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1、 10 - 6 小流域设计洪水计算小流域设计洪水计算 Design Flood for Small Watershed一、一、 概概 述述 铁路、公路建设中的小桥涵、中小型水利工程、铁路、公路建设中的小桥涵、中小型水利工程、农田、城市及厂矿排水等工程的规划设计中的洪水设农田、城市及厂矿排水等工程的规划设计中的洪水设计，大多集水面积小，属小流域。小流域通常指集水计，大多集水面积小，属小流域。小流域通常指集水面积不超过数百平方公里的小河小溪，但并无明确限面积不超过数百平方公里的小河小溪，但并无明确限制。例如：水利部门制。例如：水利部门 F 200 km2 ，公路交通部门，公路交通部门F 100 k
2、m2 。小流域设计洪水计算，与大中流域相比，。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：题进行研究。小流域设计洪水计算的主要特点是： 绝大多数小流域都没有水文站，即缺乏实测径流资绝大多数小流域都没有水文站，即缺乏实测径流资料，甚至降雨资料也没有。料，甚至降雨资料也没有。 小流域面积小，自然地理条件比较单一，拟定计算小流域面积小，自然地理条件比较单一，拟定计算方法时，允许作适当的简化，即允许作出一些概化性方法时，允许作适当的简化，即允许作出一些概化性假定。例如假定短历
3、时设计暴雨时空分布均匀等等。假定。例如假定短历时设计暴雨时空分布均匀等等。 小流域分布广、数量多。因而，所拟定的计算方法，小流域分布广、数量多。因而，所拟定的计算方法，在保证一定精度的前提下，力求简便。在保证一定精度的前提下，力求简便。 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。 小型工程一般对洪水的调节能力较小，工程规模主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，因而，小流域设计洪水，主要推要受洪峰流量控
4、制，因而，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。概化过程线。 二、二、 小流域设计暴雨的计算小流域设计暴雨的计算 针对小流域水文资料缺乏的特点，设计暴雨推求针对小流域水文资料缺乏的特点，设计暴雨推求常采用以下步骤：常采用以下步骤： 根据省区水文手册包括有关的水文图集，根据省区水文手册包括有关的水文图集，如如暴雨径流查算图表暴雨径流查算图表）中绘制的暴雨参数等值线）中绘制的暴雨参数等值线图，查算出各种历时的流域设计雨量，如图，查算出各种历时的流域设计雨量，如24h设计暴设计暴雨量等。（如果有实测资料，可直接推
5、求设计雨量）雨量等。（如果有实测资料，可直接推求设计雨量）工程设计中常用的暴雨历时有：工程设计中常用的暴雨历时有：城市排水：城市排水：5、10、15、20、30、45、60、90、120 min水利部门：水利部门：1、3、6、12、24 h 将将各各种历时种历时的的设计设计雨量建立暴雨公式，就可利用暴雨量建立暴雨公式，就可利用暴雨公式推求任一雨公式推求任一历时历时的的设计设计雨量；雨量； 按分区概化雨型或移用邻近流域典型暴雨，用同按分区概化雨型或移用邻近流域典型暴雨，用同频率法控制放大，求得设计暴雨过程。频率法控制放大，求得设计暴雨过程。 1. 特定历时的设计暴雨计算特定历时的设计暴雨计算 由
6、各省区的由各省区的和和查查取。例如湖北省取。例如湖北省1985年印发的年印发的中，中，就提供了就提供了7d、3d、24h、6h、1h及及10min的暴雨参数等的暴雨参数等值线图，值线图，CS/CV值全省统一用值全省统一用3.5。据此，便可查出设。据此，便可查出设计流域中心点位置的某特定历时暴雨的均值、计流域中心点位置的某特定历时暴雨的均值、CV 及及CS/CV，进而求得该历时设计频率的雨量。，进而求得该历时设计频率的雨量。如：如：x24P 、x6P 、x1P 。 2. 用暴雨公式计算任一历时的设计雨量用暴雨公式计算任一历时的设计雨量 有了特定历时的设计暴雨量如：有了特定历时的设计暴雨量如：x2
7、4P 、x6P 、x1P ），就可以建立暴雨公式。大量资料的统计成果表），就可以建立暴雨公式。大量资料的统计成果表明，暴雨强度和历时的关系可用指数方程来表达，它明，暴雨强度和历时的关系可用指数方程来表达，它反映一定频率某历时的平均降雨强度反映一定频率某历时的平均降雨强度 at，P 与该历时与该历时 t 的关系，称为短历时暴雨公式。暴雨公式最常见的形的关系，称为短历时暴雨公式。暴雨公式最常见的形式为：式为：)110( nPPttSa，式中，式中，at，P ：历时为：历时为t，频率为，频率为P的平均暴雨强度，的平均暴雨强度，mm/h；)110( nPPttSa，SP ：频率为：频率为P，历时为，历
8、时为1h的平均暴雨强度的平均暴雨强度average rainfall intensity for duration t = 1h with frequency P），称为设计雨力，），称为设计雨力，mm/h。n：暴雨参数、暴雨递减指数或暴雨衰减指数。：暴雨参数、暴雨递减指数或暴雨衰减指数。 暴雨递减指数n与历时长短有关，且随地区而变化，可根据自记雨量资料分析。首先对实测各种历时的雨量进行频率分析，求得各种频率的设计雨强at，P 及相应的历时t，然后推求n。由10-1式可知：tnSaPPtlglglg ，lg at，P lg tn2 = 0.60 P =0.1%n2 = 0.60 P =1%n1
9、 = 0.40 n1 = 0.40SP=0.1%SP=1%1h用图解法可求得用图解法可求得n。根。根据我国资料分析，大多据我国资料分析，大多数地区数地区n与与P无关，在无关，在t=1h的前后发生变化，的前后发生变化，记记t1h为为n1，t=124h为为n2。n1、n2各地不同，各地不同，各省自治区、直辖市各省自治区、直辖市已根据各自分析的已根据各自分析的n1、n2绘成了等值线图或分绘成了等值线图或分区查算图。区查算图。频率为频率为P、历时为、历时为 t 的暴雨量：的暴雨量：)210()(1 mmtStaxnPPtPt，计算步骤：计算步骤：知：流域中心知：流域中心 求出求出24h设计暴雨量设计暴
10、雨量 x24，P。2124)43.5(nnCCCxVSV， 由式由式10-2）：）：212242424242424nPnPPPSSax ，122424 nPPxS，（10-3） 由式由式10-2）（）（10-3），可求出任意历时），可求出任意历时 t 的设的设计雨量：计雨量： 当当 1 h t 24 h：)410(2421122421 nnPnPPttxtSx，当当 t 时，损时，损失率为失率为，超渗，超渗部分部分 i - 形成形成净雨，总净雨量净雨，总净雨量如图阴影部分所如图阴影部分所示。示。 只要有了，就可求出净雨量。各省水文手册一般有的经验关系，可直接查阅。四、推理公式推求设计洪峰流量的
11、基本原理四、推理公式推求设计洪峰流量的基本原理 （fundamental conception in rational formula ）（一推理公式的形式（一推理公式的形式汇流时间汇流时间concentration time）：净雨从流域上某点）：净雨从流域上某点流至流域出口断面的时间。流至流域出口断面的时间。等流时线等流时线isochronic line）：流域上汇流时间相等的）：流域上汇流时间相等的点的联线。如图：标有点的联线。如图：标有1 、2 、的虚线（的虚线（ 为单位汇流为单位汇流时段长）。时段长）。等流时面积等流时面积isochronic aera）：相邻两条等流时线间）：相邻两
12、条等流时线间的面积的面积 f 。本例：。本例：F = f1 + f2 + f3 。tttf1f2f3流域上最远点净雨流到出流域上最远点净雨流到出口断面所经历的时间，称口断面所经历的时间，称为流域最大汇流时间，简为流域最大汇流时间，简称流域汇流时间，或流域称流域汇流时间，或流域汇流历时汇流历时concentration time of catchment），记为），记为 。本例：。本例：= 3t。thQtttt 时段内在等流时面积时段内在等流时面积 f 上形上形成的净雨成的净雨 h 都能在两个都能在两个t 时段时段内流出流域出口断面。最大流内流出流域出口断面。最大流量为：量为：tQhf 221t
13、hfQ Q设流域内形成了设流域内形成了4个时段的净雨，故净雨历时产流个时段的净雨，故净雨历时产流历时历时tc = 4t，出口断面形成的流量过程线为：，出口断面形成的流量过程线为：t6t5t4t3t2t0 4321hhhh00312111tfhtfhtfh 00322212tfhtfhtfh 00332313tfhtfhtfh tfhtfhtfh 3424140+Qm推理公式第一个假定：净雨在时间和空间上分布均匀，推理公式第一个假定：净雨在时间和空间上分布均匀，即：即：h1 = h2 = h3 = h4 = h，则有：，则有：)/(278. 0)(3321SmFthFthfffthQm （未未单
14、单位位换换算算）th 为净雨强度，或称为产流强度，记为：为净雨强度，或称为产流强度，记为： atha 为平均降雨强度，为平均降雨强度，为损失强度，故有：为损失强度，故有：另一种表示方法：另一种表示方法：)710(278. 033278. 0278. 0 FhFthFthQm 式中，式中， = 3t 为流域汇流历时，为流域汇流历时，h = 3h 为为 历时内的历时内的净雨量，而净雨历时净雨量，而净雨历时 tc = 4t ，全部净雨为，全部净雨为 4h 。显然，。显然， tc ，洪峰流量是部分净雨在全部流域面积上形成的。，洪峰流量是部分净雨在全部流域面积上形成的。这种情况称为全面汇流。这种情况称为
15、全面汇流。)610()(278. 0278. 0 FaFQm 设流域内形成了设流域内形成了2个时段的净雨，故净雨历时产流个时段的净雨，故净雨历时产流历时历时tc = 2t，出口断面形成的流量过程线为：，出口断面形成的流量过程线为：t6t5t4t3t2t0 21hh00312111tfhtfhtfh 00322212tfhtfhtfh +Qm仍假定净雨时空分布均匀，即：仍假定净雨时空分布均匀，即： h1 = h2 = h，那么，那么 Qm 视视f1 + f2和和f2 + f3的大小而定，记最大者的大小而定，记最大者为为 Ftc ，称为净雨历时内最大共时径流面积，称为净雨历时内最大共时径流面积 ，
16、则有：，则有：ctcRctctmFthFthFthQ278. 022278. 0278. 0 式中，式中，hR = 2h 为净雨历时内的净雨量，即全部的产流为净雨历时内的净雨量，即全部的产流量。量。 Ftc 为净雨历时内最大共时径流面积为净雨历时内最大共时径流面积 ，即参与形，即参与形成洪峰流量的那部分汇流面积，与成洪峰流量的那部分汇流面积，与 tc 及流域形状有关。及流域形状有关。显然，显然，tc = 2t，而，而 = 3t。所以。所以 ， tc ，洪峰流量，洪峰流量是全部净雨在部分流域面积上形成的，称为部分汇流。是全部净雨在部分流域面积上形成的，称为部分汇流。 推理公式第二假定：流域汇流面
17、积随时间的增长率为推理公式第二假定：流域汇流面积随时间的增长率为线性关系矩形假定），即：线性关系矩形假定），即： FtFcct 则上式可写为：则上式可写为：)810(278. 0 FhQRm 最后有：最后有：)710(278. 0 FhQm 当当 tc ：)810(278. 0 FhQRm 当当 tc ：五、北京水科院推理公式及其应用五、北京水科院推理公式及其应用 推理公式中需求出推理公式中需求出 h 、hR 及及 。 h 、hR 就是就是产流计算，推求净雨的问题；产流计算，推求净雨的问题； 为流域汇流时间，即为流域汇流时间，即流域汇流计算问题。流域汇流计算问题。 1、设计暴雨过程、设计暴雨过
18、程 暴雨过程线对称；暴雨过程线对称； 瞬时雨强峰值趋于瞬时雨强峰值趋于无穷大；无穷大； 雨强过程线无法用雨强过程线无法用显式表示；显式表示；i时间时间ittc 历时为历时为t时时，瞬，瞬时时雨强雨强过过程程线线上相上相应应的雨量的雨量为设计为设计雨量雨量 xt，P ：)210(1 nPpttSx，i时间时间ittc2、产流量计算、产流量计算 当当 tc 时：时：i时间时间tch nPPSxh1，i时间时间tchR 当当 tc 时时：cncPcPctRttStxh 1,求求 tc ： i时间时间tchR由式由式10-2）：）：nPPttSx 1，瞬时雨强瞬时雨强 i(t)：)910()1()(
19、nPPttSndtdxti，由图，当由图，当 t = tc 时，时，i ( tc ) = ，故有：，故有： ncPctSnti )1()( 所以：所以：)1010()1(1 nPcSnt 另将另将 代入代入 hR 式，消去式，消去 ，得：，得： )1110()1(1111 ncPncPncPcncPRtnStSntSttSh 3、流域汇流时间、流域汇流时间 计算计算 采用半理论半经验公式：采用半理论半经验公式： )1210(278. 04131 mQmJL 式中，式中，L：主河长：主河长length of main water course），从），从流域出口断面沿主河道至分水岭的长度，流域出
20、口断面沿主河道至分水岭的长度，km。J：主河道比降：主河道比降the weighted mean slope of the main water course），以小数计，按式），以小数计，按式2-9计算。计算。m：流域汇流参数：流域汇流参数factor of flow concentration），各），各省水文手册一般都有经验关系：省水文手册一般都有经验关系： m L/J1/3 4、用推理公式推求设计洪峰流量、用推理公式推求设计洪峰流量 将将 代入式代入式10-7），得：），得： nPSh1tc FSQnPmP)(278. 0 4131278. 0mPQmJL (10-15)tc FtnS
21、QncPmP)(278. 01 4131278. 0mPQmJL (10-16)将式将式10-11代入式代入式10-8），得：），得：5、计算步骤、计算步骤 上述方程组需要上述方程组需要7个参数：个参数：F、L、J、n、SP 、 、m，即可解出即可解出QmP 、 。方法有图解法、试算法等。方法有图解法、试算法等。 具体步骤： 流域参数 F、L、J 在地形图上量算 暴雨参数 n、SP 查水文手册中的水文图集，可得：2124)43.5(nnCCCxVSV， 由设计标准由设计标准 P 及及 P-型曲线，可求得型曲线，可求得24h设计暴雨量设计暴雨量 x24，P ，再由式，再由式10-3推求推求 SP
22、 ：122424 nPPxS， 流域流域损损失失参数参数 和和汇汇流流参数参数 m查水文手册，求出查水文手册，求出；汇流参数；汇流参数m查查 m L/J1/3 关系。关系。 计计算算 tc 由式由式10-10）：）：212)1(nPcSnt 推求推求 QmP 第一种方法：图解法第一种方法：图解法graphic method）（1假定一组：假定一组： QmP 假定一个假定一个QmP ，由式，由式10-12），求出对应的），求出对应的 。 mPkmPmPQQQ,21k ,21作作 QmP 关系曲线，如关系曲线，如 线。线。（2假定一组假定一组 ，求，求相应的相应的 QmP 假设假设 tc ，由式，
23、由式10-15计算计算 QmP ；假设假设 tc ，由式，由式10-16计算计算 QmP ；k ,21mPkmPmPQQQ,21作作 QmP 关系曲线，如关系曲线，如 线。线。线线线线 QmP Q（3求求 QmP 、 线和线和线的交点对应的纵横坐标即为所线的交点对应的纵横坐标即为所求。求。第二种方法：试算法第二种方法：试算法cut-and-trial method ）（1假设一个假设一个QmP，代入式，代入式10-12得到一个相应得到一个相应 的的；（2求求 比较比较 tc 与与 的大小：的大小：mPQ 当tc ，代入式10-15得 ； 假设 tc ，代入式10-16得 ；mPQmPQ（3比较
24、比较QmP 和和 mPQ假设：假设： ， 即为所求；即为所求；假设：假设： ，令，令 ，返回，返回1）。）。 mPmPQQmPQ mPmPQQmPmPQQ【例【例10-2】江西省】江西省流域上需要建小水库一座，要流域上需要建小水库一座，要求用推理公式法推求百年一遇设计洪峰流量。求用推理公式法推求百年一遇设计洪峰流量。 计算步骤如下：计算步骤如下： 1. 流域特征参数流域特征参数F、L、J的确定的确定 F = 104km2，L = 26km，J = 8.75 2. 设计暴雨特征参数设计暴雨特征参数 n 和和 SP 暴雨衰减指数暴雨衰减指数n由各省区实测暴雨资料分析定量，由各省区实测暴雨资料分析定
25、量，可查当地水文手册。一般可查当地水文手册。一般n的数值用点雨量资料代替的数值用点雨量资料代替面雨量资料直接推求，不必作修正。面雨量资料直接推求，不必作修正。 从江西省水文手册中查得设计流域最大1日雨量得统计参数为： x24，P = 1.1x1d，P 暴雨衰减指数 n = n2= 0.60。 由CS = 3.5CV =3.50.42=1.47，P = 1%，查值表，得： P = 3.312。VSVdCCCmmx5 . 3,42. 0,1151 mmxCxdVPPd0 .2750 .115)42. 0312. 31()1(11 ，mmxxPdP5 .3020 .2751 . 11 . 1124
26、，hmmxSnPP/8 .84245 .30224160. 01224 ，3. 产汇流参数产汇流参数、m的确定的确定 查有关水文手册，得：查有关水文手册，得：= 3.0mm/h、m = 0.70。4. 图解法求设计洪峰流量图解法求设计洪峰流量(1) 假定一组：假定一组： QmP )1810(1 .5000875. 07 . 026278. 0278. 04141314131 mPmPmPQQQmJL 计算结果见表计算结果见表 10-7。表表 10-7 QmP 线及线及 QmP线计算表线计算表 设设 (h) QmP （m3/s）设设 QmP（m3/s） （h）（1）（2）（3）（4）8617.4
27、40011.210529.145010.912465.350010.614416.660010.1（2假定一组假定一组 ，求相应的，求相应的 QmP hSntnPc0 .570 . 38 .84)60. 01()1(60. 01212 假设假设 tc ，由式，由式10-15计算计算 QmP ；假设假设 tc ，由式，由式10-16计算计算 QmP ； 由表由表 10-7 ， 较小，故可设较小，故可设tc ，由式，由式10-15计算计算 QmP ：)1710(7 .867 .2451104)0 . 38 .84(278. 0)(278. 060. 060. 02 FSQnPmP计算结果见表计算结
28、果见表 10-7。（3作图作图10-12（4求 QmP 、 图10-12，两线交点处对应的Qmp即为所求的设计洪峰流量。由图读出Qmp=510m3/s， =10.55h。 检验是否满足检验是否满足tc，本例题，本例题=10.55h tc = 57h，所，所以采用全面汇流公式计算是正确的。以采用全面汇流公式计算是正确的。推理公式的另一种常用表示方式：推理公式的另一种常用表示方式：两组公式：两组公式：当当 tc ：当当 tc ：)710(278. 0 FhQm )810(278. 0 FhQRm 式中，式中，h 为汇流历时为汇流历时 内形成洪峰流量的净雨量；内形成洪峰流量的净雨量； hR 为净雨历
29、时为净雨历时 tc 内形成洪峰流量的净雨量。内形成洪峰流量的净雨量。用毛降雨量表示，引入洪峰径流系数用毛降雨量表示，引入洪峰径流系数 ，令：，令：当当 tc 时：时：PPxhxh， ,当当 tc 时：时：PRPRxhxh， ,合并式合并式10-7）（）（10-8）：）：FaFxQPPmP， 278. 0278. 0 引入暴雨强度公式引入暴雨强度公式10-1）：）：nPPttSa ，得洪峰流量公式：得洪峰流量公式：)(278. 0AFSQnPmP 产流量计算：产流量计算： 当当 tc 时：由图时：由图10-10a） nPPSxh1，)1(111CSSxxxhnPnPPPP ， 当当 tc 时时：
30、由：由图图10-10b）cncPcPctRttStxh 1，将式将式10-9） 代入上式，得：代入上式，得：ncPtSn )1( )1110()1(111 ncPncPncPRtnStSntSh)2()(111CtnStnSxhncnPncPpR ，另将式另将式10-11代入代入 ，整理得：，整理得：ncPtSn )1( )()()1(111DhSnnnRPnn 对没有对没有 的经验关系的地区，可用上式估算的经验关系的地区，可用上式估算 ，式中，式中 hR 按下式估算：按下式估算： 当当 tc 24h （小流域）：（小流域）： )(24ExhPR， 式中，式中， 称为称为24h 径流系数，可根
31、据流域土壤类型查径流系数，可根据流域土壤类型查有关设计手册。有关设计手册。)(278. 0AFSQnPmP )(278. 04131BQmJLmP )1010()1(1 nPcSnt 当当 tc 时时 ，（，（ n ）：）：)1(1CSnP 当当 tc 时时 ，（，（ n）：）：)2()(1Ctnnc )(278. 0AFSQnPmP )(278. 04131BQmJLmP 知：知：流域参数：流域参数：F、L、J汇流参数：汇流参数：m暴雨参数：暴雨参数：2124)43.5(nnCCCxVSV， 1、由设计标准、由设计标准 P 及及 P-型曲线，可求得型曲线，可求得24h设计暴雨设计暴雨量量 x
32、24，P ，再由式，再由式10-3推求推求 SP ：12424 nPPxS，2、求、求 tc 假设假设 已知，由式已知，由式10-10计算计算 tc ； 若若未知，可由未知，可由x24，P hR （E式）式） （D式）式） tc 式式10-10）。）。3、试算步骤：、试算步骤： 假定假定 QmP （B式式 求求 当当 tc 时时 ，（，（ n ）：）： 当当 tc 时时 ，（，（ n）：）：)1(1CSnP )2()(1Ctnnc 计计算算 由式由式A计计算算 。 mPQmPQ 比比较较 QmP 和和 假假设设： ， 即即为为所求；所求；假假设设： ，令，令 ，返回，返回 。mPQ mPmPQ
33、Q mPmPQQmPQmPmPQQ 工工 程程 水水 文文 学学 课课 程程 设设 计计 一、课程设计的目的和要求一、课程设计的目的和要求1、课程设计的目的、课程设计的目的 小流域设计洪水，是水利水电工程中水库设计、小流域设计洪水，是水利水电工程中水库设计、农田排涝、城市防洪和排水、桥梁和公路建设、铁路农田排涝、城市防洪和排水、桥梁和公路建设、铁路建设必不可少的设计内容，本课程设计系小流域洪水建设必不可少的设计内容，本课程设计系小流域洪水设计。课程设计的目的，是使学生在学习了设计。课程设计的目的，是使学生在学习了课程的基础上，利用所学的知识，完成一座中小型课程的基础上，利用所学的知识，完成一座
34、中小型水库洪水设计的任务，理论与实践相结合；在设计过水库洪水设计的任务，理论与实践相结合；在设计过程中不断加深对所学理论知识的理解，提高分析问题程中不断加深对所学理论知识的理解，提高分析问题和解决实际问题的能力；培养学生独立工作的能力，和解决实际问题的能力；培养学生独立工作的能力，具备完成水库防洪、城市排水、桥梁和公路建设、铁具备完成水库防洪、城市排水、桥梁和公路建设、铁路建设中小流域设计洪水任务的能力。路建设中小流域设计洪水任务的能力。2、课程设计的任务与要求、课程设计的任务与要求 本课程设计为福建省长汀县陂下水库洪水设计。本课程设计为福建省长汀县陂下水库洪水设计。通过本设计，使每位学生熟悉
35、小流域设计洪水的主要通过本设计，使每位学生熟悉小流域设计洪水的主要内容和计算步骤；初步掌握资料收集、整理和分析的内容和计算步骤；初步掌握资料收集、整理和分析的基本方法；掌握根据设计条件选用合理计算方法完成基本方法；掌握根据设计条件选用合理计算方法完成设计内容的技巧；训练查阅和使用设计规范、设计手设计内容的技巧；训练查阅和使用设计规范、设计手册和参考文献的能力。通过本课程设计，掌握小流域册和参考文献的能力。通过本课程设计，掌握小流域设计洪水的主要计算内容和方法，初步具备编写设计设计洪水的主要计算内容和方法，初步具备编写设计报告的能力。报告的能力。二、设计内容二、设计内容1资料收集资料收集 包括：
36、水库资料、实测和历史调包括：水库资料、实测和历史调查洪水资料、暴雨资料、流域和河流地形图、查洪水资料、暴雨资料、流域和河流地形图、流域自然地理和气候等资料。流域自然地理和气候等资料。2参考文献的收集参考文献的收集 包括：设计洪水规范、设包括：设计洪水规范、设计洪水计算手册、省市水文手册、水文图集及计洪水计算手册、省市水文手册、水文图集及有关参考文献等。有关参考文献等。3设计暴雨计算设计暴雨计算 包括：设计暴雨量及时程分包括：设计暴雨量及时程分配配4设计洪水计算设计洪水计算 包括：设计洪峰流量和设计包括：设计洪峰流量和设计洪水过程线。洪水过程线。5成果整理分析，编写设计报告书。成果整理分析，编写
37、设计报告书。 陂陂 下下 水水 库库 设设 计计 洪洪 水水一、陂下水库概况一、陂下水库概况1、工程概况、工程概况 陂下水库位于福建省长汀县四都乡，与江西省毗陂下水库位于福建省长汀县四都乡，与江西省毗邻。坝址位于汀江支流濯田河的小支流陂下河上。濯邻。坝址位于汀江支流濯田河的小支流陂下河上。濯田河水力资源丰富，经流域规划，提出水力发电四级田河水力资源丰富，经流域规划，提出水力发电四级开发方案，陂下水库为一级龙头水库。根据地形、地开发方案，陂下水库为一级龙头水库。根据地形、地质条件，总库容初估约为质条件，总库容初估约为50006000万万m3，属中型水，属中型水库，装机容量库，装机容量5000kW
38、左右，属小型电站。水工建筑左右，属小型电站。水工建筑物为三级建筑物，大坝为砌石坝。物为三级建筑物，大坝为砌石坝。2流域概况流域概况 陂下水库坝址以上流域面积陂下水库坝址以上流域面积166 km2，流域为山，流域为山丘区，平均高度丘区，平均高度500 m，主河长，主河长304 km，主河道平，主河道平均比降均比降782 。流域内植被良好，土壤以红壤土为。流域内植被良好，土壤以红壤土为主。流域内雨量丰沛，多年平均降雨量主。流域内雨量丰沛，多年平均降雨量16175 mm，主要集中在四主要集中在四九月，其中四九月，其中四六月份以锋面雨为主，六月份以锋面雨为主，七七九月份以台风雨为主。流域内多年平均径流
39、深九月份以台风雨为主。流域内多年平均径流深981 mm，多年平均陆面蒸发量，多年平均陆面蒸发量6365 mm，多年平均水，多年平均水面蒸发量面蒸发量990 mm。二、设计资料二、设计资料1资料概况资料概况 陂下水库坝址处无实测流量资料，流域内陂下水库坝址处无实测流量资料，流域内也无实测雨量资料。坝址下游约也无实测雨量资料。坝址下游约1 km 处有四都处有四都雨量站，具有雨量站，具有19561975年实测降雨系列。陂下年实测降雨系列。陂下河河1973年年5月月31日发生过一场特大暴雨，四都站日发生过一场特大暴雨，四都站实测最大一日雨量实测最大一日雨量3325 mm ，经调查，重现，经调查，重现期
40、约为期约为80100年。流域附近有观音桥、官庄、年。流域附近有观音桥、官庄、上杭、桃溪、杨家坊水文站及长汀、新桥、铁上杭、桃溪、杨家坊水文站及长汀、新桥、铁长、庵杰、四都、濯田等雨量站。资料情况见长、庵杰、四都、濯田等雨量站。资料情况见表表1。 其它资料：水利水电工程设计洪水计算手其它资料：水利水电工程设计洪水计算手册，福建省水文手册、龙岩地区简易水文手册、册，福建省水文手册、龙岩地区简易水文手册、龙岩地区水文图集。龙岩地区水文图集。 2设计资料设计资料 暴雨资料暴雨资料 长汀、四都、濯田站实测短历时暴雨资长汀、四都、濯田站实测短历时暴雨资料，见表料，见表2。 福建省暴雨点福建省暴雨点面折算关
41、系，见表面折算关系，见表3。 福建省设计暴雨时程分配，见表福建省设计暴雨时程分配，见表4。 福建省次暴雨强度和损失参数福建省次暴雨强度和损失参数关系，见表关系，见表5。 降雨历时等于降雨历时等于24小时的径流系数小时的径流系数值表，见表值表，见表6。 福建省汇流参数福建省汇流参数m 经验公式，见表经验公式，见表7。 汇流参数汇流参数 m 值查用表，见表值查用表，见表8。 福建省福建省24h暴雨洪水概化过程线系数表，见表暴雨洪水概化过程线系数表，见表9。 福建省龙岩市和江西省赣州市部分水文站洪峰流量福建省龙岩市和江西省赣州市部分水文站洪峰流量分析成果表，见表分析成果表，见表10。三、设计要点三、
42、设计要点1设计标准设计标准 根据工程规模确定设计洪水标准，包括根据工程规模确定设计洪水标准，包括设计洪水标准和校核洪水标准。设计洪水标准和校核洪水标准。2确定流域参数确定流域参数 根据万分之一地形图，量算坝址以上集根据万分之一地形图，量算坝址以上集水面积水面积F、主河道长度、主河道长度L、主河道河底比降、主河道河底比降J。3设计暴雨设计暴雨 暴雨递减指数暴雨递减指数 根据长汀雨量站各种历时根据长汀雨量站各种历时T= 3h、6h、12h、24h实测最大雨量系列进行频率分析，其实测最大雨量系列进行频率分析，其中中1966年暴雨可以认为是年暴雨可以认为是1936年以来最大。求出年以来最大。求出P=0
43、.2%，1%，2%，10%，20%设计雨量，并化为设计雨量，并化为降雨强度，在双对数纸上点绘降雨强度，在双对数纸上点绘T和关系，并图解出暴和关系，并图解出暴雨递减指数雨递减指数n2 。陂下水库直接移用长汀站暴雨递减。陂下水库直接移用长汀站暴雨递减指数。指数。 四都站四都站24h设计暴雨计算设计暴雨计算 根据四都站实测日最大雨量进行频率分析，其中根据四都站实测日最大雨量进行频率分析，其中1973年暴雨须作特大值处理，求出设计日暴雨量，再年暴雨须作特大值处理，求出设计日暴雨量，再按经验关系：按经验关系： ，换算为，换算为24h设计雨量。设计雨量。 陂下水库坝址以上流域设计面平均雨量陂下水库坝址以上
44、流域设计面平均雨量 移用四都站移用四都站24h设计雨量，按福建省设计雨量，按福建省24h暴雨点暴雨点面面折算系数求流域面平均雨量。折算系数求流域面平均雨量。P,P,24H14. 1H日日 求设计暴雨的时程分配求设计暴雨的时程分配 利用暴雨公式：利用暴雨公式： （ ）推求推求1h、3h、6h、12h设计暴雨量。设计暴雨量。 按福建省水文手册中按福建省水文手册中24h设计暴雨典型分配推求设计暴雨典型分配推求设计暴雨时程分配。设计暴雨时程分配。 按福建省水文手册规定，按福建省水文手册规定，24h设计暴雨不扣损，设计暴雨不扣损，直接将设计暴雨过程作为设计净雨过程。直接将设计暴雨过程作为设计净雨过程。2
45、211,24,24nnPPttHH hth241 设计雨力设计雨力SP 1,24224 nPPHS4损失参数损失参数 用两种方法推求：用两种方法推求： 按福建省水文手册按福建省水文手册与次雨强的经验关系推求。与次雨强的经验关系推求。 利用利用介绍方法推求介绍方法推求 先求先求24h暴雨径流系数暴雨径流系数，再求产流，再求产流 ，最，最后求后求 式中，式中，n=n2 PRHh,24 n-11nRPn1n)hS(n)n-(1 5汇流参数汇流参数m 按福建省水文手册经验关系推求，见表按福建省水文手册经验关系推求，见表7。 利用利用中经验关系推中经验关系推求，见表求，见表8。6设计洪峰流量推求设计洪峰流量推求 用推理公式计算：用推理公式计算：当当 时：时： Ct (B)278. 0(A1)F-S(278. 04131nPmPmPQmJLQ 当 Ct时：时： (B)278. 0(A2)FnS(278. 041311PmPnCmPQmJLtQ 或采用：或采用： (B)278. 0(A3)FS278. 04131nPmPmPQmJLQ 式中式中为
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