【導(dǎo)讀】方法，認識由設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水以及小流域設(shè)計洪水計算的基本原理。我國大部分地區(qū)的洪水主要由暴雨形成。在實際工作中，中小流域常因流量資料不足無。用相關(guān)法來插補延長，因此，需用暴雨資料推求設(shè)計洪水。由求得的設(shè)計暴雨，利用產(chǎn)流方案推求設(shè)計凈雨過程，利用流。域匯流方案由設(shè)計凈雨過程求得設(shè)計洪水過程。在很多情況下并不成立。集有關(guān)部門專用雨量站和社隊群眾雨量站的觀測資料。強度特大的暴雨中心點雨量，往往不。情，盡可能估計出調(diào)查地點的暴雨量。漏測情況，必要時可結(jié)合實際調(diào)查，予以糾正，檢查自記雨量資料有無儀器故障的影響，并與相應(yīng)定時段雨量觀測記錄比較，盡可能審定其準確性。暴雨資料一致性審查，對于按年最大值選樣的情況，理應(yīng)加以考慮，但實際上有困難。南方地區(qū)的梅雨與臺風(fēng)雨，宜分別考慮。則，統(tǒng)計逐年不同時段的年最大面雨量。析暴雨核心部分起始時刻流域的蓄水狀況。選擇結(jié)果為：最大1日

　　

【正文】 它是我國設(shè)計洪水規(guī)范中規(guī)定使用的小流域設(shè)計洪水計算方法。 （一）公式推導(dǎo) 1．設(shè)計暴雨過程 假定了一條各時段同頻率的設(shè)計暴雨過程，如 圖 711所示。 圖 711 設(shè)計暴雨過程示意圖 這樣構(gòu)造的設(shè)計暴雨過程有以下 4 個性質(zhì) ： （ 1）相對 x=x0而言，暴雨過程線是對稱的。 （ 2）當(dāng) x→ x0時，瞬時雨強 i(x0)為無窮大。 （ 3）圖中陰影部分面積 A 恰好等于時段長為 t 的設(shè)計暴雨量 xtp (用暴雨公式計算 )。 （ 4） i(x)難于用顯式表示。 2．產(chǎn)流歷時 tc 與產(chǎn)流量計算 要根據(jù)損失參數(shù) 求 tc，必須首先建立瞬時雨強 i 與 t 的函數(shù)關(guān)系（從 圖 711 可知它們是一一對應(yīng)且成反比關(guān)系）。根據(jù)推導(dǎo)可得 這樣只要令 i(t)= ，所 對應(yīng)的 t 即為 tc，則 （ 710） 產(chǎn)流量 hR的計算公式（時段長為 tc）為： （ 711） 3．流域匯流時間 的計算 用推理公式推求設(shè)計洪峰流量，τ， tc都是必不可少的。 采用以下經(jīng)驗公式： （ 712） 式中 L—— 流域最遠點的流程長度， km ； J—— 沿最遠流程的平均縱比降（以小數(shù)計）； M—— 匯流參數(shù)； Qm —— 洪峰流量， m3/s。 4．用推理公式求 設(shè)計洪峰流量 Qmp （ 1） tc≥τ 的情況。 （ 713） （ 2） tc＜τ 的情況（部分匯流） （ 714） 經(jīng)過整理，可得北京水科院推理公式： tc≥τ （ 715） tc ≤ τ （ 716） 于以上方程組，只要知道 7 個參數(shù)： F、 L、 J、 n、 Sp、μ、 m，便可求出 Qmp。求解方法有圖解法、試算法等。 （二）設(shè)計洪峰流量計算實例 【例 81】江西省流域上需要建小水庫 1 座。要求用推理公式計算 P=1% 的設(shè)計洪峰流量。 計算步驟如下： 1．流域特征參數(shù) F、 L、 J 的確定 F 為出口斷面以上的流域面積，在適當(dāng)比例尺地形圖上勾繪出分水嶺后，用求積儀量算。 L 為從出口斷面起，沿主河道至分水嶺的最長距離，在適當(dāng)比例尺的地形圖上用分規(guī)量算。 J 為沿 L 的坡面和河道平均比降 本例中，已知流域特征如下： F= 104km2， L= 26km ， J= ‰ 2．設(shè)計暴雨參數(shù) n 和 Sp 的確定 暴雨衰減指數(shù) n 由各?。▍^(qū)）實測暴雨資料分析定量，查當(dāng)?shù)厮氖謨约纯色@得，一般n 的數(shù)值以定點雨量資料代替面雨量資料，不作修正。 現(xiàn)從江西省水文手冊中查得設(shè)計流域最大 1 日雨量的 參數(shù)： ， ， ， 由 Cs1d 及 P 查得φ P= 所以 3．設(shè)計流域損失參數(shù)和匯流參數(shù)的確定 可查有關(guān)水文手冊，本例查得的結(jié)果是 、 4．用圖解法求設(shè)計洪峰流量 （ 1）采用全面匯流公式 （ 715） 作計算，即假定 。 （ 2）將有關(guān)參數(shù)代入式 （ 715） ，得到 Qmp及 的公式如下。 （ 717） （ 718） （ 3）假定一組 值代入 式（ 717） 中，算出相應(yīng)的一組 Qmp 值，再假定一組 Qmp 值代入式 （ 718） 中，算出一組τ值，成果見 表 77 。 表 77 QmＰ ～τ關(guān)系計算成果表 QmＰ = t 8 10 12 14 400 450 500 600 （ 4）繪圖。將計算的二組數(shù)據(jù)τ～ Qmp 和 Qmp～τ繪在一張方格紙上，見圖 712，縱坐標表示洪峰流量 Qmp，橫坐標表示時間 ，兩條曲線的交點處對應(yīng)的 Qmp 即為所求設(shè)計洪峰流量。由圖 712 讀出 Qmp=510m3/s，τ =。 圖 712 QmＰ ～τ和τ～ QmＰ 圖 （ 5）檢驗 tc是否大于τ 例題 ，所以 采用全面匯流公式計算是正確的。 六、小流域設(shè)計洪水計算的經(jīng)驗公式法 計算洪峰流量的地區(qū)經(jīng)驗公式是根據(jù)一個地區(qū)各河流的實測洪水和調(diào)查洪水資料，找出洪峰流量與流域特征、降雨特性之間的相互關(guān)系，建立起來的關(guān)系方程式。這些方程都是根據(jù)某一地區(qū)實測經(jīng)驗數(shù)據(jù)制定的，只適用于該地區(qū)，所以稱為 地區(qū) 經(jīng)驗公式 。 影響洪峰流量的因素 是多方面的，包括地質(zhì)地貌特征（植被、土壤、水文地質(zhì)等）、幾何形態(tài)特征（集水面積、河長、比降、河槽斷面形態(tài)等）以及降雨特性 ，地質(zhì)地貌特征往往難于定量，在建立經(jīng)驗公式時，一般采用分區(qū)的辦 法加以處理。因此，經(jīng)驗公式的地區(qū)性很強。 經(jīng)驗公式最早見于 19 世紀中期，由洪峰流量與流域面積建立關(guān)系。當(dāng)時由于水文資料十分缺乏，沒有頻率概念。以后，隨著工程建設(shè)的開展，各國在建立的地區(qū)經(jīng)驗公式方面做了許多工作，使經(jīng)驗公式逐漸具備了新的形式和內(nèi)容。我國水利、交通、鐵道等部門，為了修建水庫、橋梁和涵洞，對小流域設(shè)計洪峰流量的經(jīng)驗公式進行了大量的分析研究，在理論上計算方法上都有所創(chuàng)新，在實用上已發(fā)揮了一定的作用。但是，此類公式受實測資料限制，缺乏大洪水資料的驗證，不易解決外延問題。 1．單因素公式 目前，各地區(qū)使用的最簡單的經(jīng)驗公式是以流域面積作為影響洪峰流量的主要因素，把其他因素用一個綜合系數(shù)表示，其形式為： （ 719） 式中 Qmp—— 設(shè)計洪峰流量， m3/s； F—— 流域面積， km2； n—— 經(jīng)驗指數(shù)； Cp—— 隨地區(qū)和頻率而變化的綜合系數(shù)。 在各?。▍^(qū)）的水文手冊中，有的給出分區(qū)的 n、 Cp值，有的給出 Cp等值線圖。 對于給定設(shè)計流域，可根據(jù)水文手冊查出 Cp及 n 值，并量出流域面積 F，從而算出 Qmp。 式（ 719） 過于簡單，較難反映小流域的各種特性，只有在實測資料較多的地區(qū)，分區(qū)范圍不太大，分區(qū)暴雨特性和流域特征比較一致時，才能得出符合實際情況的成果。 2．多因素公式 為了公映小流域上形成洪峰的各種特性，目 前各地較多地采用多因素經(jīng)驗公式。公式的形式有： （ 720） （ 721） （ 722） 式中 f—— 流域形狀系數(shù)， f=F/L2； J—— 河道干流平均坡度； h24p—— 設(shè)計年最大 24h 凈雨量， mm ； —— 指數(shù)； C —— 綜合系數(shù)。 以上指數(shù)、綜合系數(shù)是通過使用地區(qū)實測資料分析得出的。 選用因素的個數(shù)以多少為宜，可從兩方面考慮。一是能使計算成果提高精度， 使公式的使用更符合實際，但所選用的因素必須能通過查勘、測量、等值線圖內(nèi)插等手段加以定量。二是與形成洪峰過程無關(guān)的因素不宜隨意選用，因素與因素之間關(guān)系十分密切的不必都選用，否則無益于提高計算精度，反而增加計算難度。 七、小流域設(shè)計洪水過程 一些中小型水庫，能對洪水起一定的調(diào)蓄作用，此時 即需要設(shè)計洪水過程線。通過對有實測資料地區(qū)的洪水過程線分析，求得能概括洪水特征的平均過程線。 此外，我國有些地區(qū)水文手冊中有些典型的無因次洪水過程線，該過程線以 Qi/Qm為縱坐標， ti/T 為橫坐標，稱為標準化過程線，使用時用 Qm及 T 分別乘以標準化過程線，便得到設(shè)計洪水過程線。 小結(jié) 本章介紹了由暴雨資料推求設(shè)計洪水的主要方法。 側(cè)重講解了設(shè)計暴雨量及設(shè)計暴雨時空分配推求的方法，由設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水計算中應(yīng)注意的問題，以及小流域設(shè)計洪水的計算方法。