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

　　

【正文】 它是我國(guó)設(shè)計(jì)洪水規(guī)范中規(guī)定使用的小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法。 （一）公式推導(dǎo) 1．設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程 假定了一條各時(shí)段同頻率的設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程，如 圖 711所示。 圖 711 設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程示意圖 這樣構(gòu)造的設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程有以下 4 個(gè)性質(zhì) ： （ 1）相對(duì) x=x0而言，暴雨過(guò)程線是對(duì)稱(chēng)的。 （ 2）當(dāng) x→ x0時(shí)，瞬時(shí)雨強(qiáng) i(x0)為無(wú)窮大。 （ 3）圖中陰影部分面積 A 恰好等于時(shí)段長(zhǎng)為 t 的設(shè)計(jì)暴雨量 xtp (用暴雨公式計(jì)算 )。 （ 4） i(x)難于用顯式表示。 2．產(chǎn)流歷時(shí) tc 與產(chǎn)流量計(jì)算 要根據(jù)損失參數(shù) 求 tc，必須首先建立瞬時(shí)雨強(qiáng) i 與 t 的函數(shù)關(guān)系（從 圖 711 可知它們是一一對(duì)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(duì)應(yīng)的 t 即為 tc，則 （ 710） 產(chǎn)流量 hR的計(jì)算公式（時(shí)段長(zhǎng)為 tc）為： （ 711） 3．流域匯流時(shí)間 的計(jì)算 用推理公式推求設(shè)計(jì)洪峰流量，τ， tc都是必不可少的。 采用以下經(jīng)驗(yàn)公式： （ 712） 式中 L—— 流域最遠(yuǎn)點(diǎn)的流程長(zhǎng)度， km ； J—— 沿最遠(yuǎn)流程的平均縱比降（以小數(shù)計(jì)）； M—— 匯流參數(shù)； Qm —— 洪峰流量， m3/s。 4．用推理公式求 設(shè)計(jì)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(guò)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(gè)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(jì)洪峰流量計(jì)算實(shí)例 【例 81】江西省流域上需要建小水庫(kù) 1 座。要求用推理公式計(jì)算 P=1% 的設(shè)計(jì)洪峰流量。 計(jì)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(zhǎng)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(jì)暴雨參數(shù) n 和 Sp 的確定 暴雨衰減指數(shù) n 由各?。▍^(qū)）實(shí)測(cè)暴雨資料分析定量，查當(dāng)?shù)厮氖謨?cè)即可獲得，一般n 的數(shù)值以定點(diǎn)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(cè)中查得設(shè)計(jì)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(jì)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(cè)，本例查得的結(jié)果是 、 4．用圖解法求設(shè)計(jì)洪峰流量 （ 1）采用全面匯流公式 （ 715） 作計(jì)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(jiàn) 表 77 。 表 77 QmＰ ～τ關(guān)系計(jì)算成果表 QmＰ = t 8 10 12 14 400 450 500 600 （ 4）繪圖。將計(jì)算的二組數(shù)據(jù)τ～ Qmp 和 Qmp～τ繪在一張方格紙上，見(jiàn)圖 712，縱坐標(biāo)表示洪峰流量 Qmp，橫坐標(biāo)表示時(shí)間 ，兩條曲線的交點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的 Qmp 即為所求設(shè)計(jì)洪峰流量。由圖 712 讀出 Qmp=510m3/s，τ =。 圖 712 QmＰ ～τ和τ～ QmＰ 圖 （ 5）檢驗(yàn) tc是否大于τ 例題 ，所以 采用全面匯流公式計(jì)算是正確的。 六、小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式法 計(jì)算洪峰流量的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)一個(gè)地區(qū)各河流的實(shí)測(cè)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(lái)的關(guān)系方程式。這些方程都是根據(jù)某一地區(qū)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)制定的，只適用于該地區(qū)，所以稱(chēng)為 地區(qū) 經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)、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(yàn)公式時(shí)，一般采用分區(qū)的辦 法加以處理。因此，經(jīng)驗(yàn)公式的地區(qū)性很強(qiáng)。 經(jīng)驗(yàn)公式最早見(jiàn)于 19 世紀(jì)中期，由洪峰流量與流域面積建立關(guān)系。當(dāng)時(shí)由于水文資料十分缺乏，沒(méi)有頻率概念。以后，隨著工程建設(shè)的開(kāi)展，各國(guó)在建立的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式方面做了許多工作，使經(jīng)驗(yàn)公式逐漸具備了新的形式和內(nèi)容。我國(guó)水利、交通、鐵道等部門(mén)，為了修建水庫(kù)、橋梁和涵洞，對(duì)小流域設(shè)計(jì)洪峰流量的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了大量的分析研究，在理論上計(jì)算方法上都有所創(chuàng)新，在實(shí)用上已發(fā)揮了一定的作用。但是，此類(lèi)公式受實(shí)測(cè)資料限制，缺乏大洪水資料的驗(yàn)證，不易解決外延問(wèn)題。 1．單因素公式 目前，各地區(qū)使用的最簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)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(gè)綜合系數(shù)表示，其形式為： （ 719） 式中 Qmp—— 設(shè)計(jì)洪峰流量， m3/s； F—— 流域面積， km2； n—— 經(jīng)驗(yàn)指數(shù)； Cp—— 隨地區(qū)和頻率而變化的綜合系數(shù)。 在各省（區(qū)）的水文手冊(cè)中，有的給出分區(qū)的 n、 Cp值，有的給出 Cp等值線圖。 對(duì)于給定設(shè)計(jì)流域，可根據(jù)水文手冊(cè)查出 Cp及 n 值，并量出流域面積 F，從而算出 Qmp。 式（ 719） 過(guò)于簡(jiǎn)單，較難反映小流域的各種特性，只有在實(shí)測(cè)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(shí)，才能得出符合實(shí)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(yàn)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(jì)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(guò)使用地區(qū)實(shí)測(cè)資料分析得出的。 選用因素的個(gè)數(shù)以多少為宜，可從兩方面考慮。一是能使計(jì)算成果提高精度， 使公式的使用更符合實(shí)際，但所選用的因素必須能通過(guò)查勘、測(cè)量、等值線圖內(nèi)插等手段加以定量。二是與形成洪峰過(guò)程無(wú)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(wú)益于提高計(jì)算精度，反而增加計(jì)算難度。 七、小流域設(shè)計(jì)洪水過(guò)程 一些中小型水庫(kù)，能對(duì)洪水起一定的調(diào)蓄作用，此時(shí) 即需要設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。通過(guò)對(duì)有實(shí)測(cè)資料地區(qū)的洪水過(guò)程線分析，求得能概括洪水特征的平均過(guò)程線。 此外，我國(guó)有些地區(qū)水文手冊(cè)中有些典型的無(wú)因次洪水過(guò)程線，該過(guò)程線以 Qi/Qm為縱坐標(biāo)， ti/T 為橫坐標(biāo)，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程線，使用時(shí)用 Qm及 T 分別乘以標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程線，便得到設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。 小結(jié) 本章介紹了由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水的主要方法。 側(cè)重講解了設(shè)計(jì)暴雨量及設(shè)計(jì)暴雨時(shí)空分配推求的方法，由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中應(yīng)注意的問(wèn)題，以及小流域設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法。