当前课程知识点:水文水利计算 > 第四章 由暴雨推求设计洪水 > 4.5 由设计暴雨推求设计洪水 > 4.5 由设计暴雨推求设计洪水(下)
同学们
今天我们接着来学习
由设计暴雨推求设计洪水中的汇流方案应用
和典型算例
汇流方式主要包括地面汇流和地下汇流
而地下汇流速度远慢于地面汇流速度
地面汇流的计算方法主要有等流时线法和单位线法
地下汇流的计算方法主要有地下线性水库演算法
和概化三角形法
等流时线法是在流域上绘制等流时线
来求得不同净雨条件下的径流过程
如图所示
等流时线为流域上汇流
至出口断面的时间相等点连线
例如有两个时段的净雨分别为h1和h2
则出口断面总地面径流计算过程如表所示
即根据两个时段的净雨在其对应等流时
面积上的产生的径流量叠加求得
单位线法包括时段单位线和瞬时单位线法
其中时段单位线为流域上单位时段内
均匀分布的单位地面净雨
汇流到流域出口断面处所形成的
地面径流过程线
单位净雨深一般取10mm
如右图所示
瞬时单位线为在瞬时(无线小时段内)
流域上均匀的单位地面净雨
所形成的地面径流过程线
本节课主要学习时段单位线法的应用方法
时段单位线有两个假定
分别为倍比假定和叠加假定
如右图所示
如果单位时段内的地面净雨量不是一个单位
而是n个
则它形成的流量过程线
总历时与时段单位线底长相同
各时刻的流量则为时段单位线的n倍
即为倍比假定
如果净雨历时不是一个时段
而是m个时段
则各时段净雨深所形成的流量过程线之间
互不干扰
出口断面的流量过程线
等于m个部分流量过程错开时段叠加之后
下面我们通过一个例子
来学习时段单位线的应用方法
例如
某流域有两个时段的净雨分别为h1和h2
该地区的时段单位线见表中第(3)列
则出口断面总地面径流计算过程如表所示
根据倍比假定
计算得到两种时段净雨量对应的倍比系数
分别为K1和K2
并计算其对应的径流量
见表中的第(4)和(5)列
根据叠加假定
得到地面径流总量见第(6)列
即为第(4)和(5)列径流量的和
地下线性水库演算法是把地下径流过程
看成是渗入地下的那部分净雨
经地下水库调蓄后形成的
并认为地下水库蓄水量W与出流量Q的关系
为线性函数
如图所示
根据水量平衡方程和线性函数关系
即可获得方程组
公式中K为反映地下水汇流时间的常数
可根据地下水退水曲线绘制成地下水库蓄水量
与出流量Q的关系曲线求得
根据方程组即可求得不同时段的地下径流量
然而 该方法计算较繁
而对于设计洪水计算来讲
重点在洪峰部分
因此
采用简化法计算地下净雨形成的地下径流过程
对设计洪水过程的精度影响不大
下面我们来学习简化计算法
在《水文学原理》课程中我们已经学习了
斜线分割是径流分割的一种常用方法
基于斜线分割思想
我们将地下水径流过程概化为三角形
即将地下径流总量按三角形进行分配
此方法推求地下径流过程主要需要确定
地下径流的洪峰流量和峰现时刻
地下径流的总历时与地下径流总量
对于地下径流的洪峰时刻
一般位于地面径流的终止点
即为洪水过程线中的B点对应时刻
一般情况地下径流过程的总历时
等于地面径流过程历时的2~3倍
根据面积法
地下径流的洪峰可用公式(4)表示
而地下径流总量可根据公式(5)求得
联合公式(4)和公式(5)
即可得到地下径流量的洪峰值计算公式
见公式(6)
在计算过程中需要注意各个变量的单位
通过上述方法
得到地下径流的洪峰 出现时刻和总历时
即可采用线性插值法得到不同时刻地下径流量
下面我们通过一个算例来学习
如何使用设计暴雨推求设计洪水
某水库上游流域面积341km2
目前已知最大1日设计面暴雨量见表2
流域时段单位线见表3
流域Pa为78mm
最大蓄水能力Im为100mm
稳定下渗率为1.5mm/h
试推求设计洪水过程
我们先采用初损后损法推求设计净雨过程
根据已知Pa和Im数据
可以求得流域初损水总量I0为22mm
初损值I0从前往后扣除
直到扣22.0mm为止
初损值计算结果见表的第(3)列
下面我们计算后损历时及地下净雨量
由于第一时段部分时段产流
净雨历时按比例计算
求得tc1为1.6h
其他时段雨强均大于入渗率f
净雨历时均为6h
净雨历时与稳定入渗率的乘积即为地下净雨量
见表的第(4)和(5)列
对于地面净雨量即为
总降雨量-初损量-地下净雨量
见表的第(6)列
接着我们根据计算出的净雨过程推算洪水过程
如表所示
表的前3列分别为时段序号 净雨深 单位线
根据净雨深
计算出倍比系数
得到各净雨产生的洪水过程
并按发生时段先后依次错开列表
见表的第(4)-(7)列
地面径流总量即为第(4)-(7)列的求和结果
见表的第(8)列
通过分析发现
地面径流终止时刻为第13个时段
每个时段长为6小时
则地面径流历时为78小时
下面开始计算地下径流
根据流域面积和地下净雨量
计算得地下径流总量为1002.54万m3
已知地下径流历时为地面径流历时的2倍
为156小时
根据地下径流的洪峰公式
计算得地下径流洪峰为35.7m3/s
根据洪峰值及发生的时刻
即可采用线性插值求得各个时刻的地下径流量
见表的第(9)列数据
径流总量为地下和地面径流量的和
见表的第(10)列数据
需要说明一点
本算例中未涉及地下基流量
若在学习过程中遇到地下基流量
则径流总量中应加入地下基流量
同学们
本节课的内容就讲到这里
再见
-1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理
--1.1 小节测试
--1.1 课后讨论
-1.2 水文水利计算的任务与内容
--1.2 小节测试
--1.2 课后讨论
-1.3 水文水利计算的主要研究方法
--1.3 小节测试
--1.3 课后讨论
-2.1 洪水资料的分析处理
--2.1 小节测试
-2.2 历史洪水的调查和考证
--2.2 小节测试
-2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法
--2.3 小节测试
--2.3 课后讨论
-2.4 设计成果的合理性分析
--2.4 小节测试
-2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题
--2.5 小节测试
--2.5 课后讨论
-3.1 防洪安全设计
--3.1 小节测试
-3.2 设计洪水概念
--3.2 小节测试
-3.3 设计洪水过程线的拟定
--3.3 小节测试
--3.3 课后讨论
-3.4 设计洪水的地区组成
--3.4 小节测试
-3.5入库设计洪水
--3.5 小节测试
--3.5 课后讨论
-4.1 暴雨特性分析
--4.1 小节测试
-4.2 点暴雨量频率计算
--4.2 小节测试
-4.3 面暴雨量频率计算
--4.3 小节测试
--4.3 课后讨论
-4.4 设计暴雨量的时空分布计算
--4.4 小节测试
-4.5 由设计暴雨推求设计洪水
--4.5 小节测试
--4.5 课后讨论
-5.1 小流域设计暴雨
--5.1 小节测试
-5.2 由推理公式推求设计洪水
--5.2 小节测试
--5.2 课后讨论
-5.3 由地区经验公式推求设计洪水
--5.3 小节测试
-5.4 城市化对水文的影响
--5.4 小节测试
-5.5 城市排水管网设计流量计算
--5.5 小节测试
--5.5 课后讨论
-6.1 可能最大暴雨的基础理论
--6.1 小节测试
-6.2 可能最大暴雨的估算
--6.2 小节测试
-6.3 可能最大洪水
--6.3 小节测试
-7.1 年径流及其表征指标
--7.1 小节测试
-7.2 影响年径流的要素
--7.2 小节测试
-7.3 具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 小节测试
--7.3 课后讨论
-7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 小节测试
--7.4 课后讨论
-8.1 用水户分类及其层次结构
--8.1 小节测试
-8.2 工业需水量的计算与预测
--8.2 小节测试
--8.2 课后讨论
-8.3 灌溉用水量的计算与预测
--8.3 小节测试
-8.4 生态需水的计算与预测
--8.4 小节测试
--8.4 课后讨论
-8.5 其他用水的计算与预测
--8.5 小节测试
-9.1 径流调节的定义及分类
--9.1 小节测试
--9.1 课后讨论
-9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 小节测试
--9.2 课后讨论
-9.3 水库的水量损失
--9.3 小节测试
-9.4 设计保证率
--9.4 小节测试
-9.5 径流调节计算基本原理
--9.5 小节测试
--9.5 课后讨论
-9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容
--9.6 小节测试
-9.7 根据兴利库容确定调节流量
--9.7 小节测试
-9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程
--9.8 小节测试
--9.8 课后讨论
-10.1 水能利用与电力系统负荷
--10.1 小节测试
-10.2 保证出力与多年平均发电量计算
--10.2 小节测试
-10.3 水电站装机容量的选择
--10.3 小节测试
-10.4 正常蓄水位与死水位选择
--10.4 小节测试
-11.1 灌溉工程水利计算概述
--11.1 小节测试
-11.2 引水灌溉工程水利计算
--11.2 小节测试
-11.3 蓄水灌溉工程水利计算
--11.3 小节测试
-11.4 提水灌溉工程水利计算
--11.4 小节测试
-11.5 地下水灌溉工程水利计算
--11.5 小节测试
-12.1 水库调洪的任务
--12.1 小节测试
-12.2 水库调洪计算的原理
--12.2 小节测试
-12.3 水库调洪计算的列表试算法
--12.3 小节测试
-12.4 水库调洪计算的半图解法
--12.4 小节测试
-12.5 其他情况下的水库调洪计算
--12.5 小节测试