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弃土场工程水文计算

弃土场工程水文计算
E.1 一般规定
E.1.1 计算设计洪水和输沙量应从实际出发,深入调查了解流域特性或集水区域基本情况,注重基本资料的可靠性。

E.1.2 具有洪水、泥沙实测资料的,应根据资料条件和工程设计要求,按现行行业标准《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44的有关规定进行分析计算。

E.1.3 无洪水、泥沙观测资料的,可按现行行业标准《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44的有关规定执行。

E.2 设计洪水计算
E.2.1 水土保持工程设计所依据的各种标准的设计洪水应包括洪峰流量、洪水总量、洪水过程线等,可根据工程设计要求计算其全部或部分内容。

E.2.2 对于汇水面积小于300km2的小流域,其设计洪峰流量应符合下列规定:
1 设计洪峰流量应按下列公式计算:
Q m=0.278[(S p/τn)-μ]F (全面汇流,t c≥τ)(E.2.2-1)
Q m=0.278[(S p t c1-n -μt c)/τ]F 部分汇流,t c<τ)(E.2.2-2)
τ=0.278L/(mJ1/3Q m1/4) (E.2.2-3)
τc= [(1-n)S p/μ]1/n(E.2.2-4)式中:Q m—设计洪峰流量(m3/s);
F—汇水面积(km2);
S p—设计雨力,即重现期(频率)为p的最大1h降雨强度(mm/h);
τ—流域汇流历时(h);
t c—净雨历时或称产流历时(h);
μ—损失参数(mm/h),即平均稳定入渗率;
n—暴雨衰减指数,反映暴雨在时程分配上的集中(或分散)程度指标;
m—汇流参数,在一定概化条件下,通过本地区实测暴雨洪水资料综合分析得出; L—河长(km),即沿主河道从出口断面至分水岭的最长距离;
J—沿河长(流程)L的平均比降,以小数计。

3 采用试算法计算求解推理公式时,应按计算流程(图E.2.2)进行计算。

图E.2.2 推理公式试算法计算设计洪峰流量流程图
E.2.3 采用推理公式法推算设计洪水总量时,可按下列公式计算:
W p=αH p F (E.2.3-1)
H p=K p H24(E.2.3-2)
式中:W p—设计洪水总量(104m3);
H p—频率为p的流域中心点24h雨量(mm);
α—洪水总量径流系数,无量纲,可采用当地经验值;
H24—流域最大24h暴雨均值(mm),可由当地水文手册查得;
K p—频率为p的模比系数,由C v及C s的皮尔逊-Ⅲ型曲线K p表中查得。

E.2.4 采用经验公式法推算设计洪峰流量和洪水总量时,可按下列公式计算:
Q p=EF m(E.2.4-1)
W p=BF m(E.2.4-2)式中:E、B—地理参数,由当地水文手册中查得;
m、n—指数,由当地水文手册中查得。

E.2.5 与设计洪峰流量Q p和洪水总量W p相配合,小流域设计洪水过程线宜采用概化三角形过程线(图E.2.5),洪水总历时可按下列公式计算:
图E.2.5 概化三角形过程线
T=t1+t2=5.56W p/Q p(E.2.5-1)
t1= αt1T (E.2.5-2)式中:T—洪水总历时(h);
t1—涨洪历时(h);
t2—退洪历时(h);
Q p—设计洪峰流量(m3/s);
W p—设计洪水总量(104m3)。

αt1—涨洪历时系数,其值变化在0.1~0.5之间,视洪水产汇流条件而异,具体计算时取用当地的经验值。

E.2.6 蓄水型沟头防护工程来水量可按下式计算:
W=10φR(m,n)F (E.2.6)
式中:W—来水量(m3);
F—沟头以上集水面积(hm2);
R(m,n)—m年一遇n小时最大降雨量(mm);
φ—径流系数。

E.3 输沙量计算
E.3.1 沟道输沙量应包括悬移质输沙量和推移质输沙量两部分,可按下式计算:
W sb = W s + W b(E.3.1-1)式中:W sb—多年平均输沙量(104t/E);
W s—多年平均悬移质输沙量(104t/E);
W b—多年平均推移质输沙量(104t/E)。

悬移质输沙量可按下列公式计算:
W s =∑W si F i (E.3.1-2)
W s =K M b0 (E.3.1-3)式中:M si—分区输沙模数[104t/(km2·E)],可根据省、地有关水文图集、手册的输沙模数等值线图确定;
F i—分区面积(km2);
M0—多年平均径流模数(104m3/km2);
b—指数,采用当地经验值;
K—系数,采用当地经验值。

推移质输沙量W b可按下式计算:
W b =βWs(E.3.1-4)式中:β—推悬比,宜取0.05~0.15,山区应取大值,塬区及平原取小值。

E.3.2 当沟道中有已建坝库且运行一定年限,可采用已成坝库淤积调查法,按下式计算沟道多年平均输沙量:
W’=(W淤+ W排)/ N (E.3.2)式中:W’—沟道多年平均输沙量(t/E);
W淤—坝内泥沙淤积总量(t);
W排—排沙量(t);
N—淤积年限(E)。

E.4 截排水设计流量计算
3 当工程场址及其邻近地区有10年以上自记雨量计资料时,应利用实测资料整理分析得到设计重现期的降雨强度。

当缺乏自记雨量计资料时,可利用标准降雨强度等值线图和有关转换系数,按下式计算降雨强度:
Q=C p C t q5,10 (E.4.1-2)式中:q5,10—5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度(mm/min),可按工程所在地区,查中国5年一遇10min降雨强度q5,10等值线图(图E.4.1-1)确定;
C p—重现期转换系数,为设计重现期降雨强度q p同标准重现期降雨强度q5的比值(q p/q5),按工程所在地区,由表E.4.1-2确定;
C t—降雨历时转换系数,为降雨历时t的降雨强度q t同10min降雨历时的降雨强度q10的比值(q t/q10),按工程所在地区的60min转换系数(C60),由表E.4.1-3查取,C60可由图E.4.1-2查取。

图E.4.1-1 中国5年一遇10min降雨强度q5,10等值线图
图E.4.1-2 中国60min降雨强度转换系数(C60)等值线图
E.4.2 永久截(排)水沟设计排水流量计算应按下列流程(图E.4.2)进行计算,并应符合下列要求:
图E.4.2 截(排)水沟设计排水流量计算流程框图
3 计算沟(管)内汇流历时t2时,先在断面尺寸、坡度变化点或者有支沟(支管)汇入处
2)沟(管)平均流速v也可采用下式估算:
v=20 i g 0.6 (E.4.2-5)式中:i g—该段排水沟(管)的平均坡度。

E.4.3黄土高原或具备超渗产流条件的梯田工程,其坡面截排水沟设计流量计算可按下式计算:
Q=F(I r-I p)/6 (E.4.3)式中:Q—设计最大流量(m3/s);
I r—设计频率短历时暴雨(mm/min);
I p—相应时段土壤平均入渗强度(mm/min);
F—坡面汇水面积(hm2)。

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