陇南地区桥涵小流域设计洪水计算
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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；
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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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
推算小流域面积设计洪水流量详解
由此可得：
df ( t ) [ f (t ) fc ] dt f (t ) t 0 f0
解上述微分方程，得：
f ( t ) f c ( f 0 f c )e
t
(6 1)
式中， f0 、 fc 、β （β > 0）与土壤性质有关，根据 实测资料或实验资料分析确定。
Δt 时段内流出流域出口断
面。最大流量为：
Q
Δt
R
Q
1 Rf Q 2t 2 Rf Q t
Δt
Δt
t
流域出口断面 t 时刻的流量，就是各等流时面
积上在 t 时刻同时流达流域出口断面的流量之和。 等流时线可以用流域平均汇流速度来绘制。流 域平均汇流速度：
V
流域最大汇流时间：
L
t4 t2
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
fc
A t
f~t i， f Q
i~t
.C
B
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
量称为填洼量（depression storage）。
暴雨量扣除损失量称为净雨量（net rainfall ,
effective rainfall），也称为产流量，其数量等于该
场降雨形成的径流量（runoff amount）。
在上述的损失中，下渗损失是最主要的。
6.2.2
下渗（Infiltration）
df ( t ) [ f (t ) fc ] dt f (t ) t 0 f0
解上述微分方程，得：
f ( t ) f c ( f 0 f c )e
t
(6 1)
式中， f0 、 fc 、β （β > 0）与土壤性质有关，根据 实测资料或实验资料分析确定。
Δt 时段内流出流域出口断
面。最大流量为：
Q
Δt
R
Q
1 Rf Q 2t 2 Rf Q t
Δt
Δt
t
流域出口断面 t 时刻的流量，就是各等流时面
积上在 t 时刻同时流达流域出口断面的流量之和。 等流时线可以用流域平均汇流速度来绘制。流 域平均汇流速度：
V
流域最大汇流时间：
L
t4 t2
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
fc
A t
f~t i， f Q
i~t
.C
B
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
量称为填洼量（depression storage）。
暴雨量扣除损失量称为净雨量（net rainfall ,
effective rainfall），也称为产流量，其数量等于该
场降雨形成的径流量（runoff amount）。
在上述的损失中，下渗损失是最主要的。
6.2.2
下渗（Infiltration）
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 +=。
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。
第六章 小流域设计洪峰流量的计算
段的最大平均雨强(历时t1，t2，...，相应最大降雨量为
H1，H2，…) 2 以最大平均雨强i为纵坐标，历时t为横坐标点绘曲线， 此曲线就是最大平均暴雨强度-历时曲线，简称雨强历时曲线
t2 t3
t1
i1=H1/t1； i2=H2/t2；……
降雨强度i/mm.min-1
0.16
历时 0.14 t/min 10 0.12 15 0.1 20 30 0.08 45 0.06 60 90 0.04 120
(或t+b)等于1min或1h时的平均雨强，随地区和重现
期而变
暴雨公式的意义：暴雨强度与历时成指数关系
暴雨公式的作用：在n、Sp已知情况下，可以得到 任意历时t的设计暴雨强度和设计暴雨量
在雨水管渠用暴雨强度公式中，《室外排水设计规 范》推荐S与T的关系为： S = A + BlgT = A ( 1 + ClgT ) 式中A、B、C统称为暴雨参数，为地方性参数 《室外排水设计规范》要求雨水管渠用暴雨强度公 式用每秒每公顷面积上的降雨量L表示，以便绘制全
0.02 0
0
降雨深度 h/mm 1.3 2 2.55 3.35 4.6 5.7 7.8 8.9
降雨强度 i/mm.min-1 0.13 0.13 0.13 0.11 0.1 0.095 0.087 0.074
9 雨段起迄时间 起 8迄 22:12 22:22 7 22:16 22:31 6 22:13 22:33 5 22:12 22:42 22:09 22:54 4 21:59 22:59 3 21:43 23:13 2 21:13 23:13
第六章 小流域设计洪峰流量的计算
内 容： 6.1 概述 6.2 小流域设计暴雨 6.3 小流域暴雨强度公式参数的推求 6.4 暴雨强度公式参数的地区综合 6.5 推理公式 6.6 用推理公式计算设计洪峰流量 6.7 地区经验公式
小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)ppt课件
Sp—— 单位时间的平均雨强(mm/h)，又称雨力,随地区 和重现期而变;
n—— 暴雨参数或暴雨递减指数，随地区和历时长短而变 。
式（8-1）为水利电力部门广泛应用的暴雨公式。
意义：暴雨强度与历时成指数关系。见书图8-2。
WUHEE
2. 历时t的设计暴雨量公式
将(8-1)式左乘历时t 得:
t ·it,P=Pt,p=Sp·t1-n
P24,P P24 (1 PCv)
二、历时t（<24小时）的设计暴雨Pt,p的计算
将年最大24小时设计暴雨量P24，P通过暴雨公式转化为 任意一历时的设计雨量Pt,P(1<t<24)。
WUHEE
WUHEE
1. 暴雨公式
it , P
SP tn
（8-1）
式中，it.p—— 历时为t、频率为P的平均暴雨强度(mm/h);
t=1h, SP=i1.P。 b、 n1 、n2 和SP
随频率变化。
WUHEE
（8-3）
（1） n(n1、n2)的获取
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
8.2 小流域设计暴雨计算
小流域面积较小，可忽略暴雨在地区上分布的不均匀， 由流域中心点处的点雨量作为流域面雨量。
设计暴雨计算采用以下步骤推求： 1 按省（区、市）水文手册及《暴雨径流查算图表》上 的资料计算特定历时的设计暴雨量； 2 将特定历时的设计暴雨量通过暴雨公式转化为任意一 历时的设计雨量。
n—— 暴雨参数或暴雨递减指数，随地区和历时长短而变 。
式（8-1）为水利电力部门广泛应用的暴雨公式。
意义：暴雨强度与历时成指数关系。见书图8-2。
WUHEE
2. 历时t的设计暴雨量公式
将(8-1)式左乘历时t 得:
t ·it,P=Pt,p=Sp·t1-n
P24,P P24 (1 PCv)
二、历时t（<24小时）的设计暴雨Pt,p的计算
将年最大24小时设计暴雨量P24，P通过暴雨公式转化为 任意一历时的设计雨量Pt,P(1<t<24)。
WUHEE
WUHEE
1. 暴雨公式
it , P
SP tn
（8-1）
式中，it.p—— 历时为t、频率为P的平均暴雨强度(mm/h);
t=1h, SP=i1.P。 b、 n1 、n2 和SP
随频率变化。
WUHEE
（8-3）
（1） n(n1、n2)的获取
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
8.2 小流域设计暴雨计算
小流域面积较小，可忽略暴雨在地区上分布的不均匀， 由流域中心点处的点雨量作为流域面雨量。
设计暴雨计算采用以下步骤推求： 1 按省（区、市）水文手册及《暴雨径流查算图表》上 的资料计算特定历时的设计暴雨量； 2 将特定历时的设计暴雨量通过暴雨公式转化为任意一 历时的设计雨量。
小流域设计洪水的计算全套
方法1：查等值线图或水文手册 方法2：若已知24小时设计雨量P24p，可 根据查出的n代入暴雨公式反推Sp： Ptp＝Sp t1－n P24p＝Sp 241－n Sp ＝P24p24n－1 Sp ＝αP日p24n－1
（2）损失参数μ 方法1：查区域或流域水文手册 方法2：设计公式 可以证明
n
(1－n)1n
对ip~ t点据配以公式 iP=SP /tn，按离差最小为原 则率定参数Sp和n（常假定n不随p而变）
根据多站的参数Sp和n进行地区综合（可以是等 值线图或综合表形式）
（二）设计暴雨过程 1、同频率过程线
P (mm)
t (h)
2、地区综合暴雨过程线 α
t (h)
（三） 推求设计流量过程线
1、综合时段单位线法 2、综合瞬时单位线法
＝0.278
mJ
L Q 1/ 3 1/
m
4
（5 ）汇流参数m的取值：
方法1：查水文手册
方法2：由实测流量资料反推：
m＝
J
V Q 1/ 3 1/
m
4
方法3：采用经验公式，如
＝ L
J 1/ 3F 1/ 4
m＝f (θ)
（6）设计洪峰流量的计算
Qm
0.278(
Sp
n
)F
Qm
0.278(
Sp tcn
) tc F
按雨量表示 Pp t1n
2、暴雨公式参数推求及综合 由雨量～历时～频率（P～t～p）关系转为雨强～频率 ～历时（i～p～t）关系。
对有雨量资料站点进行24小时内各时段（一般取t ＝0.2、0.5、1、3、6、12、24h）雨量频率计算
由频率曲线查算时段雨量并计算雨强ip＝Pp / t， （一般取p=5%、2%、1%）
（2）损失参数μ 方法1：查区域或流域水文手册 方法2：设计公式 可以证明
n
(1－n)1n
对ip~ t点据配以公式 iP=SP /tn，按离差最小为原 则率定参数Sp和n（常假定n不随p而变）
根据多站的参数Sp和n进行地区综合（可以是等 值线图或综合表形式）
（二）设计暴雨过程 1、同频率过程线
P (mm)
t (h)
2、地区综合暴雨过程线 α
t (h)
（三） 推求设计流量过程线
1、综合时段单位线法 2、综合瞬时单位线法
＝0.278
mJ
L Q 1/ 3 1/
m
4
（5 ）汇流参数m的取值：
方法1：查水文手册
方法2：由实测流量资料反推：
m＝
J
V Q 1/ 3 1/
m
4
方法3：采用经验公式，如
＝ L
J 1/ 3F 1/ 4
m＝f (θ)
（6）设计洪峰流量的计算
Qm
0.278(
Sp
n
)F
Qm
0.278(
Sp tcn
) tc F
按雨量表示 Pp t1n
2、暴雨公式参数推求及综合 由雨量～历时～频率（P～t～p）关系转为雨强～频率 ～历时（i～p～t）关系。
对有雨量资料站点进行24小时内各时段（一般取t ＝0.2、0.5、1、3、6、12、24h）雨量频率计算
由频率曲线查算时段雨量并计算雨强ip＝Pp / t， （一般取p=5%、2%、1%）
小桥涵水文计算
二．形态调查法计算公式
1 形态断面处的洪峰流量Qx
当形态断面流速为同一流速时，洪峰流量： Qx=ω v 当河槽断面因粗糙系数、断面水深不同(即复式河床 断面时 ) 而形成不同流速，则应分段按各相应面积计算后 相加。
2 形态断面处流速的确定
(
1)
用均匀流公式计算:
宽浅河床：
B 10 H
R=Hp
2) 按沉积物粒径或土的类属特征估算流速 对于山区河沟，可在形态断面附近浅滩上找3—5个最 大石块，求其平均粒径，然后按下式估算v
QS (h z) F
3 2
4 5
暴雨径流厚度h：由以下四因数查附表3-12
(1) 暴雨分区，附表3-7； (2) 公路洪水频率，表1-6； （3）汇水区吸水类型；附表3-9或3-10 （4）汇水时间，附表3-11
考虑洪峰传播、降雨不均匀、水库湖泊等影响
QS (h z) F
v
hRg B
△h ——同一断面上两岸洪水位之高差(m)； R——河弯的曲率半径，凸凹岸曲率半径平均值(m)； g——重力加速度； B——河沟的宽度(m)。
3 频率计算 Qx 是形态断面相应于所调查的历史洪水位的 流量，并不是小桥涵规定的设计频率的流量，还 必须换算。 (1)按流量模比系数换算
Q XS KP QX Kn
7)湖泊折减系数δ： ： δ=1-(1-k)f/F =1-(1-0.7)8.2/12 =0.8
8）洪峰传播折减系数β：由汇水面积重心至桥涵位 置距离L0=4km，附表3-14 β=0.95 9）汇水区降雨不均匀系数γ：由于汇水面积较小， 查涵洞手册附表3-15，降雨不均匀系数近似γ=1.
是 确定地貌系数 的依据之一。 (1) 当有地形图可利用时，根据等高地形图作出构造物至分分水 岭沿河沟的纵断面图，然后依其等面积切割 的坡度即 F1 ， F2 I2 主河沟平均坡度
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Ｑ １ １ ． ２ Ｆ （ ３ ）
４ 确定工程点设计洪水流量
比较各 类方 法计 算结 果 ，以确 定 陇南某 城 区设
（ 下转 第 ９ ４页 ）
９ ４ 防洪排水
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ４ 年２ 月第 ２ 期
质， 是构建人工湿地 、 提 高 人 工 湿 地 净 化 能力 的 关
汇水 湾小 区周边环境 ， 提高卫生水平 ， 保护人 民身
体健康 。
（ ２ ） 该 工程 的建 设 ， 可改善 承德市 的投 资 、 旅 游环境 ，可 吸引更 多的外商投资 ，促 进承德市经 济、 贸 易 和旅 游 业 的全 面发 展 。 （ ３ ） 该工程是把承德市建设成为一座风景优美 、 经 济 繁荣 、 社会稳定 、 生 活 方 便 的 现 代 化 山水 城 市 的基础设施 ， 其社会效益十分显著 。
ｌ ３ ￣ Ｃ～１ ６ ℃。
（ ３ ） 流量小 ， 洪水历时短暂 。通常河床沟槽的洪
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ８ — ２ ８ 作者 简介 ： 冯 英杰 （ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 女， 内蒙古赤 峰人 ， 讲师， 从 事桥 梁 工程教学 与研 究 工作 。
２ ． ３植 被状况
别是 暴雨 的 强度 和暴雨 的时间 分布对 洪 峰流 量 和其 特征 有重要 影响 。
孔径的计算重要依据 ， 也是工程规划的主要依据。 而 我国公路小流域洪水流量计算方法 尚不够完善 ， 缺
２ 城 区特 征
２ ． １地貌特征
乏可靠的科学计算依据 ， 致使小桥涵孑 Ｌ 径设计存在 定困难。 孑 Ｌ 径确定中偏大造成浪费 ， 偏小出现水毁
的现象 ， 给地 区和 国家带来严 重损失 。
１ 小流域洪水计算特点
小流域设计洪水是公路建设中经常遇到的 ， 它
是 决定小桥 涵孔径 的 主要依 据 。与大 中流域 相 比 ， 小
高山峡谷地貌类型。 境内多为峡谷盆地或丘陵地形 ，
流域设计洪水计算有如下特点 ： （ １ ） 缺 乏水 文观 测 资料 。 由于汇水 面 积小 ， 河 沟 小 ，绝大多数小流域没有水文观测站 ，缺乏实测资
新建城镇一般布置在河滩一级台地上 ， 面水靠 山， 城 镇呈条型布置 ， 而背 山侧又多 自然冲沟 ， 冲沟面积介
于 １ —１ ０ ｋ ｍ 之间。
２ ． ２气候 特征 陇南城 区所处 地理 位置 比较特 殊 ， 位 于青 藏高 原
料 ，因而不能用数理统计的方法根据 已有 的流量资 料 推算设 计 流量 。流量计 算 只能 按照 无 观测 资料设
陇南 地 区森林 覆 盖率 ４ ２ ． ５ ％， 覆盖 面积 达 到 １ ７ ７ ５ ． ６ 万亩 。生 态植 被较好 的县依 次为两 当县 、
２ ０ １ ４ 年２ 月第 ２ 期
城 市道 桥 与 防 洪
２ ． ５城 区特 点
防洪排水 ８ ７
康县 、 徽县 、 文县 、 成县 ， 森林 覆盖率分别 为 ７ ２ ％、 ６ ３ ％、 ６ ２ ％、 ４ ７ ％、 ４ ２ ． ８ ％； 礼县 、 西和县 、 武都 区、 宕昌
表 １ 陇南各县（ 区） 年平均降雨■及年降雨量极值（ 单位 ： ｍｍ）
的计算方法 。 用暴雨推求设计流量时 ， 假定暴雨与其 形成的流量为同一频率。 城 市排 洪小 流域 沟 道一般 有两 个功 能 ，排 山面 下 来 的洪水 同时 由于城镇 排水 系统 部分 雨水 需要 汇
集 排入 沟道 ，然后排 入 主河道 中。 由于汇水 面积 较
８ ６ 防洪排水
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ４ 年２ 月第 ２ 期
陇南地 区桥 涵小 流域 设 计洪 水计 算
冯英 杰
（ 西北 民族 大学 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ １ ２ ４ ） 摘 要 ： 小流域 洪水具有 产流快 、 峰量大 、 预测难 度大 、 破 坏性强 等特点 。而 目前 我国 尚无 准确的城 区小流域设 计洪水 计算方 法 。 对于城 区小流域设 计洪水 计算通 常采 用规 范的推理公 式或城建 部 门的经验公 式近似计算 ， 存 在一定 的误 差。结合城 区 的特 点 ， 通
县 植 被 较 差 ，森 林 覆 盖 率 分 别 为 １ ９ ． ２ ％、 ２ １ ． ３ ％、 ２ ４ ． ８ ％和 ３ ０ ． ６ ％， 生 态 植 被 与 降水 、 滑 坡 泥石 流分 布 情 况基本 一致 。
２ ． ４降水特征
陇南地区小城镇工矿企业较少 ， 主要以行政和居 住为 主 ， 而 陇南地 区人口较 多 ， 适宜 居住地块 狭长 ， 城 镇居住人 口密度较大 ， 新建城镇 区域一般在 ２～ ５ ｋ ｍ ，
计 流量 的方法进 行水文 计算 。
东侧地形坡度较陡的地方 ，在巴颜格拉山和秦岭之
间， 气 候 资源 丰 富 ， 天 气气 候 差 异 比较 明显 ， 属 北 亚
（ ２ ） 洪水暴涨暴落 ， 破坏性较大。由于流域控制 的面积小 ， 河沟长度较短 ， 河床 比降较大 ， 因而河床 的调 洪能力 很弱 ， 由暴 雨形 成 的洪 峰流量 来 势 凶猛 ，
键措 施 。
业工程 ， 其 社会 效益 有 以下几 点 ： （ １ ） 该 工程实施 后 ， 可改善 武烈河 水质 ， 改 善
Hale Waihona Puke ２ ． ４人 工湿 地 对 水质 的 改善情 况 ２ ． ４ ． １对 有 机 物 的去 除 效 果 人 工 湿 地 对 有 机 物 有 较 强 的 处 理 能 力 ：不 溶 性 有 机 物 通 过 过 滤 可 从 污 水 中截 流 下 来 ，被 微 生 物 加 以利 用 ；可 溶 性 有 机 物则 可 通 过 微 生 物 的吸 附 及微 生 物 的代 谢 过 程 被去 除 。 在进水浓度较低的情况下 ， Ｂ Ｏ Ｄ 、 Ｃ Ｏ Ｄ Ｓ Ｓ的 去 除 率分 别 能够 达到 ８ ５ ％ 一９ ０ ％、 ８ ０ ％、 ７ ０ ％。 ２ ． ４ ． ２对 氮 、 磷 的去 除 效 果
０ 引 言
随着我 国公路交通运输事业 的迅速发展 ，国家
对 交通 建设 提 出更 高 的要求 ，因此对 人工 排水 构造 物和小桥 涵 的要求 亦有 所提高 。同时 ， 由于地 区经济 的飞跃 发展 ，城镇 新 区建设 正逐 渐成 为 地 区的建设 重 点 ，对新 建城 区的小 流域 沟道 的排 洪 和城 区规 划 需 综合 考虑 ，合理 确 定小 流域洪 水 流量 既是 小桥 涵
Ｑ ￣ － ｏ － ２ ７ ８ ｆ １ Ｆ
＼丁 ／
（ １ ）
从降雨时间分布看 ，陇南地区降雨量随季节变 化差异较大 ， 陇南各地降雨主要集中在下半年 ５ ～ １ ０
月， 下半年降雨量 占年降雨量的 ８ ３ ％～ ８ ７ ％， 其中尤 以６ ～ ８ 月的降雨量集 中， 各县的降雨量 占全年降雨
防洪 等级一般 为 ２ ０ ａ 一遇 。考虑跨 越沟 道 由于城镇 建设 必须 设 置桥涵 等结 构 物 ，建议城 镇 沟道设计 洪 水采用 ５ ０ ａ 一 遇为宜 。
陇南地 区所 处地 理 位置 比较 特殊 ，属 南北 气候
过渡地带 ， 气候特点是降雨量较充沛 ， 局部短时暴雨
降雨量比率来看 ， ６ ～８ 月各县差异不大 ， 总体趋势一 致。 大于 ０ ． １ ｍ ｍ降雨天数各县差异不大 ， 都在 １ ０ ０ ｄ 以上 ， 康县最多 １ ４ ６ ｄ ， 武都县最少 １ ０ ４ ｄ ， 见表 ２ 。
裹 ２ 各县大于 Ｏ ． １ ｍｍ 降雨天数及下半年降雨量全年降雨量的 比
量 累计 资料 ， 有利 于分 析研 究该 工程 点 的洪水 流量 。 运 用实 测暴 雨洪 水 资料来 计算 参数 ，并 进行 综 合， 对 于无 实测 流量 资料 地 区 ， 是公 路小 桥涵 最常 用
较好的一致性 ，陇南出现较重和严重的滑坡大多数 是 由暴雨或大暴雨诱发 的。该地区由于暴雨造成的 直接经济损失每年愈亿元。 区域 内地貌 、 植被等差异较大 ， 其降水以及暴雨 分布也存在较大差异。陇南地区降雨量的空间分布 见表 ｌ 。
对小桥 涵及其 构造物 破坏性 较大 。
热带向暖温带过渡地段 ， 立体气候特征明显 ， 年平均 降雨量在 ４ ５ ０ ７ ５ ８ ｍ ｍ之 间 ， 白龙江 、 白水江河谷 地带年平均气温 ｌ ３ ℃～ １ ６ ￣ Ｃ ，西北部高山旱地年平 均气温 ８ ℃ ～１ ｌ ℃ ，东部徽成盆地地带年平均气温
３ ． １暴 雨推理 法
较弱 ， 暴雨是陇南最多发的自然灾害之一 ， 滑坡泥石
流灾 害发 生 的时段 频次 与暴 雨 发生 的时 段频 次具 有
桥位处缺乏实测流量资料 ， 又因工程规模小 ， 不 可能做大量的勘测和地区资料的整理工作 ， 但 当地 水 文气 象部 门有 较多 的 自记雨 量记 录和 定时 观测 雨
频繁。 暴雨主要出现在陇南东部， 占暴雨出现 日 数的 ８ ０ ％以上 。 西 北 出现 暴雨相对 较少 。 暴 雨 出现 的时 间 为５ 月～ ９ 月， ７ ～ ８ 月是陇南暴雨多发时期 ， ８ ０ ％的
暴 雨 出现在这 一时段 。从 降雨 量看 ， 陇南 的暴 雨强 度
３ 小流域洪水计 算方法
量的 ４ ７ ． １ ％ 一５ ２ ． ４ ％ ，从 ６～８月 的降 雨量 占全年 总
３ ． ２径流 形成法 近百 年来 ，小 流域 径流 流量 的推 理公 式数 以百
计， 主要有 两 大类 ： 一类 是根 据实 践经 验建 立径 流流 量与 径流 因素 函数 关系 的公 式 ， 即经验 公式 ； 二是 根 据径 流形 成 的 因素 和条 件 ， 通 过 分析 、 推理 而建立 的 径流流量 与径流 因素函数关 系的公式 ， 为成 因推理公
一
陇南地 区主要为黄土高原 向西秦岭地 区过渡段 ， 包括长江水系和 白龙江和西汉水中系中下游地区 ， 地处青藏高原 、 黄土高原和四川盆地三大单元之间 ，
４ 确定工程点设计洪水流量
比较各 类方 法计 算结 果 ，以确 定 陇南某 城 区设
（ 下转 第 ９ ４页 ）
９ ４ 防洪排水
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ４ 年２ 月第 ２ 期
质， 是构建人工湿地 、 提 高 人 工 湿 地 净 化 能力 的 关
汇水 湾小 区周边环境 ， 提高卫生水平 ， 保护人 民身
体健康 。
（ ２ ） 该 工程 的建 设 ， 可改善 承德市 的投 资 、 旅 游环境 ，可 吸引更 多的外商投资 ，促 进承德市经 济、 贸 易 和旅 游 业 的全 面发 展 。 （ ３ ） 该工程是把承德市建设成为一座风景优美 、 经 济 繁荣 、 社会稳定 、 生 活 方 便 的 现 代 化 山水 城 市 的基础设施 ， 其社会效益十分显著 。
ｌ ３ ￣ Ｃ～１ ６ ℃。
（ ３ ） 流量小 ， 洪水历时短暂 。通常河床沟槽的洪
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ８ — ２ ８ 作者 简介 ： 冯 英杰 （ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 女， 内蒙古赤 峰人 ， 讲师， 从 事桥 梁 工程教学 与研 究 工作 。
２ ． ３植 被状况
别是 暴雨 的 强度 和暴雨 的时间 分布对 洪 峰流 量 和其 特征 有重要 影响 。
孔径的计算重要依据 ， 也是工程规划的主要依据。 而 我国公路小流域洪水流量计算方法 尚不够完善 ， 缺
２ 城 区特 征
２ ． １地貌特征
乏可靠的科学计算依据 ， 致使小桥涵孑 Ｌ 径设计存在 定困难。 孑 Ｌ 径确定中偏大造成浪费 ， 偏小出现水毁
的现象 ， 给地 区和 国家带来严 重损失 。
１ 小流域洪水计算特点
小流域设计洪水是公路建设中经常遇到的 ， 它
是 决定小桥 涵孔径 的 主要依 据 。与大 中流域 相 比 ， 小
高山峡谷地貌类型。 境内多为峡谷盆地或丘陵地形 ，
流域设计洪水计算有如下特点 ： （ １ ） 缺 乏水 文观 测 资料 。 由于汇水 面 积小 ， 河 沟 小 ，绝大多数小流域没有水文观测站 ，缺乏实测资
新建城镇一般布置在河滩一级台地上 ， 面水靠 山， 城 镇呈条型布置 ， 而背 山侧又多 自然冲沟 ， 冲沟面积介
于 １ —１ ０ ｋ ｍ 之间。
２ ． ２气候 特征 陇南城 区所处 地理 位置 比较特 殊 ， 位 于青 藏高 原
料 ，因而不能用数理统计的方法根据 已有 的流量资 料 推算设 计 流量 。流量计 算 只能 按照 无 观测 资料设
陇南 地 区森林 覆 盖率 ４ ２ ． ５ ％， 覆盖 面积 达 到 １ ７ ７ ５ ． ６ 万亩 。生 态植 被较好 的县依 次为两 当县 、
２ ０ １ ４ 年２ 月第 ２ 期
城 市道 桥 与 防 洪
２ ． ５城 区特 点
防洪排水 ８ ７
康县 、 徽县 、 文县 、 成县 ， 森林 覆盖率分别 为 ７ ２ ％、 ６ ３ ％、 ６ ２ ％、 ４ ７ ％、 ４ ２ ． ８ ％； 礼县 、 西和县 、 武都 区、 宕昌
表 １ 陇南各县（ 区） 年平均降雨■及年降雨量极值（ 单位 ： ｍｍ）
的计算方法 。 用暴雨推求设计流量时 ， 假定暴雨与其 形成的流量为同一频率。 城 市排 洪小 流域 沟 道一般 有两 个功 能 ，排 山面 下 来 的洪水 同时 由于城镇 排水 系统 部分 雨水 需要 汇
集 排入 沟道 ，然后排 入 主河道 中。 由于汇水 面积 较
８ ６ 防洪排水
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ４ 年２ 月第 ２ 期
陇南地 区桥 涵小 流域 设 计洪 水计 算
冯英 杰
（ 西北 民族 大学 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ １ ２ ４ ） 摘 要 ： 小流域 洪水具有 产流快 、 峰量大 、 预测难 度大 、 破 坏性强 等特点 。而 目前 我国 尚无 准确的城 区小流域设 计洪水 计算方 法 。 对于城 区小流域设 计洪水 计算通 常采 用规 范的推理公 式或城建 部 门的经验公 式近似计算 ， 存 在一定 的误 差。结合城 区 的特 点 ， 通
县 植 被 较 差 ，森 林 覆 盖 率 分 别 为 １ ９ ． ２ ％、 ２ １ ． ３ ％、 ２ ４ ． ８ ％和 ３ ０ ． ６ ％， 生 态 植 被 与 降水 、 滑 坡 泥石 流分 布 情 况基本 一致 。
２ ． ４降水特征
陇南地区小城镇工矿企业较少 ， 主要以行政和居 住为 主 ， 而 陇南地 区人口较 多 ， 适宜 居住地块 狭长 ， 城 镇居住人 口密度较大 ， 新建城镇 区域一般在 ２～ ５ ｋ ｍ ，
计 流量 的方法进 行水文 计算 。
东侧地形坡度较陡的地方 ，在巴颜格拉山和秦岭之
间， 气 候 资源 丰 富 ， 天 气气 候 差 异 比较 明显 ， 属 北 亚
（ ２ ） 洪水暴涨暴落 ， 破坏性较大。由于流域控制 的面积小 ， 河沟长度较短 ， 河床 比降较大 ， 因而河床 的调 洪能力 很弱 ， 由暴 雨形 成 的洪 峰流量 来 势 凶猛 ，
键措 施 。
业工程 ， 其 社会 效益 有 以下几 点 ： （ １ ） 该 工程实施 后 ， 可改善 武烈河 水质 ， 改 善
Hale Waihona Puke ２ ． ４人 工湿 地 对 水质 的 改善情 况 ２ ． ４ ． １对 有 机 物 的去 除 效 果 人 工 湿 地 对 有 机 物 有 较 强 的 处 理 能 力 ：不 溶 性 有 机 物 通 过 过 滤 可 从 污 水 中截 流 下 来 ，被 微 生 物 加 以利 用 ；可 溶 性 有 机 物则 可 通 过 微 生 物 的吸 附 及微 生 物 的代 谢 过 程 被去 除 。 在进水浓度较低的情况下 ， Ｂ Ｏ Ｄ 、 Ｃ Ｏ Ｄ Ｓ Ｓ的 去 除 率分 别 能够 达到 ８ ５ ％ 一９ ０ ％、 ８ ０ ％、 ７ ０ ％。 ２ ． ４ ． ２对 氮 、 磷 的去 除 效 果
０ 引 言
随着我 国公路交通运输事业 的迅速发展 ，国家
对 交通 建设 提 出更 高 的要求 ，因此对 人工 排水 构造 物和小桥 涵 的要求 亦有 所提高 。同时 ， 由于地 区经济 的飞跃 发展 ，城镇 新 区建设 正逐 渐成 为 地 区的建设 重 点 ，对新 建城 区的小 流域 沟道 的排 洪 和城 区规 划 需 综合 考虑 ，合理 确 定小 流域洪 水 流量 既是 小桥 涵
Ｑ ￣ － ｏ － ２ ７ ８ ｆ １ Ｆ
＼丁 ／
（ １ ）
从降雨时间分布看 ，陇南地区降雨量随季节变 化差异较大 ， 陇南各地降雨主要集中在下半年 ５ ～ １ ０
月， 下半年降雨量 占年降雨量的 ８ ３ ％～ ８ ７ ％， 其中尤 以６ ～ ８ 月的降雨量集 中， 各县的降雨量 占全年降雨
防洪 等级一般 为 ２ ０ ａ 一遇 。考虑跨 越沟 道 由于城镇 建设 必须 设 置桥涵 等结 构 物 ，建议城 镇 沟道设计 洪 水采用 ５ ０ ａ 一 遇为宜 。
陇南地 区所 处地 理 位置 比较 特殊 ，属 南北 气候
过渡地带 ， 气候特点是降雨量较充沛 ， 局部短时暴雨
降雨量比率来看 ， ６ ～８ 月各县差异不大 ， 总体趋势一 致。 大于 ０ ． １ ｍ ｍ降雨天数各县差异不大 ， 都在 １ ０ ０ ｄ 以上 ， 康县最多 １ ４ ６ ｄ ， 武都县最少 １ ０ ４ ｄ ， 见表 ２ 。
裹 ２ 各县大于 Ｏ ． １ ｍｍ 降雨天数及下半年降雨量全年降雨量的 比
量 累计 资料 ， 有利 于分 析研 究该 工程 点 的洪水 流量 。 运 用实 测暴 雨洪 水 资料来 计算 参数 ，并 进行 综 合， 对 于无 实测 流量 资料 地 区 ， 是公 路小 桥涵 最常 用
较好的一致性 ，陇南出现较重和严重的滑坡大多数 是 由暴雨或大暴雨诱发 的。该地区由于暴雨造成的 直接经济损失每年愈亿元。 区域 内地貌 、 植被等差异较大 ， 其降水以及暴雨 分布也存在较大差异。陇南地区降雨量的空间分布 见表 ｌ 。
对小桥 涵及其 构造物 破坏性 较大 。
热带向暖温带过渡地段 ， 立体气候特征明显 ， 年平均 降雨量在 ４ ５ ０ ７ ５ ８ ｍ ｍ之 间 ， 白龙江 、 白水江河谷 地带年平均气温 ｌ ３ ℃～ １ ６ ￣ Ｃ ，西北部高山旱地年平 均气温 ８ ℃ ～１ ｌ ℃ ，东部徽成盆地地带年平均气温
３ ． １暴 雨推理 法
较弱 ， 暴雨是陇南最多发的自然灾害之一 ， 滑坡泥石
流灾 害发 生 的时段 频次 与暴 雨 发生 的时 段频 次具 有
桥位处缺乏实测流量资料 ， 又因工程规模小 ， 不 可能做大量的勘测和地区资料的整理工作 ， 但 当地 水 文气 象部 门有 较多 的 自记雨 量记 录和 定时 观测 雨
频繁。 暴雨主要出现在陇南东部， 占暴雨出现 日 数的 ８ ０ ％以上 。 西 北 出现 暴雨相对 较少 。 暴 雨 出现 的时 间 为５ 月～ ９ 月， ７ ～ ８ 月是陇南暴雨多发时期 ， ８ ０ ％的
暴 雨 出现在这 一时段 。从 降雨 量看 ， 陇南 的暴 雨强 度
３ 小流域洪水计 算方法
量的 ４ ７ ． １ ％ 一５ ２ ． ４ ％ ，从 ６～８月 的降 雨量 占全年 总
３ ． ２径流 形成法 近百 年来 ，小 流域 径流 流量 的推 理公 式数 以百
计， 主要有 两 大类 ： 一类 是根 据实 践经 验建 立径 流流 量与 径流 因素 函数 关系 的公 式 ， 即经验 公式 ； 二是 根 据径 流形 成 的 因素 和条 件 ， 通 过 分析 、 推理 而建立 的 径流流量 与径流 因素函数关 系的公式 ， 为成 因推理公
一
陇南地 区主要为黄土高原 向西秦岭地 区过渡段 ， 包括长江水系和 白龙江和西汉水中系中下游地区 ， 地处青藏高原 、 黄土高原和四川盆地三大单元之间 ，