贵州省暴雨洪水计算实用手册(修订本)
小汇水流域部分
二零零四年九月
一、基本思路
推理公式法,是最早用作根据暴雨资料间接推求设计洪水最大流量的方法之一。我国于建国后,在铁路、公路、城市和工业区防洪排洪、城市排水以及中小型水电建设等方面,都广泛使用推理公式法计算设计洪水。
本次修订小汇水面积雨洪计算公式,主要考虑了影响雨洪计算公式结构的关键性的经验关系即汇流参数地区综合经验关系以及有关的边界条件,参照外省的类似经验关系并结合我省的实际情况进行修订,主要有以下几个方面:
1、汇流参数m和流域几何特征值θ之间的地区综合关系m~θ,由于面积较小的小流域及特小流域中坡面汇流随着面积逐渐起主导作用,不同θ值的流域汇流条件相对的差异较小,因而m~θ线坡度较缓;随着面积的增大,河槽汇流比重加大,汇流速度增加较快,汇流参数m增长较多,汇流m~θ线坡度较陡。所以,m~θ线是转折的。参照《小流域暴雨洪水计算》一书综合国内几个地区m~θ关系及邻近省区m~θ关系的趋势,结合我省某些自然地理分类(如Ⅰ2类)点据分布情况,我省m~θ线大约在θ=30处转折,当θ>30,m~θ线坡度较陡,即原《手册》确定的m=γθ0.73;当θ<30,m~θ线坡度较缓,如附图中所定m=γ1θ0.22。
2、确定小面积m~θ的趋势时,由于我省实测小面积资料特少,因此,除考虑点据分布外,还对我省可能出现的最小θ和m值进行估计,假定流域汇水面积
为1平方公里时,对于主河道坡降很大(如100%)的特小流域,设若干种流域形状系数,其最小的θ不小于3.0,取θ=3为应用范围的最小值。
由我省实测水文资料分析的汇流参数m值,最小值为m=0.4,原《手册》在与邻省区典型流域汇流参数比较的综合材料中,我省最小汇流参数为m=0.31~0.39,结合我省分类m~θ关系点据分布,Ⅰ2类(丘山间谷坝,强岩溶,植被差)的m值最低,其小面积的点据较多,依照其点据分布趋势,确定m~θ线在θ=30处转折后通过θ=3.0,m=0.3处,m~θ线与Ⅰ2类点据配合得还比较好,亦即在应用范围内取我省的最小汇流参数m=0.3。
如此,小汇水面积流域的m~θ关系拟定为m=γ1θ0.22。
3、鉴于其他各自然地理分类(Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3)小汇水面积流域的点据更少,同时考虑推导小汇水面积雨洪计算公式的方便,其他各自然地理分类的m~θ定为与Ⅰ2类m~θ平行的一组线,即均在θ=30处转折,m=γ1θ0.22。地区综合汇流参数的非几何特征系数γ1值综合如下表。
汇流参数γ1系数统计表 类 别
大分流域主要特征
典型代表地区
平均 变化范围
丘山为主,中等或部分强岩溶,植被较差
0.32~0.335 0.36 0.22~0.240 0.26 0.41~0.430 0.45 0.380 0.36~
类 类
Ⅰ1 Ⅰ
Ⅰ2 丘山间谷坝,强严重,植被较差
皮甲河流域平桥站以上
松坎河流域松坎站以上
黔东北部分地区 黔中地区
Ⅱ1 山区间山丘区,少量岩溶,植被差 Ⅱ
Ⅱ2
山区间山丘,少量岩溶,植被一般
或较好 Ⅱ3
山区间山丘,非或少量岩溶,植被黔东南部分地区
0.40 0.29~0.310 0.32
好
4、根据我省暴雨时面深综合分析的实际情况,当流域汇水面积小于25平方公里时,暴雨点面折减系数
=aFb=1,流域重心点暴雨量即为流域面平均雨量,此时,a=1,b=0。
)
6、其他概化条件,在简化雨洪计算公式时再予叙述。
二、小汇水面积雨洪基本计算公式修订公式的推导:
1、当25≤F<300 km2,并且θ≤30时,
推理公式法推求洪峰流量的基本方程为:
Qm=0.278
F (3-4-1)
V=mJ
Q
m (3-4-2)
取
=
λ=
且
θ=
此处 a=1.32,b=﹣0.084
(
,
若f=
则L=F0.5f﹣0.5
m=γ1θ0.22
将V、
等代入(3-4-1)式并经转换后,即得设计洪峰流量Qp的基本计算式:
以上各式中:
Qm————洪峰流量(m3/s);