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第八章(小流域设计洪水)

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小流域设计洪水计算

小流域设计洪水计算

二、短历时暴雨公式 （一）公式的制定
（二）年最大24小时设计暴雨量的计算
1、有日雨量资料
先求得P1,p，P24,P=(1.1~1.3) P1,p
2、无资料情况下 查等值线图，得到流域中心处的均值、Cv及 Cs(常用Cs=3.5Cv)
P24, p K p P24
（三）短历时暴雨公式
1、公式形式
当tc＜τ

htc P
sp n t c 1 n
1

1、产流历时的确定
sp t c 1 n
1 n
2、洪峰径流系数ψ的确定
当≥τ时：
1

sp

n
当＜τ时：
tc n
1 n
第八章
§8-1 概述
小流域设计洪水计算
§8-2 小流域设计暴雨
§8-3 推理公式法推求洪峰流量
§8-4 经验公式法推求洪峰流量 §8-5 设计洪水总量及设计洪水过程线
§8-1 一、小流域的含义
概述
1、从流域汇流条件看
2、小流域多属无资料情况 3、小流域集雨面积
干旱区：300~500km2以下 湿润地区：100~200km2以下
二、小流域设计洪水计算的特点 1、小流域绝大多数没有水文站，缺乏流量和 自记雨量资料。 2、小型工程设施，一般对洪水的调蓄能力较 弱，其规模主要受洪峰控制，因此方法可 着重于洪峰流量的计算。 3、因工程小，面广量大，因此计算方法应简 单易行，容易为基层技术人员接受。
三、小流域设计洪水计算方法 1、是由设计暴雨推求相应的洪水；
mm/h；

——流域汇流历时，即流域最远处的水质
点到达出口断面所需的汇流时间，h；

第八章 小流域设计洪水计算

第八章 小流域设计洪水计算
ψ = n(
WUHEE
t c 1− n ) 12） （8-12） τ
(3) tc的计算 由暴雨公式 it , P = SnP ——Pt=itP · t=(SP /t n) ·t=SP t1-n
tБайду номын сангаас
∴ i=dPt /dt=(1-n)Sp /t n 当i=u，t=tc时，则
t c = (1 − n) u
4. 损失参数 和汇流参数 的确定 损失参数u和汇流参数 和汇流参数m的确定 (1) u的估算 的估算 在设计条件下
u = (1 −
n n ) n 1− n
(
Sp
n hR
1 ) 1− n
式中， 设计净雨量（ 式中，hR——设计净雨量（mm）。 设计净雨量 ）。 hR由地区暴雨径流相关图查算。 由地区暴雨径流相关图查算。 另外， 也可根据地区 值综合图（ 也可根据地区u值综合图 查取。 另外， u也可根据地区 值综合图（表）查取。
WUHEE
将（8-1）式两边取对数得： 式两边取对数得：
lg it , P = lg S P − n lg t
式中， 呈直线关系， 式中，lgit,p与lgt呈直线关系，见图8-3。 呈直线关系 见图8 由图可见： 由图可见： a、在t=1h处出 、 t=1h处出 现转折点： 现转折点：t≤ 1 h时，n=n1；t＞ 时 ＞ 1h时，n=n2； 时 t=1h, SP=i1.P。 b、 n1 、n2 和SP 随频率变化。 随频率变化。
n
F
未知参数： 未知参数：Sp、n、F 、 Ψ 、τ。 。 1. Sp、n、F 的计算 流域面积F可从地形图上量出； 由地区n值分区图查出； 值分区图查出 流域面积 可从地形图上量出； n 由地区 值分区图查出； 可从地形图上量出 Sp查等值线图或由暴雨公式可求，即： 查等值线图或由暴雨公式可求， 由式（ 由式（8-1） it , P =

小流域设计洪水计算

小流域设计洪水计算
第八章 小流域设计洪水计算
§8-1 概述 §8-2 小流域设计暴雨 §8-3 推理公式法推求洪峰流量 §8-4 经验公式法推求洪峰流量 §8-5 设计洪水总量及设计洪水过程线
§8-1 概述 一、小流域的含义 1、从流域汇流条件看 2、小流域多属无资料情况 3、小流域集雨面积 ❖干旱区：300~500km2以下 ❖湿润地区：100~200km2以下
（一）公式的制定 （二）年最大24小时设计暴雨量的计算 1、有日雨量资料
先求得P1,p，P24,P=(1.1~1.3) P1,p 2、无资料情况下 查等值线图，得到流域中心处的均值、Cv及
Cs(常用Cs=3.5Cv) P24, p K p P24
（三）短历时暴雨公式
1、公式形式
at, p
sp tn
0.278——单位转换系数。
二、设计暴雨计算 最大τ时段设计暴雨的平均强度为：
a , p
sp
n
三、产流计算———确定ψ
ψ是指参与造成洪峰流量的净雨量与最大τ时
段内的降雨量之比值。
当tc≥τ
h
P
当tc＜τ
htc
P
1
tc
1
n
sp
n
1、产流历时的确定
1
tc
1
nspຫໍສະໝຸດ n 2、洪峰径流系数ψ的确定
三、暴雨公式的历时转换计算 若设计历时t<t0（即t<1h），则：
P24, p s pt1n1 P24, p 24 t n2 1 1n1
P24,
p
t 1n1` 241n2
若设计历时t>t0（即t>1h），则：
P24, p s pt1n2 P24, p 24n2 t1 1n2

小流域设计洪水的计算

小流域设计洪水的计算
第一节 小流域设计洪水特点
一、小流域设计洪水的意义
二、小流域设计洪水的概念 水土保持工作一般是在小
流域上进行的。水土保持
工程的规划设计、测流建
（1）小流域集水面积: 水文计算 筑物的设计都需要研究工
通常不超过200-300km2。水保上 指的小流域，一般在30km2以下，
程所在地点河流的水文态
最多不超过50km2。
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1. 净雨
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5.产流历时（tc）
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第二节 水科院推理公式法
三、水科院推理公式法的有关公式
1全面汇流 (tc ) 2部分汇流 t c
Qm
0.278
Sp
n
F
tc
[(1 n)
Sp
1
]
n
Qm
0.278
Sp
n
F
tc
[(1 n) S p
1
]
势，计算设计洪水。
（2）设计洪水: 指符合一定设计标准的洪水，包括洪峰流 量、洪水总量和洪水过程线三个要素。洪峰流量即一次洪水流
量的最大值，用Qm表示。洪水总量为一次洪水流过程的总水量。
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第一节 小流域设计洪水特点 一、小流域设计洪水的意义 二、小流域设计洪水的概念
（3）小流域设计标准: 推求设计洪水时，首先确定标 准。设计标准是指水工建筑物本身防洪安全的标准。 它是水利水保工程规划设计的一个重要指标。
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第二节 水科院推理公式法 四、水科院推理公式法的计算步骤
（一）设计暴雨计算 2.暴雨特性参数（ n 、 Sp）确定
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小流域设计洪水.ppt

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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：

四川大学第八章 小流域设计洪水计算

四川大学第八章 小流域设计洪水计算

例如湖南、江西的Cp、n值表
二、多因素公式
Qm,p =Ch24,pF n
式中，f=F/L2——流域形状系数。 例如：安微省山区小河洪峰流量经验公式为：
QP = Ch12.42,1P F 0.73
同时把山区分为4类：深山区(C=0.0514)、浅山区(C=0.0285)、 高丘区(C=0.0239)、低丘区(C=0.0194)。
《工程水文学》
8/38
第八章 小流域设计洪水计算
8.1 概述 8.2 小流域设计暴雨计算 8.3 设计洪峰流量的推理公式 8.4 计算洪峰流量的地区经验公式 8.5 设计洪水过程线的推求
8.1 概述
一、小流域设计洪水特点 1. 缺少实测资料(流量和暴雨资料)。 中、小型水库，涵洞，城市和工矿区的防洪工程 2. 小型水利工程一般对洪水的调节能力较小,工程规
L 1/3 Qm
1/4
(2) 当τ≤tc时，由式（8-12）计算 ；当τ>tc时，由式 （8-11）计算 ;
= n( tc )1 n
=1 u =1 u n
S p1 n
Sp
Sp
Qˆ
四 实例
{例]某地区欲修建一座小型水库，该水库积水面积F=7.4km2， 干流长度L=4.1km，J=0.036。用试算法计算坝址百年一遇的洪 峰流量。
解：
t
= 22.6h
1
Sp n n c (1
u
) =
8.4 计算洪峰流量的地区经验公式
洪峰影响因素
暴雨特性（强度、历 时） 流域几何形特征（河长、比降、集水面 积）
地质地貌特征（植被、土壤、地质）
一、单因素公式
以流域面积F作为洪峰流量的主要影响因子，建立二者间 的关系，其形式为：

07第八章 小流域设计洪水计算

第八章
小流域设计洪水
第八章
小流域设计洪水
重
点
掌握小流域设计暴雨的计算、推理公式法和经验公式 法计算设计洪峰流量的方法
• • •
小流域的定义及其特点 小流域设计暴雨的计算 小流域洪水计算方法
第八章
小流域设计洪水
目
录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概
述
小流域设计暴雨计算 推理公式法推求设计洪峰流量 地区经验公式法推求设计洪峰流量 概化设计洪水过程线的推求
t 1− n6 , 24 = x 24, P ( ) 24
第二节
小流域设计暴雨计算
五. 设计净雨计算
产流计算：由降雨过程求净雨过程 汇流计算：由净雨过程求流量过程
i>u
产流
i<u
不产流
第三节
推求公式法推求设计洪峰流量
一、推理公式得基本形式
1. 基本原理 推理公式是在假定流域上降雨与损失均匀，即净雨强度不随时间和空 间变化等条件下，根据流域线性汇流原理推导出来的流域出口断面处设计 洪蜗流量的计算公式，又称合理化公式 2. 基本形式
Qm , P = 0.278ψaτ , P F
aτ , P = SP
τn
Qm = 0.278
ψS F n τ
式中参数SP、n的确定按上节方法
第三节 三、产流计算
推求公式法推求设计洪峰流量
洪峰径流系数Ψ是指参与造成洪峰流量的净雨量与最大T时段内的降 雨量之比值。它可以根据产流历时(或称净雨历时)tc与汇流历时T之间的 关系，分成tC＞T和tC＜T两种情况来分折
第五节
概化设计洪水过程线的推求
一、三角形概化过程线
三角形概化过程线是一种最简单的极化洪水过程线。当洪水陡涨 陡落时，可假定流量为直线变化

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)


Qm——待求最大流量（m3/s）；
m——汇流参数； J——流域平均纵比降；
σ、λ ——反映沿流程水力特性的经验指数。对于一般 山区河道采用σ=1/3，λ=1/4。
WUHEE
将σ=1/3，λ=1/4代入（8-12）式得：
0.278
L 1/ 4 m J1/ 3Qm
将上式代入 Qm 0.278
Qm,p=C p· Fn
式中，Cp——随频率变化的综合系数；n ——经验指数；各省、 市水文手册中可查。
WUHEE
例如湖南、江西的Cp、n值表
WUHEE
二、多因素公式
Qm, p Ch24 , p F n Qm, p Ch24 , p f F

n
n Qm, p Ch24 J f F ,p
第八章
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

小流域设计洪水计算
概述 小流域设计暴雨计算 设计洪峰流量的推理公式 计算洪峰流量的地区经验公式 设计洪水过程线的推求
WUHEE
8.1
概述
一、小流域设计洪水特点 1. 缺少实测资料(流量和暴雨资料)。
中、小型水库，涵洞，城市和工矿区的防洪工程
a、由实测暴雨资料分析得到; b、从水文手册中的n值分区图上查取。 （2）Sp的计算 t· it,P=Pt,p=Sp· t1-n
a、地区水文手册中的Sp等值线图插取; b、由式（8-2）知：Sp=Pt,p· tn-1 ∵ P24,p已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p· 24n2 -1
WUHEE
概化过程线法 概化线型有三角形、五边形和综合概化过程线等形式。 一、三角形概化设计洪水过程线 已知:设计洪峰流量Qm,p；P24,p

《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

8 小流域暴雨洪峰流量计算解析


（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பைடு நூலகம்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
地面径流 坡地汇流 流域汇流 河网汇流 地下径流
8.4.1 地面径流汇流计算方法：等流时线法
1 基本概念
流域汇流：降落在流域上的雨水从流域各处向流域出口断面 汇集的过程称为流域汇流。
汇流时间： 净雨从流域上某点抵达出口断面所经历的时间 称为汇流时间，常用符号τ表示。 流域汇流时间：净雨从流域最远点抵达出口断面所经历的时 间称为流域汇流时间，常用符号τm表示。
3 等流时线法基本概念
流域上各点的净雨量汇集到出口断面，其汇流速度有快有慢，汇流时 间也有长有短。
等流时线：流域上汇流时间相同的各点连接而成的曲线。 等流时面积 f ：相邻两条等流时线和流域边界所包围的面积。 等流时距△τ：净雨从上一条等流时线汇流到下一条等流时线所经历的汇流 时间。 流域汇流时间τm=n △τ 注意：用等流时线法推求地面径流过程线时，地面净雨的计算时段长度△t 必须与等流时距△τ相同，即△t = △τ 。
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。
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7个参数：
①产流历时内的平均损失强度 µ ②汇流参数m ③出口断面以上的流域面积F ④从出口断起，沿主河道至分水岭的最长距离L ⑤沿L的坡面和河道的平均比降J ⑥暴雨递减指数n ⑦雨力sp
流域特征参数 F，L，J
产汇流参数 µ ,m
暴雨特征参数 sp，n
1 n
假
设
' m
0.278
mJ
L
1 3
例8-1 ：江西省流域上需要建小水库一座，要求用 推理公式计算 P=1% 的设计洪峰流量。
计算步骤如下： 1.流域特征参数F、L、J的确定。 根据流域的地形图确定： F=104k㎡， L=26km， J=8.75 ‰ 2.设计暴雨参数n和SP的确定
241 n 暴雨衰减指数n由各省区实测暴雨资料分析定量， 查当地水文手册。现从江西省水文手册查得设计流域 最大一日雨量参数:：
第二节
小流域设计暴雨
小流域暴雨时程分配一般采用最大3h、6h、24h做 同频率控制。
①求设计频率下的最大3h、6h、24h设计面暴雨量。 ②利用各地水文图集或水文手册中的设计暴雨时程分 配典型进行同频率缩放。
一、步骤：
⑴按水文手册及《暴雨径流差算图表》资料计算特 定历时（24h)暴雨量。 ⑵将特定历时暴雨量通过暴雨公式转化为任一历时 设计暴雨。
第八章 第一节
小流域设计洪水计算 小流域暴雨洪水计算的特点
小流域：面积小于500km2。 设计计算特点： ⑴ 缺乏资料 ⑵ 设计洪峰流量要求高于设计洪水过程 ⑶ 计算方法力求简单 方法： ⑴ 推理公式法 ⑵ 经验公式法 ⑶ 综合单位线法及水文模型法
推理公式法：
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，建立推理公式，利用实测资料求得公 式中的参数。
⒈年最大24h暴雨量计算
利用年最大24h暴雨统计参数等值线图及cs/cv分区 图。 ⑴查参数等值线图求 x 24 及cv值。 ⑵由cs/cv分区图查cs/cv值。 ⑶求流域中心某频率的24h设计暴雨量。
⒉不同历时转换 暴雨公式：
⑴形式
雨力，t=1h的平 均雨强，mm/h
at , P
SP n t
推理公式的形式（北京水科院推理公式）
sp ⑴当tc ≥ τ时： Q 0.278 m n F
1 n ns p t c ⑵当tc ＜ τ时： Qm 0.278
F
0.278
mJ
L
1 3
Qm 4
1 n
1
(1 n) S p tc
⑴当tc ≥ τ时：
sp Qm 0.278 n F
Qm
1 n ns p t c 0.278
⑵当tc ＜ τ时：
F
0.278
mJ
L
1 3
Qm 4
1 n
1
(1 n) S p tc
i,
不产生净雨
产生净雨
不产生净雨
µ
tc
t
第四节
由推理公式推求设计洪水的基本原理
1、推理公式基本形式： 假定流域产流强度在时间、空间上都是均匀的 ， 经过线性汇流推导，可得出形成洪峰流量的计算公 式：
Qm 0.278 F 0.278 (a ) F
推理公式的应用:
①全流域汇流（ tc ≥ τ）：
(n1,n2）以1h为分 界，暴雨递减指数 （暴雨参数）
历时为t，频率为P的平均 暴雨强度。mm/h
不同历时雨量：
xt . p
SP 1n at ,P t n t S P t t
⑵参数确定 ①n： 水文手册中n值分区图。 ②sp：查设计流域 x 24 、 cv、 cs/cv，由下式计 算：
h Qm 0.278 F
i
hτ
f
τ
tc
t
②部分流域汇流（tc ＜ τ）
i
hR
hR Qm 0.278 F
f
tc τ
t
第五节
暴雨洪峰流量的推理公式
北京水科院推理公式： 我国设计洪水规范中规定使用的小流域设计洪水 计算方法。
二、推理公式的形式
xt , p S pt
(1 n1 )
x24, p 24
( n2 1)
t
(1 n1 )
ห้องสมุดไป่ตู้
第三节
小流域设计净雨
净雨：暴雨扣除损失后的部分。 暴雨损失 ⑴ 植物截流 ⑵ 雨间蒸发 ⑶ 填洼 ⑷ 下渗：主要损失
设计净雨的推求原理：
方法： 利用损失参数µ 的地区综合规律计算设计净雨 损失参数µ ： 产流历时tc内的平均损失强度
SP
p24, P
P 1d 115 mm n 2 0.6
, C v1d 0.42
, C s1d 3.5C v1d
P24, P 1.1P1d , P
由Cs1d及P查得ФP=3.312，所以：
SP P24, P
1 n
24 241 n2 84.8mm / h

P24, P
Qm Q
Qm 4
1
(1 n) S p tc
Y
tc≥τ
NO
sp Qm 0.278 n F
NO
1 n ns p t c Qm 0.278
F
' Qm Qm
Y
Qmp Qm
S P at , p t xt , p t
n n2
xt , p t t
( n2 1) ( n2 1)
x24, p 24
⑶不同历时转换
当1h≤t≤24h时：
xt , p S p t
(1n2 )
x24, p 24
( n2 1)
t
(1n2 )
当t≤1h时：
1.1115 (1 0.42 3.312 ) 2410.6
3.设计流域损失参数和汇流参数的确定 可查有关水文手册，本例 f =3.0mm/h，m=0.70。