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第五章 设计流量过程线及雨洪模型

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工程水文学第五章-6-1

工程水文学第五章-6-1

8
§ 5.6.1 围堰水情预报
• Z上、Z下分别为上、下游断面水位； • V上、Vc分别为上游及束窄断面平均流速； • A上、Ac分别为上游及束窄处断面面积； • Q为坝址断面预报流量，α为动能修正系数，取1.0～ 1.1； • g为重力加速度。
9
§ 5.6.1 围堰水情预报
• 采用试算法计算ΔZ，在计算时，要求具备有下游断面的水 位～流量关系Q～f(Z下)，上游及束窄断面的水位～面积曲 线A上＝f1(Z上)，Ac=f2(Z下)。具体计算方法步骤如下：
曲线已不适用了。具体计算方法步骤如下：
6
§ 5.6.1 围堰水情预报
① ② 采用水力学方法计算各级稳定Qi相应的水面线； 利用入库站至坝址一段的许多断面图及水面线，算出相应 于Qi的水面线以下的槽蓄量Si’；
③ 假定修筑围堰后，原马斯京根参数x值不变（修围堰后x值
最好以实测资料分析而得），用x计算出示储流量 Q’=xI+(1-x)Q，点绘S’～Q’关系，推求出K’值。
只有预先掌握了截流期河道流量的大小，采取相应
措施，施工截流才能顺利的进行 。因此，截流期水 情预报是施工截流中不可缺少的工作。
13
§5.6.2 截流期水情预报
• 前后期径流相关法
• 前后期径流相关法是根据流域前期径流量来预报 未来的后期径流量的。该法的预见期一般较长， 如10天、1个月等，可以直接预报出时段枯水径流 量。图5-6-5为滏ห้องสมุดไป่ตู้河东武仕站11月平均流量与10
④ 有了x和K’值，即可求得修筑围堰后的演算公式，并以此
预报坝址流量Q。 ⑤ 求得修筑围堰后的演算公式，由于围堰上、下游两端距离 很短，推算的流量可作为围堰上、下游的流量。

设计洪水过程线的计算

设计洪水过程线的计算

习题二：设计洪水过程线的计算
已知梅港站P = 2 %的设计洪峰流量Q m,2 %=14200 m3/s和最大1、3、7天设计时段洪量（见下表1）和典型洪水过程（见下表2），求P = 2 %的设计洪水过程线。

表1梅港站P = 2 %的洪水峰量设计值
表2梅港站1955年典型洪水过程
解：采用同频率法推求设计洪水过程线。

首先对表1所提供的洪量进行单位换算，然后经分析选定典型洪水过程线（1955年6月19日~25日），通过面积包围法计算各时段洪量，从而推算各时段放大倍比k。

其中，最大一日洪量的放大倍比k1为
k1=W1p
W1d
=1.07
最大三日洪量的放大倍比k3-1为
k3−1=W3p−W1p
W3d−W1d
=1.12
最大七日洪量的放大倍比k7-3为
k7−3=W7p−W3p
W7d−W3d
=1.34
洪峰的放大倍比k Q为
k Q=Q mp
Q md
=1.04
成果如表3所示。

表3同频率放大法倍比计算表
逐时段进行放大，由于不同历时衔接的地方放大倍比k不一致，放大后在交界处产生不连续现象，使过程线呈锯齿形，修匀成光滑曲线时保持设计洪峰和各种历时的设计洪量不变，修匀后的过程线及为设计洪水过程线，计算过程见表4，修匀后的设计洪水过程线如图1所示。

表四：同频率法设计洪水过程线计算表
图1梅港站P = 2 %的设计洪水过程线。

设计洪水过程线1精品文档

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一、设计雨量计算
有充分长度面雨量资料：流域点雨量资 料充分并可以推求足够长度的流域面平 均雨量系列。
有充分长度点雨量资料：少数点雨量资 料系列较长，但无法推求足够长度流域 面平均雨量系列。
点雨量资料缺乏或不足：点雨量资料长 度不足以点绘点雨量频率曲线。
二、设计暴雨过程拟定
1．选择典型暴雨过程的原则 （1）暴雨强度高、降水总量大（接近设计条
4）由降雨径流相关图查算设计净雨过程 （5）划分地表、地下净雨过程
120
设计暴雨
100
设计净雨
地下净雨
80
地表净雨
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
地表、地下净雨推求
3．推求设计洪水过程
（1）分析单位线，由地表净雨推求地表 径流过程Qs；
（2）地下径流过程简化为等腰三角形， 峰位于地表径流停止点。由地下净雨推求地 下径流过程Qg；
（2）根据典型暴雨过程，经统计得 典型最大6h，24h，72h雨量及位 置分别如下：
最大6h：第9时段 H典，6h =46.7mm 最大24h：第7-10时段 H典，24h
=84.2mm
最大72h: 第1-12时段 H典，72h =141mm
(3)计算各时段历时的放大倍比系数
K1=64/46.7=1.37 K2=(106-64)/(84.2-46.7)=1.12 K3=(178-106)/(141-84.2)=1.27
1．选择典型过程
选择典型洪水的原则： （1）洪水峰高量大: 洪水特性比较接近设计条
件。 （2）洪水的特性具有代表性: 发生季节、地区
组成、洪峰次数、洪水历时、峰量关系、主峰 位置代表流域大洪水一般特性。 （3）洪量集中、洪峰偏后: 洪水过程对工程不 利。

河海大学《工程水文与水利计算》复习思考题及试卷讲解

河海大学《工程水文与水利计算》复习思考题及试卷讲解

《工程水文及水利计算》工程水文学部分章复习思考题1．水文循环的外因和内因各是什么？什么是大循环、小循环？2．水文现象有哪些基本规律？相应地有哪些水文学的研究方法？3．描述降水特征的量有哪些？时-面-深曲线的特点。

4．计算流域面平均雨量的方法有哪些？各方法的适用条件。

5．水文观测项目主要有哪些？根据测站的性质，水文测站可分为哪几类？6．流速仪测流量包括哪些内容？如何用实测流速推算断面流量？7．描述径流的物理量有哪些？每个物理量分别是什么含义？相互之间有什么关系？8．径流的天然补给来源有哪些？我国大部分河流汛期、枯期的主要径流补给分别是什么？9．什么是径流形成过程？一般将其分解为哪几个子过程？10．什么叫闭合流域？写出闭合流域多年平均的水量平衡方程，全球多年平均的水量平衡方程。

11．土壤蒸发有什么样的规律？为什么？流域蒸发包括哪几部分？12．什么是下渗率？什么是下渗能力？降雨情况下，雨强、下渗率和超渗地面径流三者之间的关系怎样？13．蓄满产流的产流条件是什么？如何将其产流量划分成地面和地下两部分？14．超渗产流的产流条件是什么？如何用初损后损法计算超渗产流的产流量？15．如何进行前期影响雨量Pa的连续计算？降雨径流关系曲线有什么规律？16．单位线的概念和单位线的基本假定。

怎样用单位线进行地面净雨的汇流计算？17．如何用分析法推求流域单位线？为什么相同流域各次洪水分析得到的单位线不相同？18．什么是总体，什么是样本？19．什么是重现期？重现期与频率之间是什么关系？百年一遇洪水是什么含义？20．我国常用的水文变量概率分布线型哪种线型？包含哪几个参数？目估适线法估计水文变量P-3型分布参数包括哪些步骤？21．在P-Ⅲ型分布参数x、C V和C S已知的情况下，如何求指定频率P的水文设计值x p？22．什么是年径流量？什么是设计年径流量?23．水文资料审查包括哪几个方面？各自的含义是什么？24．什么是设计洪水？简述由流量资料推求设计洪水的主要步骤。

《设计洪水过程线》PPT课件

《设计洪水过程线》PPT课件

放大 倍数 K
1.27 1.27
1. 1.27 1.27 1.27 1.12 1.12 27
1.37
1.12 1.27 1.27
设计 15.5 8.6 0 25.4 1.9 4.8 5.3 12.7 64 暴雨 过程 mm
24 4.8 11 178
22
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能 的一种设计方式。
3000
地表径流
2500
地下径流
2000
总径流
1500
1000
500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
推求设计洪水过程线
41
复习题：
1、由暴雨资料推求设计洪水时，一般假定 （ C ）。
A、设计暴雨的频率大于设计洪水的频率
第三节
设计洪水过程线推求
课前复习
1
由流量资料推求设计洪水框图
年最大值法选样 可靠性、一致性、代表性审查
特大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水处理
峰、量频率计算 安全修正值 设计洪峰和设计洪量 成果合理性检验 选择典型洪水
同倍比或同频率缩放 设计洪水过程线
2
主要内容
1．选择典型洪水过程线； 2．对典型洪水过程线进行缩放， 得出设计洪水过程线。
26
同频率法：同时进行Ｐ和Ｐ＋Ｐａ两种
系列的频率计算，由设计频率的
Ｐ＋Ｐａ值减去同一频率的Ｐ 值,差额作 为所求的设计Ｐａ值： Ｐａｐ＝（Ｐ＋Ｐａ）ｐ－Ｐｐ
27
分析法：根据流域水文气象和地理特性、 设计条件、经验分析或查手册得出设计 Pa 。在湿润地区，当设计标准较高时， 可取Pa＝Im 。

水文与水资源学 第五章 设计洪水分析与计算

水文与水资源学 第五章 设计洪水分析与计算

• • • •
思考题 什么是设计洪水？设计洪水包括哪3个要求？ 推求设计洪水有哪几种途径？ 在什么情况下可以用流量资料推求设计洪 水？ • 在洪水设计计算中应用哪些方法来提高资 料的代表性？为什么要对特大洪水进行处 理？如何进行特大洪水处理？
• 5.4.2设计净雨量的推求
• 5.4.3由净雨过程推求设计洪水过程线 • 5.4.3.1经验单位线法 • 5.4.3.2瞬时单位线法
• • • •
5.5流域设计洪水过程线的推求 5.5.1推理公式法 5.5.1.1菱形流域 5.5.1.2椭圆形流域
Байду номын сангаас
• • • •
5.5.2经验公式法 5.5.2.1以流域面积F为参数的地区经验公式 5.5.2.2多参数地区经验公式 5.5.2.3相似流域对比法
• 5.2.3径流的年际变化 • 5.2.3.1有实测资料时设计年径流量的计算 • 5.2.3.2缺乏实测资料时设计年径流量的计 算
• 5.2.4径流的年内变化
• • • •
5.3由流量资料推求设计洪水 5.3.1选样方法 5.3.1.1洪峰流量的选样 5.3.1.2洪量选样
• 5.3.2历史洪水调查与特大洪水处理 • 5.3.2.1历史洪水调查 • 5.3.2.2历史洪水的排位及最大重现期的确 定 • 5.3.2.3不连续样本的经验频率
第五章 设计洪水分析与计算 ChapterⅤ Design Flood Analysis and Calculation
• 5.1概述 • 5.1.1设计洪水及设计标准 • 5.1.2设计洪水计算的内容和方法
• • • •
5.2正常年径流量的计算 5.2.1正常年径流量的概念 5.2.2正常年径流量的计算 5.2.2.1有长期实测资料时正常年径流量的 计算 • 5.2.2.2有短期实测资料时正常年径流量的 推算 • 5.2.2.3无实测资料时正常年径流量的推求

设计洪水过程线

设计洪水过程线

或
k WTP
WTD
同倍比法保证得出的设计洪峰或洪量符合设计频率。
Q p ( t ) ＝ k Q D（t）
按按33dd洪洪量量放放大大 按洪峰放大 按1d洪量放大
3．同频率缩放法
按不同历时采用不同倍比对典型洪水过程
线的纵标值进行缩放，得出的设计洪峰及不同
历时设计洪量均符合设计频率。
洪峰缩放倍比：
(4)用同频率控制放大法推求设计暴雨 过程，将各放大倍比系数填在表中 与典型暴雨过程相对应的位置上， 通过放大计算得设计暴雨过程，如 下表所示。
时段 △t= 1 6h
234 5 6 7 8
9 10 11 12 合 计
典型 暴雨 12.2 6.8 0 20 1.5 3.8 4.7 11.3 46.7 21.5 3.8 8.7 141 过程 mm
件，放大后变形小）； （2）降雨过程有足够的代表性（易出现）； （3）主雨峰偏后（对工程不利） 2放大方法 （1）同频率法（常用）； （2）同倍比法
例题
某流域具有充分的雨量资料。经面暴雨量频 率计算得各时段P=1%的设计雨量为 H6h=64mm，H24h=106mm， H72h=178mm，求P=1%的设计暴雨过程。
量仅用于计算设计Pa。
同频率法：同时进行Ｐ和Ｐ＋Ｐａ两种
系列的频率计算，由设计频率的
Ｐ＋Ｐａ值减去同一频率的Ｐ 值,差额作 为所求的设计Ｐａ值： Ｐａｐ＝（Ｐ＋Ｐａ）ｐ－Ｐｐ
22 日 21：00
七天
117600 57620 16 日 7：00 ～ 23 日 7：00
1．推求各时段放大倍比
k0＝3530 / 1620＝2.18 k1＝42600 / 20290＝2.10 k3－1＝（72400－42600）/（31250－20290）＝2.72 k7－3＝（117600－72400）/（57620－31250）＝1.71

4.4 设计洪水流量

4.4 设计洪水流量

4.4.5 洪水资料选样
1. 洪水资料的选样 1）什么是选样？ 什么是选样？
在现有的洪水记录中选取若干个洪峰流量 在现有的洪水记录中选取若干个洪峰流量 或某一历时的洪量 或某一历时的洪量组成样本 , 作为频率计算的 洪量组成样本 依据。 依据。
4.4.5 洪水资料选样
2）选样方法——年最大值法 选样方法——年最大值法 每年只选一个最大洪峰流量 每年只选一个最大洪峰流量或某一历时的 最大洪峰流量或某一历时的 最大洪量。 最大洪量。
即图上流量过程线ABC与时间轴包围的 与时间轴包围的 即图上流量过程线 面积。 面积。
设计洪水过程线 Q ~ t
4.4.2 推求设计洪水的内容和方法
设计洪峰流量 Qm
1. 内容
设计洪量 W 设计洪水过程线 Q ~ t 由流量资料推求 流量资料推求 暴雨资料推求 由暴雨资料推求 由水文气象资料推求 地区等值线插值法 经验公式法
2）计算统计参数 X , CVN , C SN 3）调整参数，使理论频率曲线与经验点配合最佳 调整参数， 4）由最佳拟合曲线求得计算所需参数
4.4.8 设计洪峰流量的计算
注意: 尽量照顾点群趋势， 注意: 1）尽量照顾点群趋势，使曲线通过点群中央
2）使曲线尽量靠近精度较高的点 3）对于特大洪水，在误差范围内调整，使曲线不脱离点群太远 对于特大洪水，在误差范围内调整，
1903~1982年(N=80年) 年 年 1 2 式(5-1) 2.47 式(5-1) 2.47 3.7 3.7 3 -
1938~1982年(n=45) 年 2 3 式(5-2) 4.35 6.52 式(5-3) 5.84 7.98 … 97.8 … 97.8 … 45
实例分析
解：(1)独立样本法 独立样本法

设计洪水流域水文模型及河道流量演算PPT课件

设计洪水流域水文模型及河道流量演算PPT课件

70.9%。工程p 设计标准 =1%。
① 根据工程所在流域下垫面条件，由表7.3-2查得单地类
砂页岩森林山地
S
=23.0，导水率
r
K=S 1.50，面积权重系数
c1
=0.291；砂页岩灌丛山地
S
=18.0，
r
K
=1.20，面积权重
S
系数 c=2 0.709。由式（7.3-4）和式（7.3-5）计算风干流域
z
F。A (t z )
⑤ 根据设计主雨面雨量 H P,A及tz流 域可能损失 F，A (用tz )式
（7.3-1）或式（7.3-2）计算设计洪水净雨深 。 R p
⑥ 非主雨日设计净雨的计算方法与上述主雨日净雨计算方
法相同，所不同的是 的B0定,P 量。当主雨日居中时，第一日的 取表B0列,P 值的40％，第三日的 取0.9B00,P～1.0；当主雨日居后时， 第一日的 取表列值的B04,P0％，第二日的 取表列值的B600,P％。
tz
Sr,A 1 B0,1%
t 0.5 z
2KS,A tz19.5 (1 0.24) 10.5 21.29 1 17.4mm
F (3) A
tz
Sr,A 1 B0,1%
t 0.5 z
2K S , A
tz
21.29 2
5.2mm
第17页/共52页
218021/7/7
设计洪水
1. 设计净雨深计算
第8页/共52页
设计洪水
1. 设计净雨深计算
表7.3-1
设计洪水流域持水度查用表
频率
0.33%
1%
2%
5%
10%
B0P
0.63

城市水文学试题

城市水文学试题

咨询工程师继续教育试题参考科目：城市水文学一、单选题【本题型共10道题】1.英国水文学家M.J. HA.ll 出版UrB.A.n HyD.rology的年份是（）。

A．1985B．1851C．2010D．1984正确答案：[D]2.以下哪个模型不属于城市水文模型（）。

A．SWMMB．WRFC．STORMD．ILLUD.A.S正确答案：[B]3.城市洪涝的形成原因不包括（）。

A．强降水B．外江洪水漫溢C．城市排水不畅D．城市绿化率增加正确答案：[D]4.一个地区的城市化发展过程通常呈现出一条“S”型曲线，也被称为（）。

A．库兹涅茨曲线B．诺瑟姆曲线C．布朗曲线D．希尔伯特曲线正确答案：[B]5.城市防洪总体规划的基本原则不包括（）。

A．从实际出发，因地制宜，就地取材，提高投资效益B．区别轻、重、缓、急，近、远期相结合，全面规划，分期实施C．结合城市特点，考虑保护环境、美化城市D．一步到位，高标准规划正确答案：[D]6.处于城市化成熟阶段的城市，其城镇化化率一般（）。

A．大于等于70%B．位于50%和70%之间C．大于80%D．大于90%正确答案：[A]7.城市水文的四大基本问题不包括（）。

A．城市防洪排涝B．城市水环境C．城市水资源D．城市交通拥堵正确答案：[D]8.造成城市洪涝风险增加的因素不包括（）。

A．城市水面比例减少B．气候变化C．海绵城市建设D．雨岛效应正确答案：[C]9.下列不属于圣维南方程组的简化形式的是（）。

A．惯性波方程B．扩散波方程C．运动波方程D．动力波方程正确答案：[D]10.推理公式法计算设计流量一般要求汇水区域面积小于（）hm2。

A．50B．150C．200D．400正确答案：[C]二、多选题【本题型共10道题】1.设计流量过程线可以用于如下（）工作中。

A．排水系统优化设计B．管渠溢流计算C．调节池与泵站设计D．雨水污染分析E．工程控制调度正确答案：[ABCDE]2.排水管网设计计算包括如下环节（）。

设计洪水过程线1

设计洪水过程线1

设计暴雨 30.4 13.4 44.0 0.4
1.5 108.0 72.4

120
100
典型暴雨
设计暴雨 80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
同频率法推求得设计暴雨过程
2．设计净雨推求 （1）绘制降雨径流相关图，产流参数：
Em＝8.0mm；Im＝100mm
（2）分析稳定入渗率： fc＝12mm/d
（3）土壤含水量： Pa,0＝100mm Pa,t+1＝0.92Pat＋Pt
4）由降雨径流相关图查算设计净雨过程 （5）划分地表、地下净雨过程
120
设计暴雨
100
设计净雨
地下净雨
80
地表净雨
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
地表、地下净雨推求
3．推求设计洪水过程
（1）分析单位线，由地表净雨推求地表 径流过程Qs；
（2）地下径流过程简化为等腰三角形， 峰位于地表径流停止点。由地下净雨推求地 下径流过程Qg；
分析法：根据流域水文气象和地理特性、 设计条件、经验分析或查手册得出设计
Pa 。在湿润地区，当设计标准较高时， 可取Pa＝Im 。
典型暴雨法：如果所采用的实际典型年 降雨量的频率接近设计频率，可以采用
实际前期降雨作为计算设计Pa的依据
二）由设计净雨推求设计洪水
有流量资料：采用单位线法（注意分析 外延的可靠性）
5暴雨定点定面关系是（
流域中心点暴雨与流域平均雨量之间的关系 ）
6某一地区的暴雨点面关系，对于同一历时， 点面折算系数（ 随流域面积的增大而）减小

第五章 设计流量过程线及雨洪模型

第五章 设计流量过程线及雨洪模型

表5-3
地面复盖物 大面积铺砌 屋顶(平坦) 屋顶(平坦) 屋顶(有坡度) 屋顶(有坡度) 草地 树林和耕地
不同地面覆盖物的填洼量
填洼量(mm) 填洼量(mm) 1.3～3.8 ～ 2.5～7.6 ～ 1.3～2.5 ～ 5.1～12.7 ～ 5.1～15.2 ～ 建议采用量(mm) 建议采用量(mm) 2.5 2.5 1.5 7.5 10.0
表5-2 部分植物的霍顿截留公式参数
植物类别 果 园 枫树林 山毛榉林 柳水丛 白腊树林 橡树林 铁杉林 松木林 a 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 1.3 1.3 1.3 b 0.18 0.18 0.18 0.41 0.18 0.18 1.01 1.01 c 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5
R =αP
=(1 I =(1-α)P
采用均匀分配原则将损失量平均பைடு நூலகம்摊到每一时段的降雨 指标扣损法. 中,即φ指标扣损法.
R I
图5-1 φ指标扣损法 图中的φ值需试算求出.根据φ值可以求得第i 图中的φ值需试算求出.根据φ值可以求得第i时段地 表净雨
φ
hi = 0 hi = Pi -φ
Pi ≤φ Pi >φ
由汇流曲线错开ΔT相减, 由汇流曲线错开ΔT相减,得等流时面积 ΔT相减 ωi=ω(ti+t) - ωi(t) i=1,2,… ,n = , , 根据各时段的等流时面积 根据各时段的等流时面积ω1,ω2,…,ωn,由设计 , 净雨推求设计流量过程线. 净雨推求设计流量过程线. 等流时线法的优点: 等流时线法的优点: 1,无须已知设计流域的径流资料; 无须已知设计流域的径流资料; 2,城市排水系统调蓄能力不大. 城市排水系统调蓄能力不大. 等流时线法的缺点: 等流时线法的缺点: 1,需要进行广泛的调查或勘测,绘制等流时线工作 需要进行广泛的调查或勘测, 非常繁复; 非常繁复; 2,未考虑管渠调蓄作用. 未考虑管渠调蓄作用.

设计洪水【水文学】

设计洪水【水文学】
一、资料审查
“三性”审查： 可靠性、一致性、代表性 1.资料可靠性的审查与改正 实测洪水资料： 对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量 较差的年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关 系等。 历史洪水资料： 一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发 生的年份的准确性。
2. 资料一致性的审查与还原 所谓洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的流 域产流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。 如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还 原到原先天然状态的基础上，以保证抽样的随机性 （减少人为的干扰），和能与历史资料组成一个具有 一致性的系列。 例如上游建了比较大的水库，则应把建库后的资 料通过水库调洪计算，修正的基本方法和内容
1.我国推求设计洪水的发展 （1）历史最大洪水加成法 以历史上发生过的最大洪水再加上一个安 全值作为设计洪水。 缺点： ① 对未来洪水超过历史最大洪水的可能 性考虑不足，降低了工程的安全程度； ② 对大小不同，重要性不同的工程采用 同一个标准，显然不合理。
对于桥梁、涵洞、调节性能小的水库，一般可只推 求设计洪峰流量，如葛洲坝电站，其泄洪闸以设计洪峰流 量控制（Qm=110000m3/s)。 对于大型水库，调节性能高，可以洪量控制，即库容 大小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容300.2 亿m3。 一般水库都以峰和量同时控制。
• 第二节 设计洪峰流量及设计洪量的推求
二、设计洪水的涵义和设计标准
水库防洪设计的依据。
两类水库防洪问题： 1. 水库本身安全防洪问题，是确定在某一特大 Q～t情况下，为了不使洪水漫溢坝顶造成毁坝 灾害，所需要的坝顶高程等工程规模数据。 如何设计调洪库容和泄洪建筑物？ ——水工建筑物的设计洪水
2. 下游地区防洪问题，一般是水库下游河道要求 水库下泄流量不超过某一流量值。 如何设计防洪库容？ ——防护对象的设计洪水。 设计洪水定义：为解决各类防洪问题，所提供 的作为规划设计依据的各种设计标准的洪水。
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第二节
设计净雨计算
由设计暴雨通过产流计算扣除暴雨损失, 由设计暴雨通过产流计算扣除暴雨损失,可以推求出 设计净雨过程,暴雨损失一般是指流域内植物截留,填洼, 设计净雨过程,暴雨损失一般是指流域内植物截留,填洼, 雨期蒸发和下渗损失. 雨期蒸发和下渗损失. 一,城市地区产流计算的特点
1.城市管渠排水系统设计要求是短时间内迅速排除 暴雨径流,排水工程规模受洪峰控制, 暴雨径流,排水工程规模受洪峰控制,由于形成洪峰的水 量主要来自地表径流, 量主要来自地表径流,设计洪水计算方法注重地表径流计 简单处理甚至忽略地下径流; 算,简单处理甚至忽略地下径流; 2.城市不透水面积比例较大,由于城市排水系统设 城市不透水面积比例较大, 计标准不高,设计暴雨强度低, 计标准不高,设计暴雨强度低,透水面积上产生的地表径 流很小,地表径流主要产生于不透水面积; 流很小,地表径流主要产生于不透水面积;
2. 同频率分配:按这一途径分配得出一个单峰暴雨过程, 同频率分配:按这一途径分配得出一个单峰暴雨过程, 每一历时的雨量均满足设计频率,雨峰位置采用地区综合值. 每一历时的雨量均满足设计频率,雨峰位置采用地区综合值. 3. 雨量分配公式 下式是根据暴雨公式推导出的一个瞬时雨强公式,它以 下式是根据暴雨公式推导出的一个瞬时雨强公式, 雨峰为坐标原点: 雨峰为坐标原点: 雨峰前: 雨峰前:I1= a[(1-n)(t1/r)+b]/(t1/r+b)n+1 雨峰后: 雨峰后:I2= a[(1-n)t2/(1-r)+b]/[(t1/(1-r)+b]n+1 式中, 时刻雨强; 式中,I1,I2 ——— 雨峰前t1和雨峰后t2时刻雨强; 峰前历时与总降雨历时之比; r ——— 峰前历时与总降雨历时之比; a,b,n ——— 暴雨公式中的参数. , , 暴雨公式中的参数 公式中的参数.
表5-1 同频率暴雨过程推求
t i (min) (mm/min) 5 2.08 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1.74 1.51 1.33 1.20 1.09 1.00 0.927 0.865 0.811 0.764 0.723 P (mm) 10.4 17.4 22.6 26.6 29.9 32.7 35.0 37.1 38.9 40.6 42.1 43.4 j 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Pj (mm) 10.4 7.0 5.2 4.0 3.3 2.8 2.3 2.1 1.8 1.7 1.5 1.3 K 10 8 6 4 2 1 3 5 7 9 11 12 PK (mm) 1.7 2.1 2.8 4.0 7.0 10.4 5.3 3.3 2.3 1.8 1.5 1.3
,hm .
最终得出设计净雨过程h1,h2,…
第三节
汇流计算
一,等流时线方法
为了勾绘等流时线,需调查, 为了勾绘等流时线,需调查,收集排水区域和管渠系统 的水力特征值,计算汇流速度,推求各点汇流时间, 的水力特征值,计算汇流速度,推求各点汇流时间,作为勾 绘等时线的依据. 绘等时线的依据. 坡面集流时间可采用经验公式估算. 坡面集流时间可采用经验公式估算. 边沟或浅渠可概化成宽浅三角渠,用曼宁公式计算流速: 边沟或浅渠可概化成宽浅三角渠,用曼宁公式计算流速:
第一节
一,设计雨量
设计暴雨计算 设计暴雨计算
在城市管渠排水系统设计雨量的推求, 在城市管渠排水系统设计雨量的推求,一般采用暴雨 公式.市政部门常用的雨强公式为: 公式.市政部门常用的雨强公式为:
i = A(1+ClogT)/(t+b)n A(1+
(mm/min)
若重现期P已确定, A(1+ClogT)为一常数 为一常数, 若重现期P已确定,则a=A(1+ClogT)为一常数,上式 写成 i = a/(t+b)n (mm/min) 上式与水利部门采用的雨强公式完全相同.因此可以 式与水利部门采用的雨强公式完全相同. 推求得降雨历时为t 推求得降雨历时为t的设计雨量为
R =αP
=(1 I =(1-α)P
采用均匀分配原则将损失量平均分摊到每一时段的降雨 指标扣损法. 中,即φ指标扣损法.
R I
图5-1 φ指标扣损法 图中的φ值需试算求出.根据φ值可以求得第i 图中的φ值需试算求出.根据φ值可以求得第i时段地 表净雨
φ
hi = 0 hi = Pi -φ
Pi ≤φ Pi >φ
P = at/(t+b)n
如果设计流域有较充分的雨量资料, 如果设计流域有较充分的雨量资料,也可以通过雨量 频率计算途径推求得设计雨量. 频率计算途径推求得设计雨量. 二,设计暴雨过程拟定
1. 典型分配:选用实际的暴雨过程作为典型,经同倍比 典型分配:选用实际的暴雨过程作为典型, 或同频率放大后,得出设计暴雨过程. 或同频率放大后,得出设计暴雨过程.
第五章 管渠水系统设计流量过程线 推求及城市雨洪水质模型
在城市管渠排水系统的规划与设计中, 在城市管渠排水系统的规划与设计中,当涉及系统的 优化设计,超载状态,工程控制调度,管渠溢流计算, 优化设计,超载状态,工程控制调度,管渠溢流计算,调 节池与泵站设计,雨水污染分析与防治等工程问题时, 节池与泵站设计,雨水污染分析与防治等工程问题时,需 要推求相应的设计流量过程线. 要推求相应的设计流量过程线.
图5-2 某城区集水面积等流时线图
ω13
Байду номын сангаас
ω11 ω10 ω9 ω6 ω6 ω5 ω4 ω3 ω2 ω1 图5-2 某城区集水面积等流时线图 ω7 ω6 ω8
ω ω12 ω11 ω10 ω 8 9
120 100 80
ω(t)
ω(ha)
60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
ω1 (t )
ω2 (t
)
ω3 (t
)
t(min)
图5-3
某排水区域汇流曲线
英国运输与道路研究所(TRRL) 英国运输与道路研究所(TRRL)在等流时线法基础上加 以改进,提出一种新的方法,简称TRRL方法. TRRL方法 以改进,提出一种新的方法,简称TRRL方法. TRRL方法与等流时线方法的差别主要有以下几个方面: TRRL方法与等流时线方法的差别主要有以下几个方面: 方法与等流时线方法的差别主要有以下几个方面
V = 0.63Hm2/3J1/2/n
式中, 渠道最大水深, 式中,Hm ——— 渠道最大水深,m.
管道应根据具体情况采用满管或非满管水流计算流速. 管道应根据具体情况采用满管或非满管水流计算流速.
渠道应根据断面形状,河道坡度,糙率用曼宁公式计算 渠道应根据断面形状,河道坡度, 流速. 流速. 根据流速和水力长度求得管渠汇流时间. 根据流速和水力长度求得管渠汇流时间. 在流域图上点绘各点汇流时间,据此勾绘等流时线. 在流域图上点绘各点汇流时间,据此勾绘等流时线. 据流域等流时线图,可以作出流域的汇流面积随汇流 据流域等流时线图, 时间的累积曲线,简称汇流曲线. 时间的累积曲线,简称汇流曲线.全流域汇流曲线 ω~t 是 由各子集水区域汇流曲线累积得出, 由各子集水区域汇流曲线累积得出,即 = ω ω(t)=∑ωi(t) 式中: 时刻全流域汇流面积, 式中:ω(t) ——— t 时刻全流域汇流面积,hm2; 时刻第i个子集水区域汇流面积, ωi(t) ——— t 时刻第i个子集水区域汇流面积,hm2.
3.当设计中需研究水质问题时,需涉及植物截留与 当设计中需研究水质问题时, 填洼计算. 填洼计算. 二,降雨损失的分项计算 霍顿用方程表示植物截留量与降水量的关系
IR = a+bP
n
式中: 参数. 式中:a,b,n ——— 参数. 填洼量一般采用经验性数据.例如, 填洼量一般采用经验性数据.例如,美国丹佛地区政 府编制了不同地面复盖的填洼深度表. 府编制了不同地面复盖的填洼深度表.
雨峰前: 雨峰前:I1 = a[(1-n)(t1/r)+b]/(t1/r+b)n+1 雨峰后: 雨峰后:I2 = a[(1-n)t2/(1-r)+b]/[(t2/1-r)+b]n+1
t t1
0
t2
例: 已知某暴雨公式为
i= 18 (1+0.9logT)/(t+15)0.8 (1+
求2年一遇的设计暴雨过程. 年一遇的设计暴雨过程. 5min, (1)取计算时段为 5min,由暴雨公式式计算得 5, ) 10, 12个历时平均雨强 ,列第( ) 10,… , 60min 共12个历时平均雨强 i,列第(1),(2)栏; ) (2)计算各历时降雨总量 P =it,列第(3)栏; 列第( ) ) (3)栏中各相邻历时雨量之差推求时段雨量 (3)由第(3)栏中各相邻历时雨量之差推求时段雨量 )由第(3) 12.此时, ΔPj =Pj -Pj -1,j=1,2,… ,12.此时,ΔPj 是按大 至小排列, (4),(5)两栏 两栏; 至小排列,序号即为j ,j 与ΔPj 列(4),(5)两栏; 可知, (4)查地区手册得r=0.45,由0.45×12=5.4 可知, )查地区手册得r 0.45, 0.45×12= 雨峰位于第6时段, 雨峰位于第6时段,按单峰暴雨过程确定时段雨强大小序号 K,并按 K 的顺序位置,分配相应的时段雨量ΔPK,分列第 的顺序位置,分配相应的时段雨量Δ (6),(7)两栏 两栏, (7)栏即为推求的设计暴雨过程 栏即为推求的设计暴雨过程. (6),(7)两栏,第(7)栏即为推求的设计暴雨过程.
表5-3
地面复盖物 大面积铺砌 屋顶(平坦) 屋顶(平坦) 屋顶(有坡度) 屋顶(有坡度) 草地 树林和耕地
不同地面覆盖物的填洼量
填洼量(mm) 填洼量(mm) 1.3～3.8 ～ 2.5～7.6 ～ 1.3～2.5 ～ 5.1～12.7 ～ 5.1～15.2 ～ 建议采用量(mm) 建议采用量(mm) 2.5 2.5 1.5 7.5 10.0