流域洪水计算1
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1洪峰流量计算
控制流域面积1km2,流域属黄土丘陵沟壑区第Ⅱ副区,由于流域面积较小,无实测和调查洪水资料,所以洪峰流量计算采用《榆林地区实用水文手册》中汇水面积相关法计算,计算公式为:
Q p=C p×F n
式中:Q p—频率为P的设计洪峰流量;
C P—不同频率的地理参数;
n—经验指数;
F—流域面积,km2。
从《榆林地区实用水文手册图集》中查得该流域位于Ⅱ区,n=0.69,C10=23.9,C20=32.5,C30=44.2,C50=52.7,C100=60.1,C200=75.1,C300=83.2,F=1km2,计算结果见表1。
2洪水总量计算
采用《水土保持治沟骨干工程技术规范》推荐的公式计算:
W P=0.1·α·H24P·F
H24P=Kp·H24P
式中:W P——频率为P的设计洪水总量(万m3);
α——24小时洪量径流系数;
H24P——频率为P的24小时暴雨量(mm);
H24P——多年平均最大24小时暴雨量均值(mm)。
其它符号含义同前。
由《榆林地区实用水文手册》查得,k10=1.83,k20=2.30,k30=2.51,k50=2.94,k100=3.44,k200=3.92,k300=4.22,α10=0.22,α20=0.26,α30=0.28,α50=0.29,α100=0.30,α200=0.31,α300=0.32,H24=57mm,C V=0.65,Cs/Cv=3.5,经计算得不同频率的设计洪水总量和24小时暴雨量见表1。
不同频率洪峰流量和洪水总量表
表1。
稳定雨损Hs=汇流经验参数m ……0.582285主河道平均坡降J ……0.0346‰ Qm 洪峰流量…………设计洪峰流量Q 设…21.65518m 3/s 校核洪峰流量Q 校…36.29931m 3/s流域平均汇流速度V校核V=m*J 1/3*Qm 1/4………………………………………………0.465732P=0.5%设计V=m*J 1/3*Qm 1/4………………………………………………0.409309P=5%流域汇流时间τ…………………………………………………………321.1汇流时间计算: 洪水总量按最大24小时暴雨推算,计算中考虑稳定雨损及附加雨损的雨量损失,稳定雨损取HS=?mm。
查贵州省年最大24小时点雨量均值等值线图得H24P=?mm。
计算公式采用WP=0.1·H 24P ·F。
洪水总量计算:22.01θγ=m=0.278*L/V………………………………………………………… 1.569873P=0.5%设计τ=0.278*L/V………………………………………………………… 1.786277P=5%未计及稳定雨损及附加雨损时:H24p年最大24小时点雨量均值,查贵州省暴雨洪水手册(附图)……………110mm Cv洪水总量以24小时计算,则Cv按规定24小时点雨量Cv等值线图取值0.5Cs贵州省取值都为3.5倍Cv……………………………………………… 1.75Kp设计频率为P的频率曲线模比系数,根据24小时Cv值查(附表)…………………………下Kp 设………………………………………… 1.99P=校核状态下Kp 校…………………………………………3.06P=H24p=110Cv=0.5Cs=3.5CvK p=0.5%=3.06K p=5%=1.99H24p=0.5%=336.6H24p=5%=218.9计及稳定雨损及附加雨损时:282.1699164.6863设计洪水总量:W p=5%29.81万m 3校核洪水总量:W p=0.5%51.07万m 3设计H24p=5%=计算结果校核H24p=0.5%=。
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。
洪水计算㈠、洪水设计标准大乐亭水库属小(二)型水利工程,其等级划分按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000),该工程为五等五级建筑,对山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑的洪水标准其重视期按30—20年一遇设计,300—200年一遇校核,因此,洞甲水库采用防洪标准按30年一遇设计,300年一遇校核。
㈡、洪水复核大乐亭水库坝址以上集雨面积为1.35km2,由于集雨面积及其上下游无水文站,无法取得确切的水文资料,其洪水计算采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册(修订本)小汇水流域部分》中简化公式进行计算。
①、洪峰流量的计算采用公式QP=ψp″F0.89式中:Qp—相应频繁下的洪峰流量(m3/S)ψp″—经验性系数(设计时为23.8,校核时为43.0)F—坝址以上集雨面积km2即设计洪峰流量为16.89m3/S,校核洪峰流量为30.51 m3/S,②、洪峰总量的计算采用公式W p=0.1CH24F式中:W p—洪水总量(万m3)C—径流系数(设计时0.86,校核时为0.88)H24—最在24小时降雨量(设计时254mm,校核时为390mm)F—集雨面积即设计洪水总量为14.85万m3,校核洪水总量为23.34万m3㈢、水库调洪计算水库流域面积小,库容也很小,暴雨汇流时间短,无合适的流量过程线可套用,因此,采用三角形概化法进行水库的调洪计算。
水库的泄洪流量按下式计算:q=MEBH3/2式中:m—流量系数,取m=0.36E—侧收缩系数,E=0.95B—溢流堰宽,B=7.6mH—堰上水头(m)水库水量平衡用下式计算:(Q1+Q2)/2▽t-(q1+q2)/2▽t=V2-V1=▽V式中:Q1、Q2—进段▽t始、未的入库流量(m3/S)q1、q2—时段▽t始、未的水库蓄水量m3▽t—计算时段(秒)水库泄流方程式:q=f(V)联解水量平衡方程和泄流高程,用公式算法,即可求得最大泄洪流量和最高洪水位,详见附表2、附表3、附表4,设计洪洪水过程公式的推求:洪水过程线采用概化三角形线,洪水历时采用下式计算:T=2W p/Q m小时式中:W—洪水总量(m3)Qm—洪峰流量(m3/S)涨洪历时t1与退洪历时t2的比例,即:t1:t2=2据此作出洪水过程线图。
流域洪水计算1
各流域平原部分洪水计算
设计暴雨
设计暴雨时段采用年最大三日雨期控制。
设计雨型为三日雨量分二次计算,一次为年
最大24小时雨量,位于第三日,占年最大三日雨量的80%;一次为年最大三日雨量的20%,两次间隔12小时。
设计点雨量计算,采用河北省水利厅1993年12月出版的《河北省平原地区设计暴雨
图集》中“年最大三日暴雨多年平均值等值线图”与“年最大三日暴雨变差系数(Cv)等
值线图”。
由等值线图中查得各区年最大三日点平均雨量均值和值,采用Cs=3.5 Cv,按P―Ⅲ型频率曲线即可计算各区不同频率的年最大三日点雨量。
点面折减系数,根据流域面积,从“河北省平原地区点面折减系数表”中查取。
流
域平均面雨量,通过点雨量与点面折减系数计算得出。
前期影响雨量Pa
根据设计雨型,第一次雨量的前期影响雨量Pa1为:
Pa1=0.96Pa;(3・1)
第二次雨量(最大24小时)的前期影响雨量Pa2为:
Pa2=0.96(Pa1+0.2P3-R1)(3・2)式中:Pa1――
第一次雨量的前期影响雨量(mm);Pa――设计前期影响雨量(mm);P3――设计三日
降雨量(mm);R1――第一次降雨产生的径流深(mm);Pa2――第二次雨量的前期影
响雨量(mm);最大排水流量一般平原区:
Q = 0.022R0.92F0.80 (3・3)
坡度较陡地区:
Q= 0.030R0.92F0.80 (3・4)式中: Q―最大排水流量(m3/s); R―设计径流深(mm);F―计算面积(km2);
设计径流深R,由设计暴雨通过次暴雨径流关系(P+ Pa~R)推求,以前期影响雨量
Pa为主要影响因素。
计算时,应把三日雨量按设计雨型划分为二次暴雨,分别计算P+ Pa,并分别查P+ Pa~R关系线推求径流深R。
+-
各流域山区部分洪水计算
本次洪水分析的9个小流域中,磁县铁路桥以上区间洪水已推求,在此不考虑。
其余
8个小流域中有4个有山区面积(涧河山区面积已并入平原区),即御路沟、澄槽沟、
��牛河和渚河。
设计洪水计算主要考虑一下几种方法:
实测资料法
实测资料法主要适用具有于较长水文资料系列,计算经验频率,采用P―Ⅲ型曲线进
行频率计算,经适线调整后求得特征值及不同标准的设计洪峰流量及洪水总量。
瞬时单位线法
对于缺乏实测洪水资料的河流,设计洪水计算通常采用“河北省中小流域设计暴雨洪
水图集”所推荐的瞬时单位线法,公式基本形式如下:
u(T?t)?1??s(t)?s(t?T)? (3・5)
T式中u(T,t)――时段为T的单位线;
S(t) ――通常称S曲线,
根据n及t/k从S(t)曲线表中查取,n、k为参数,并在“图集”中给出n值。
k值通过m1 =nk确定,m1由分析得出的经验公式计算:
太行山迎风南区:m1 =ωF0.65J-0.3I-0.35 ω = 10?2.95BL0.25-0.35
Ka-0.3
?0.38???(0.10≤
BLKa0.25≤0.30)
m1 =ωF
0.65
JI (3・6)
式中:m1――――洪峰滞时; F ――――流域面积(km2);
L──沿主河道从出口断面至分水岭最远点的距离(km);J──沿流程L的平
均比降(以小数计);B──流域平均宽度;Ka──流域面积不对称系数;
I──有效降雨历时的平均净雨强度(mm/h);
该方法较好的适用范围是流域面积为100~1000 km2的流域,小于100 km2的流域部
分可以应用,但与流域某些参数的关系较为密切,应视具体情况而定。
推理公式法
推理公式法又称合理化公式法,该法已有100多年历史,是历来小流域由暴雨推求洪
峰流量的一种常用方法,其具体计算分设计暴雨、设计净雨过程、设计洪峰流量等几个环
节,该方法公式的基本形式如下:
h Qm?0.278?F (3・7)
?
??0.278L (3・8) V?1/4 (3・9) V??mJ1/3Qm经验公式法
为了进行对比分析,本次还应用地区经验公式计算了设计洪峰流量,经验公式的形式
及参数采用邯郸地区水利局1974年编制的《水文计算图表》中的成果。
��牛河流域面积相对较大,且在京广铁路桥附近建有木鼻水文站,因此优先采用实
测资料法进行计算,同时采用暴雨途径的瞬时单位线法和推理公式法复核。
因山区部分的其他小流域多缺乏实测洪水流量资料,故洪水计算主要采用暴雨间接推
算洪水的途径。
设计暴雨及产流计算采用1985年原河北省水利厅勘测设计院与河北省水
文总站编制的《河北省中小流域设计暴雨洪水图集》的计算方法;汇流计算采用我省常用
的瞬时单位线法和推理公式法。
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