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《《工
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
程水水文文学学》》
第八章 小流域
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
洪水计算
) 8.1 概述
) 8.2 小流域设计暴雨计算
) 8.3 设计洪峰流量的推理公式
) 8.4 计算洪峰流量的地区经验公式
) 8.5 设计洪水过程线的推求
8.1 概述
一、小流域设计洪水特点
1. 缺少实测
资料
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(流量和暴雨资料)。
中、小型水库，涵洞，城市和工矿区的防洪工程
2. 小型水利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。重点推求设计洪峰流量。
3. 计算方法力求简便。
二、小流域设计洪水发展史
小流域设计洪水计算已有100多年的历史。计算方法由
简单到复杂，由计算洪峰流量到计算设计洪水过程线。
四、小流域设计洪水计算步骤
1. 小流域设计暴雨计算；
2. 设计洪峰流量计算；
3. 小流域设计洪水过程线拟定。
三、计算方法
1. 推理公式法
2. 经验公式法
3. 相似流域法
4. 综合单位线法
8.2 小流域设计暴雨计算
小流域面积较小，可忽略暴雨在地区上分布的不均
匀，由流域中心点处的点雨量作为流域面雨量。
设计暴雨计算采用以下步骤推求：
1 按省（区、市）水文手册及《暴雨径流查算图表》
上的资料计算特定历时的设计暴雨量；
2 将特定历时的设计暴雨量通过暴雨公式转化为任意
一历时的设计雨量。
一、年最大24小时设计暴雨量计算
各省、市、区都绘制了年最大24小时降雨量统计参数
( 、Cv)等值线图以及Cs/Cv的比值。这些参数直接从当
地水文手册上查取。
通过地理内插法可获得流域中心点年最大24小时降雨量
统计参数： 、Cv。则设计频率p下的年最大24小时设计暴
雨量P24,p为：
)1(24,24 CvPP PP Φ+=
二、历时t（<24小时）的设计暴雨Pt,p的计算
将年最大24小时设计暴雨量P24，P通过暴雨公式转化为任
意一历时的设计雨量Pt,P(1
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lglglg , −=
（1） n(n1、n2)的获取
a、由实测暴雨资料
分析
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得到;
b、从水文手册中的n值分区图上查取。
（2）Sp的计算
a、地区水文手册中的Sp等值线图插取;
b、由式（8-2）知：Sp=Pt,p·tn-1
∵ P24,p已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p·24n2 -1
t ·it,P=Pt,p=Sp·t1-n
n2等值线图
8.3 计算设计洪峰流量的推理公式
一、推理公式的一般形式
假定：1）采用平均净雨强度；2）暴雨与洪水同频率；
3）流域上的净雨强度在时间上和空间上是不变的。
1. 基本概念
tc ——产流历时(h)；u——产流历时tc内的平均损失强度。
i
u
t
tc
2. 全部产流
当tc>τ时，即充分供水条件下，出口断面的最大流量是由
τ时段的净雨在全流域面积上形成的：
称为全部产流。
式中
Qm——洪峰流量(m3/s);
F——流域面积(km2);
i——平均降雨强度(mm/h)；
u——平均下渗强度(mm/h);
k——单位换算系数。
（8-
4）FuikQm )( −=
3. 部分产流
当tc<τ时，即不充分供水条件下，出口断面的最大流量是
由全部降雨在部分流域面积上形成的：
（8-
5）0)( FuikQm −=
称为部分产流。
式中
F0为共时径流面积
（km2），即部分
产流面积；
其余符号同前。
i
4. 推理公式的一般形式
或
式中，Ψ—— 洪峰径流系数，即形成洪峰的净雨量与降雨量
之比值;
—— 共时径流面积系数。
FikQm ϕψ= FuikQm ϕ−= )(
F
F0=ϕ
0)( FuikQm −=FuikQm )( −=
部分产流全部产流
二、水文所公式
Qm=0.278ΨiF （8-7）
式中，i为平均降雨强度（mm/h）;其余同前。我国水利部
门广泛采用的推理公式。
当t=τ时，由暴雨公式有 ，代入式（8-7）中得：
式（8-8）是我国普遍采用的小流域设计洪峰流量计算公
式。
其中，未知参数为：Sp、n、F 、 Ψ 、τ。
n
pSi τ=
F
S
Q n
p
m τ
ψ= 278.0 （8-
8）
三、设计洪峰流量计算
未知参数：Sp、n、F 、 Ψ 、τ。
1. Sp、n、F 的计算
流域面积F可从地形图上量出； n 由地区n值分区图查出；
Sp查等值线图或由暴雨公式可求，即：
由式（8-1） 知：Sp=Pt,p·tn-1
∵ P24,P已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p·24n2-1
F
S
Q n
p
m τ
ψ= 278.0
n
P
Pt t
Si =,
(1) 当tc≥τ时
而Pτ =i·τ=(Sp /τn) ·τ=Sp τ 1-n。代入上式得：
（8-11）
(2) 当tc<τ时
由暴雨公式有：
u=(1-n)Sp/tcn=(1-n)itc 。
代入上式得：
ττ
τ
τ
τ ττψ
P
u
P
uP
P
h −=−== 1
n
p
n
p S
u
S
u τ−=τ
τ−=ψ − 11 1
（8-
10）
ττ
−==ψ
P
utP
P
h ctR c
nctn −τ=ψ
1)( （8-
12）
2. Ψ 的计算
(3) tc的计算
由暴雨公式 ——Pt=itP · t=(SP /t n) ·t=SP t1-n
∴ i=dPt /dt=(1-n)Sp /t n
当i=u，t=tc时，则
np
c u
S
nt
1
)1( ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −= （8-
9）
n
P
Pt t
Si =,
3. τ的计算
式中，L——河流长度（km）；
vτ——流域平均汇流速度（m/s）;
Qm——待求最大流量（m3/s）；
m——汇流参数；
J——流域平均纵比降；
σ、λ ——反映沿流程水力特性的经验指数。对于一般
山区河道采用σ=1/3，λ=1/4。
λσ
τ
τ
=
=τ
mQmJv
v
L
278.0
其中
（8-
12）
将σ=1/3，λ=1/4代入（8-12）式得：
将上式代入 ，整理得：
未知参数：m，J，L 。
L、 J从地图中量取。
F
S
Q n
p
m τ
ψ= 278.0
n
p
n
nn
n
FSmJ
L
−−
−−
−−
=
=
4
1
4
4
3/1
4
4
4
3
0
4
1
0
)()(
278.0
τ
ψττ
其中
4/13/1278.0
mQmJ
L=τ
4. 损失参数u和汇流参数m的确定
(1) u的估算
在设计条件下
式中，hR——设计净雨量（mm）。
hR由地区暴雨径流相关图查算。
另外， u也可根据地区u值综合图（表）查取。
n
n
R
pn
n
h
S
nnu −−−= 1
1
1 )()1(
Pt,P
hR
(2) m的估算
m与流域特征因素θ存在密切的关系,一般建m~ θ关系
图。流域特征因素θ与流域特征存在下列关系：
在建立m~θ关系时,分下面几种情况:
1 按下垫面条件定线
2 按区域条件定线
3 考虑设计洪水大小定线
50年一遇以上洪水： m=0.5θ0.23
3/14/13/1 J
L
FJ
L == θθ 或
P139
小流域4类下垫面条件下相应的m值。见表8-1。
三、设计洪峰流量计算方法——试算法
1. 、Cv、Cs、n1、n2 Sp
Sp=P24,p·24 n2 -1
2. L、J、F θ m
3. P24,p R24,p u
4. 产流历时tc计算
5. 试算求Qm
3/14/13/1 J
L
FJ
L == θθ 或
)Cv(1 P24,24 φ+= PP P
n
n
R
pn
n
h
S
nnu −−−= 1
1
1 )()1(
n
p
c u
S
nt
1
)1( ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −=
(1) 假定一个Qm 值，计算τ；
(2) 当τ≤tc时，由式（8-12）计算Ψ；当τ>tc时，由式
（8-11）计算Ψ ;
(3)由 计算 ；
(4)若Qm与 相等，即为所求；否则继续试算。
F
S
Q n
p
m τ
ψ
278.0= mQˆ
mQˆ
4/13/1278.0
mQmJ
L=τ
nctn −= 1)( τψ
n
p
n
p S
u
S
u ττ
τψ −=−= − 11 1
四 实例
{例]某地区欲修建一座小型水库，该水库积水面积F=7.4km2，
干流长度L=4.1km，J=0.036。用试算法计算坝址百年一遇的洪
峰流量。
解：
h
u
S
nt
n
p
c
6.22
)1(
1
=
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −=
8.4 计算洪峰流量的地区经验公式
洪峰影响因素
暴雨特性（强度、历
时）
流域几何形特征（河长、比降、集水面
积）
地质地貌特征（植被、土壤、地质）
一、单因素公式
以流域面积F作为洪峰流量的主要影响因子，建立二者间
的关系，其形式为：
Qm,p=C p·F n
式中，Cp——随频率变化的综合系数；n ——经验指数；各
省、市水文手册中可查。
例如湖南、江西的Cp、n值表
二、多因素公式
式中，f=F/L2——流域形状系数。
例如：安微省山区小河洪峰流量经验公式为：
同时把山区分为4类：深山区(C=0.0514)、浅山区(C=0.0285)、
高丘区(C=0.0239)、低丘区(C=0.0194)。
n
ppm
n
ppm
n
ppm
FfJChQ
FfChQ
FChQ
γβα
γα
,24,
,24,
,24,
=
=
=
73.021.1
,24 FChQ PP =
8.5 小流域设计洪水过程线的推求
推求方法
时段综合单位线法
瞬时综合单位线法
概化过程线法*
概化过程线法
概化线型有三角形、五边形和综合概化过程线等形式。
一、三角形概化设计洪水过程线
已知:设计洪峰流量Qm,p；P24,p Qm,p
B
tT
Q
W P
FRW PP ,241.0=
二、五边形概化设计洪水过程线
已知 : 设计洪峰流量Qm,p和 P24,p。
Qm,p
BT
t
Q
D
C
E
F
A
TtK
QKQ
QKQ
t
PmEE
PmDD
/1
,
,
=
=
=
.
取不同值
视不同流域
tED KKK
上涨历时t1
本 章 小 结
) 小流域设计洪水特点及方法
) 暴雨公式的理解
) 全部产流、部分产流的概念
) 推理公式推求设计洪峰的步骤
) 影响洪峰流量的因素
作业: P156 8-1
1. 暴雨公式
2. 历时t的设计暴雨量公式
本 章 小 结
浙公网安备 33021202002483