流域内下了一场暴雨，暴雨强度过程线为 i ~ t
' t ，下渗过程为 f ~ t 。在 3 之前，i f ，全部降 ' 雨消耗于损失，实际下渗为 i ，在 t 3 时刻，i f ， ' t3 时刻之后，i f ，降雨强度大于下渗强度，实际
下渗为 f ，产生地面净雨，净雨强度（净雨率、产流 率）i – f =a ， 故在 t 3 时刻，流域出口断面开始涨水， 此后，流域内各处普遍产生径流，水量也不断
(1)下渗曲线：下渗能力随时间的变化过程线，该曲线上f0 为初始下渗率。
6.2.3 设计净雨量的推求
净雨量定义：暴雨降落地面后，由于土壤入渗、洼地填蓄、 植物截流及蒸发等因素，损失了一部分雨量，而未损失的部 分，即为净雨量。 设计净雨量是由设计暴雨推求得来，通常将该过程称为产流 计算。 推求设计净雨量的方法有：径流系数法、相关法、水量平衡 法和分阶段扣除损失法。 分阶段扣除损失法也称初损后损失法，是下渗曲线法的一种 简化方法。它把实际下渗过程简化为初期损失和后期损失两 个阶段。产流以前的总损失水量称为初损量，记为：Ｉo，包 括蒸发、填洼、植物截流及产流前下渗的水量；后损量是流 域产流以后下渗的水量，后损阶段的下渗率为平均下渗率 f 后损历时以tc表示。二者乘积即为后损量。暴雨扣除损失后的 流域净雨总量与流域出口断面的地面径流总量相等，于是一 次暴雨经扣除损失后的设计净雨量以净雨深R（mm）表示，
6.2.2 下渗 下渗的物理过程 按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段： 渗润阶段：水分主要受分子力的作用，被土壤颗粒吸 收。 渗漏阶段：水分主要在毛管力和重力作用下，沿土壤 空隙向下作不稳定流动，并逐步充填土壤空隙直至饱和。 此时毛管力消失。 渗透阶段：水分在重力作用下成稳定流动。 下渗曲线与下渗量累积曲线 下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中 的水量,记为f，以mm/min或mm/h计。 下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下 渗率。
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
按水量平衡方程可用下式计算
R P IO f t c
P—一次暴雨降水的总量，mm Ｉo—初损量，mm f —后损的平均下渗率 tc—净雨历时或产流历时
6.3 流域汇流
6.3.1 暴雨洪水形成过程 对径流的形成过程作了描述，则从定量的角度阐述降雨 形成径流。
降雨P(t) 蒸发E(t) 数量上相等 产流计算 净雨R(t) 汇流计算 流域出口断面 径流过程Q(t)
fc
A t
.C
f~t i， f Q B i~t
Q~t
流域汇流 时间τ
tc
t
t1 t t 3
' 3
t2
t4
增加，汇入河网并汇集到出口断面，出口断面水位上
涨。到 t 2 时刻，i f f c ，地面净雨终止，但 t 2
之前产生的净雨继续由坡面汇入河时刻 t 4 为止，地
面径流结束。洪水过程延续的时间比净雨历时（产流 历时）和坡地漫流历时要长。从 t 2 到 t 4 称为流域最 大汇流时间,记为τ ，即流域最远点 A 的净雨流到 出口断面 B 所花的时间。
' t t t td tc 净雨历时： c 2 3 ( t 3 ) ，地面径流历时：
流域产汇流计算基本流程和思路
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。 净雨量：暴雨量扣除损失量，也就是地表径流量。
第6章小流域暴雨洪峰流量的计算
内 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
重 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；
难 点：