云南省暴雨洪水查算实用手册1992年版
(2)地理影响因素的分析
汇流系数综合地反映了流域各种影响因素对汇流作用的总效果,当i主固定为10mm/h,综合系数仅仅是对流域的下垫面因子而言。选用的因子有集水面积F(km2)、主河道平均坡降J(以小数计)、河长L(km)和流域形状系数B,将这些因子两两建相关,从中选择独立性较强的F、J和B。
(3)m1与地理因子的关系
m1i?10?a?10??b
m1设?i设???10??????b?m1i?10
得
?i设???10??????0.84F?0.109m1设?Cm?F0.262?J?0.171?B?0.476
m1设——某频率的m1、i设——相应频率之平均净雨强度。
Cm——系数。全省变化范围0.2~0.6。
(4)n值的地理综合
从81站分析结果,n值的变幅为1.2~3.5而K值的变化范围则是0.9~25。可见n值较K值要稳定得多。建立n~F、J的关系,用最小二乘法得:
n?Cn?F0.161
系数Cn的变化范围为0.65~0.81之间,全省划分为9个汇流分区,见附图9《汇流系数分区图》。
(5)m1~i主关系线的外延
将单站综合m1~i主关系线点绘在同一张普通厘米纸上,由图看出,m1有随主雨强的增大而减小,且当i主达到某一值时,m1渐趋稳定为常数。i主一般取最大3小时雨量之平均值。经分析i主~F关系,全省归纳为:
当工程处集水面积F≤100km2,i主上限值为10mm/h; 当工程处集水面积100<F<200km2,i主上限值取15mm/h; 当工程处集水面积F≥200km2,i主上限值取25mm/h。
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4. 图表法计算设计洪水的步骤
使用图表计算设计洪水的主要内容应有基本资料、设计暴雨计算、产流计算和汇流计算,要计算与分析并重,加强计算成果的合理性检查,还要注意计算中常遇问题的处理。图表法计算设计洪水的程序框图为:
输入 暴雨查图参数 设计暴 雨计算 设计暴雨 Htp 产流 计算 设计净雨 htp 汇流 计算 输出 设计洪水Qtp
现将计算步骤分述如下:
4.1. 基本资料
按计算需求,须有下列基本资料
1.有关暴雨、产流和汇流计算的图表。手册列有1小时最大降水量均值图;1小时最大降水量Cv值图;6小时最大降水量均值图;6小时最大降水量Cv值图;24小时最大降水量均值图;24小时最大降水量Cv值图;暴雨区划图;产流参数分区图;汇流参数分区图;最大基流分布图;分区综合时~面~?、?关系表;24小时暴雨分区综合雨型表。
2.河流与流域的形态参数量算。在1/5万地形图上绘量以下参数: (1)勾绘河流在工程断面以上流域的分水线,用求积仪量算集水面积(F),单位为km2。在有岩溶发育的地区,要注意有无封闭区(岩溶洼地)的存在,并须绘量其面积,水文人员与地质人员密切配合确定地下水汇水面积。
(2)用量线仪或分规量算干流河长(L),单位为km。扇形河系的干流是指在工程断面的洪水组成中洪水来量最大的支流,另外,河长不是自工程处量至河源而是量至距河源最近的分水岭。
(3)干流纵比降(J),以小数表示,可按下式计算:
J?1L2??h0?h1?l1??h1?h2?l2?????hn?2?hn?1?ln?1?hn?1ln?
式中:
L——干流河长,其定义同前,以km计
h0、h1??hn-1——干流纵剖面各折点处(常为地形等高线与干流的相交处)至工程断面河底的高差,以m计
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l1、l2??ln——各分段的河长,以km计。
注意?l=L,差值大者须重新量算;差值小者,可以河段长为权重进行差值平差分配。
(4)流域形状系数(B),是无因次系数,以下式计算:
B?F/L2
各符号意义同上。 3.水文调查
切忌仅凭手册进行洪水计算,进行必要的水文调查以提高计算成果的精确度。
(1)洪水基流。是深层地下水补给的河川基流量,常以枯水流量来代替。若无工程专用水文站的实测枯水流量,就需进行枯水调查或水文比拟邻近水文站的枯水流量模数,手册的“最大基流量分布图”亦具应用价值。
(2)岩溶情况。搜集与调查流域内岩溶发育、特别是在干支流上有无溶洞束水控制的情况;地下水的汇水面积、封闭区的排泄情况;泉水点调查、主要泉点汛期测流与洪水调查等。
(3)水利概况。调查流域内已建和在建的蓄水、引水工程,分洪、滞洪工程情况,分析对洪水的影响。
(4)雨洪特性。调查流域内:暴雨时空分布特性,如常见暴雨中心位置、暴雨的移动规律、降雨历时及其过程等;洪水的成因、来源和季节性等;注意搜集流域及邻近地区的有关雨洪计算报告和资料。
4.标准、历时、时段
(1)设计标准。取多少年一遇洪水进行工程设计的政策性强,应遵照水利部能源部文件水规(1990)35号予以执行,具体标准列于表(4)。
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表(4)
防洪 设计标准(洪水重现期?年) 校核标准(洪水重现期?年) 工程规模 水库总库3容(亿m) 水电站装机(万kW) 防护城镇及工矿区 挡保护农水、田面积泄水(万亩) 建筑物 水电站厂房 挡水、泄水建筑物 中型 1.0~0.1 小(一)0.1~0.01 型 小(二)0.01~0.001 型 25~2.5 2.5~0.05 <0.05 中等 一般 100~30 30~5 <5 50 30 20 30 20 10 土坝、混凝堆石土坝、坝、干浆砌砌石石坝 坝 1000 500 200 500 200 200 100 100 50 水电站厂房 注:1o当采用土石坝时,失事后对下游将造成特别重大灾害的中型工程,其校核标准可提高到2000年,小(一)型可提高到1000年;对旁引屯蓄水库的标准可以适当降低;云南系山区省,坝区小,防洪保护农田面积宜适当减小,但尚未制定。
2o关于施工期洪水标准,水规〔1990〕35号文未定,暂按老标准,宜适当降低,老标准为:
中小型水利水电工程施工期间所使用的如导流建筑物等均属五级建筑物,当为土石建筑物时洪水重现期20~10(年),当为混泥土、浆砌石建筑物时5~3(年)。
坝体施工期临时渡汛的洪水标准,应根据坝体升高而形成的拦洪蓄水库容来确定。坝型为土坝、堆石坝或干砌石坝,当库容小于1000万m3取50~20(年)、当库容超过1000万m3时取100~50(年);混凝土坝、浆砌石坝分别取20~10(年)和50~20(年)。
注:手册中的标准采用水利部能源部文件水规(1990)35号,设计标准已更改,故此处从略。具体参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000。
(2)全省具有以单日暴雨居多、雨量较集中的暴雨特性,山区型小河的洪水暴涨陡落洪水过程尖瘦,中小型水库常无下游防洪保护任务而不需错峰调节,据此暴雨历时(t)取24小时、时段长(△t)取1小时。
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4.2. 设计暴雨计算
1.1、6、24小时点暴雨量计算
(1)点暴雨量参数值查读。在1/5万地形图上确定工程集水区的形状中心(重心),量算中心至1/5万地形图和手册附图都标明的邻近两城镇的距离a1、a2,以降水量均值、Cv值图上的两城镇为中心,分别以a1/40、a2/40交会确定工程集水区形状中心位置,查读其两相邻等值线的数值,采用线性内插法计算出集水区中心处的H1、Cv1、H6、Cv6、H24、Cv24。查读点亦可为常遇暴雨中心或为具有最大集水区面雨量的某点,为简单计,一般选用形状中心。
(2)1、6、24小时设计点暴雨量计算。由设计标准(以频率P表示)、Cvt、Cst=3.5Cvt,查表(5)得相应的Kp值,采用下式计算出工程集水区中心的设计点暴雨量。
Htp?KpHt
式中:
Htp——暴雨历时(t)分别为
1、6、24h,频率为P(%)的设计点暴雨量
(mm)
Ht——暴雨历时(t)分别为1、6、24h的暴雨均值
Kp——倍比系数查表值
P-Ⅲ型曲线KP值表(Cs=3.5Cv)
表(5) P(%) 0.1 Cv 2.30.3 8 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 0.42 0.44 2.5 2.63 2.76 2.9 3.04 3.18 3.33 0.2 2.24 2.35 2.47 2.58 2.7 2.82 2.95 3.07 0.33 2.14 2.24 2.34 2.45 2.55 2.66 2.77 2.89 0.5 2.06 2.16 2.24 2.34 2.43 2.53 2.63 2.73 1 1.916 1.992 2.07 2.15 2.23 2.31 2.39 2.48 2 1.769 1.83 1.892 1.954 2.02 2.08 2.15 2.21 3.33 1.657 1.707 1.758 1.809 1.86 1.912 1.965 2.02 5 1.566 1.607 1.649 1.691 1.733 1.775 1.817 1.86 10 1.402 1.429 1.456 1.482 1.509 1.535 1.56 1.586 20 1.226 1.238 1.25 1.261 1.272 1.282 1.292 1.301 33.33 1.08 1.082 1.083 1.083 1.083 1.083 1.082 1.08 23