福建省暴雨径流查算图表推理公式法.doc
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福建省推理公式计算设计洪水手册
一、基本公式:
推理公式是无资料地区由暴雨推求洪水比较常用的方法,我省中小型水利工程设计洪水的计算也通常采用这种方法(一般在流域面积200km2以下采用)。
它是假定汇流时间内降雨强度是均匀,并将汇形面积曲线概化为矩形,导出如下计算公式:
当时,即全面汇流情况下,
…………………
(1)
当时,即部分汇流情况下,
……..
(2)
式中:
为地表净峰流量(m3/s),F为流域面积(km2),为成峰的产流面积(即与tc相应的部份面积中最大的一块,km2);为流域汇流历时(小时);tc为地表产流历时(小时);为汇流历时内的最大地表净雨量(毫米);为产流历时内的地表净雨量(毫米);0.278为换算系数。
二、设计暴雨的计算
1、查图法计算设计暴雨
(1)查算设计流域各种历时的暴雨参数:
根据设计流域所在地点,应用年最大各种历时的降雨量均值等值线图和变差系数等值线图,按地理内插法读取流域中心点的暴雨参数值,如果流域内有两条以上等值线通过,可按面积加权法计算。
(2)计算设计频率的各种历时降雨量:
根据上步查算的各种历时降雨量的变差系数Cv值,从皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数KP值表中(Cs/Cv=3.5)分别读取设计频率P的KP值,乘以相应的历时降雨量均值即得。
(3)计算各种历时的面雨量:
根据设计流域的面积和降雨历时,查读暴雨点面关系表(附表1),得暴雨点面折算系数,乘以相应的点雨量即得(流域面积在10km2以下直接采用点雨量,不打折扣)。
(4)推求设计雨量的时程分配:
把上面所求的设计降雨量代入24小时(或三天)的设计雨型表(附表3),即得设计雨量的时程分配。
(5)设计净雨的计算:
24小时的设计雨量不扣损,直接用设计雨量过程作为设计净雨过程。
2、参证站法计算设计暴雨
(1)选择在设计流域内或附近有实测短历时暴雨的雨量站为参证站,根据参证站实测各短历时(1小时、3小时、6小时、24小时)的暴雨资料,用经验公式计算其频率,皮尔逊Ⅲ型曲线适线,计算各短历时暴雨设计参数,得到各频率的设计暴雨量。
(2)设计流域的点、面雨量换算:
根据设计流域的面积和设计暴雨历时,查读暴雨点面关系表(附表1),得暴雨点面折算系数。
用折算系数乘以参证站相应的点雨量,即得设计流域的面雨量(流域面积在10km2以下直接采用点雨量,不打折扣)。
(3)推求设计雨量的时程分配:
把上面所求的设计降雨量代入24小时(或三天)的设计雨型表(附表3),即得设计雨量的时程分配。
(4)设计净雨的计算:
24小时的设计雨量不扣损,直接用设计雨量过程作为设计净雨过程。
三、地理参数计算
1、河长L
河长L为流域的分水岭至出口断面的总长度(单位:
km),有多条支流时,应选择做为河源的支流量测其河长。
2、河道平均坡降J
河道平均坡降J为自分水岭至出口断面的河道平均比降(单位:
‰)。
计算方法:
用相应比例的地图(1:
1万或1:
5万)分别做出各等高线与河流的正交点位置,从出口断面开始,分别列出各正交点的高程、、……,以及各正交点之间的距离、、……,然后用下列公式计算流域平均坡降J。
‰
四、雨力Sp及暴雨递减系数的计算
雨力Sp即为t=1小时的雨强,Sp=R24.p*24n-1。
暴雨递减系数分为、,其中为1小时以内暴雨递减系数,为1~24小时暴雨递减系数。
推理公式计算设计洪水时所采用的为,即为1~24小时的暴雨递减系数。
可用下式计算,也可查等值线图。
式中:
为参证点设计频率的最大24小时降雨的雨强,即,。
五、设计洪峰流量及洪水过程线计算:
1、试算法计算地表洪峰流量
计算公式
式中:
为径流系数;为雨力;为汇流时间。
计算步骤:
(1)汇流历时的计算:
(2)计算汇流参数m值:
先确定流域所在的汇流分区,由设计流域的特征参数F(km2)、L(km)、J(‰)计算,而后根据值及设计流域所在分区,用下式计算汇流参数m值:
沿海≥1.5时,;<1.5时,
内陆≥1.5时,;<1.5时,
另外漳州地区汇流参数m值计算公式:
。
(3)确定稳定入渗率值:
根据24小时设计净雨过程,计算次净雨平均强度次,其中T是净雨总量的有效历时,即降雨过程的首末各时段雨强不及0.5(毫米/小时)者不参加历时统计。
然后以次值读~相关表求得(毫米/小时)值。
(4)雨力计算:
(5)产流历时计算:
(6)试错法计算:
当时(一般情况时);
①;②;③
计算方法是假定一个,代入式①和式③,求出,再用式②求出,当时,得出的、即为所求值,否则重复上述步骤,直至符合要求。
式中:
L为自分水岭至出口断面的河道长度(km)
J为自分水岭至出口断面的河道比降(‰)
n为24小时暴雨递减系数。
2、计算设计地表洪水过程线
(1)把上述计算的24小时设计净雨过程,用值将各时段的净雨分割成地表净雨和地下净雨两个部分,可列表计算。
其中=
若计算结果>时,则取=,
=-
式中:
为时段净雨;为总净雨;为稳定下渗率;t为净雨时段数
(2)计算地表和地下设计洪量:
分别由地表和地下净雨求得。
地表洪量W表=1000(m3)
地下洪量W下=1000(m3)
(3)计算地表洪水过程线:
先计算地表洪水过程线的形状系数,式中T是地表洪水过程线的底宽,24小时设计雨量固定为50小时,3天设计雨量固定为80小时。
然后根据值查~t~关系表(附表6)的涨水部份和退水部份各个时刻t所对应的值,乘以地表洪峰流量Qm表即得。
3、计算地下洪水过程线
将地下洪量W下按等腰三角形分配,其底宽是地表洪水过程线底宽的两倍。
地下洪峰流量计算公式:
,式中T为50小时。
地下洪峰流量出现在地表洪水过程线的50小时处,地下洪水过程线底宽是地表洪水过程线底宽的两倍即为100小时。
所以按等腰三角形进行各时刻地下洪水流量分配,即可求得地下洪水过程线。
4、计算设计总洪水过程线
根据前面求得地表和地下洪水过程线,将地下洪水过程线的置于地表洪水过程线的终止点,其起涨点和地表洪水过程线的起涨点重合,中间过程按直线内插,然后把同时刻的流量叠加即得。
21
福建省暴雨点面关系表
设计暴雨的关系表附表1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
300
400
500
700
1000
1
1.000
0.945
0.911
0.884
0.864
0.847
0.834
0.823
0.815
0.807
0.800
0.795
0.790
0.776
0.757
0.741
0.712
0.673
3
1.000
0.960
0.931
0.910
0.893
0.879
0.867
0.858
0.851
0.845
0.840
0.835
0.830
0.817
0.798
0.782
0.753
0.713
6
1.000
0.977
0.957
0.942
0.928
0.917
0.907
0.899
0.892
0.886
0.881
0.875
0.871
0.858
0.839
0.823
0.793
0.753
12
1.000.
0.986
0.972
0.961
0.951
0.943
0.935
0.928
0.921
0.915
0.910
0.905
0.901
0.889
0.872
0.858
0.831
0.793
24
1.000
0.991
0.983
0.975
0.969
0.964
0.959
0.953
0.949
0.944
0.940
0.936
0.933
0.923
0.909
0.895
0.869
0.833
3天
1.000
0.995
0.990
0.985
0.981
0.977
0.973
0.970
0.967
0.965
0.963
0.960
0.958
0.950
0.938
0.927
0.906
0.877
福建省最大24小时降雨概化过程线
附表2
时间
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
%
3%
R24-R6
3%
R24-R6
3%
R24-R6
3%
R24-R6
4%
R24-R6
4%
R24-R6
7%
R24-R6
7%
R24-R6
7%
R24-R6
7%
R24-R6
7%
R24-R6
7%
R24-R6
时间
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
%
50%
R3-R1
50%
R3-R1
100%
R1
33%
R6-R3
33%
R6-R3
34%
R6-R3
7%
R24-R6
7%
R24-R6
6%
R24-R6
6%
R24-R6
6%
R24-R6
6%
R24-R6
福建省最大三天(包括最大24小时)设计雨型表
附表3
日程
第一天
第二天(最大24小时)
第三天
时段历时(小时)
6
6
6
6
6
6
2
1
3
6
6
6
6
6
占H1%
100
占(H3-H1)%
100
占(H6-H3)%
100
占(H24-H6)%
20
42
38
占(H3天-H24)%
0
10
15
20
25
20
10
0
福建省次净雨强度与稳定入渗率相关表附表4
单位:
毫米/小时
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0
0.0
0.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.4
1
0.5
0.5
0.6
0.6
0.7
0.7
0.8
0.8
0.9
0.9
2
0.9
1.0
1.0
1.1
1.1
1.2
1.2
1.2
1.3
1.3
3
1.4
1.4
1.4
1.5
1.5
1.6
1.6
1.6
1.7
1.7
4
1.8
1.8
1.8
1.9
1.9
2.0
2.0
2.0
2.1
2.1
5
2.1
2.2
2.2
2.2
2.3
2.3
2.4
2.4
2.4
2.5
6
2.5
2.5
2.6
2.6
2.6
2.7
2.7
2.7
2.8
2.8
7
2.8
2.9
2.9
2.9
3.0
3.0
3.0
3.1
3.1
3.1
8
3.2
3.2
3.2
3.3
3.3
3.3
3.4
3.4
3.4
3.4
9
3.5
3.5
3.5
3.6
3.6
3.6
3.7
3.7
3.7
3.8
10
3.8
3.8
3.8
3.9
3.9
3.9
3.9
4
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