1引言目前江苏省内农区汇流计算方法主要有实测资料法和暴雨洪水图集法(以下简称图集法),图集法推荐了3种汇流计算方法,即推理公式法、瞬时单位线法和总入流槽蓄法;城市汇流计算方法主要有水文学方法(等流时线法、时段单位线法和瞬时单位线法)、水力学方法和推理公式法。
农区和城区现有两种相同的汇流计算方法,即瞬时单位线法和推理公式法。
由于推理公式法仅能计算出设计标准下的洪峰流量,无法得到相应的设计洪水过程线,无法将农区与城区的洪水过程同时序叠加,因此只能采用瞬时单位线法分别推求农区及城区的设计洪水过程线并同时序叠加,得到流域的设计洪水过程线。
2淮泗河流域水文计算方法2.1淮泗河流域概况2.1.1工程概况淮泗河已列入《江苏省中小河流专项规划(2013—式计算其他因素下的最小时间t。
设V=0.2cm3,K=5.0×10-10~5.0×10-14cm/s,40cm2≤A≤400cm2,ΔP≤500kPa,其中要求A和ΔP最小情况下得1h≤t<12h的最优化配置。
土工膜渗透系数试验条件优化配置结果见表3。
从表3中可知,在上述测试条件下的优化配置中,K>5.0×10-10cm/s时,对测试条件可不做要求,对于K>5.0×10-14cm/s时,试样过水面积和试验水压力应选最大值;对于K<5.0×10-13cm/s时,可根据已有仪器对照表3选择。
4结论防渗土工膜的渗透系数很小,测试往往需要很长时间,过长的试验时间又会带来渗透水量测试值的偏差,进而影响试验结果的准确,另外长时间水压力下试验还会对仪器造成损坏。
因此,如何控制渗透系数试验时间,便于操作和提高试验结果的准确性有着重要的意义。
为缩短测试时间,一方面可通过增大试样过水面积来缩短,但试样最大过水面积又受试验仪器限制不可能很大,另一方面可通过增大试验水压力来缩短,但试验最大水压力不能大于土工膜耐静水压。
本文通过土工膜渗透系数测定中对时间最优化配置,得到:测试土工膜渗透系数K=5.0×10-10~5.0×10-12cm/s时,现行规程要求的试样过水面积和水压力条件均满足对测试时间要求;土工膜渗透系数K≤5.0×10-13cm/s时,选择试验过水面积200cm2,水压力200kPa较适宜;当土工膜渗透系数K≤5.0×10-14cm/s时,试样过水面积和试验水压力应选最大值,在这种条件下试验,应注意做好仪器保护和防止体变管水量蒸发损失措施■表3土工膜不同渗透系数条件下最短测试时间优化配置10010040400.20.3100400.20.2402000.21004000.21005000.22002000.22003000.23002000.23003000.24001000.24002000.24005000.951.439.534.779.537.639.536.366.364.249.534.7719.075.0E -115.0E -125.0E -135.0E -14100400.40.195.0E -10渗透系数(c m/s )时间(h )条件渗透水量(c m 3)面积(c m 2)水压力(kPa )【摘要】随着社会经济的发展,城市化进程的加快,城市面积不断扩大,改变了流域的下垫面条件,导致流域的产汇流条件发生显著变化,进而对流域洪水产生一定的影响。
由于城区与农区产汇流条件差异较大,城区洪水具有产汇流快、洪水过程线历时短、洪峰流量大等特点,对于流域范围内既有城区又有农区的河道,传统的水文分析与计算方法并不适用,目前尚无这类河道水文计算的通用方法。
本文以淮泗河水文分析方法为例,探讨适用这类河道的水文分析与计算方法。
【关键词】城市洪水水文分析瞬时单位线胡建林杨飞仲兵兵陈宗桥(淮安市水利勘测设计研究院有限公司淮安223005)从淮泗河流域水文计算浅谈水文分析与计算的新思路科技论坛设计面雨量(mm )面积(k m 2)24h三日140.3P =20%152.0P =20%193.1表2设计面雨量表时间t t /K S (t )00010.220.02220.430.0730.650.13940.860.2135 1.080.2946 1.290.3697 1.510.4458 1.720.5139 1.940.57710 2.150.633S (t -1)00.0220.070.1390.2130.2940.3690.4450.5130.577u (t )q (t )时间t00140.022 2.6150.048 5.6160.0698.1170.0748.7180.0819.5190.0758.8200.0768.9210.0687.9220.0647.5230.056 6.524t /K 3.013.233.443.663.874.094.304.524.734.955.16S (t )S (t -1)u (t )q (t )0.8020.7690.033 3.90.8330.8020.031 3.60.8570.8330.024 2.80.880.8570.023 2.70.8990.880.019 2.20.9150.8990.016 1.90.9280.9150.013 1.50.940.9280.012 1.40.9490.940.009 1.10.9580.9490.009 1.10.9650.9580.0070.811 2.370.6850.6330.052 6.125 5.380.9710.9650.0060.712 2.580.7290.6850.044 5.126 5.590.9760.9710.0050.6132.800.7690.7290.04 4.7表6城区瞬时单位线成果表1450.55均值(mm )C v 3.5C v C sK p (P =20%) 1.34设计点雨量(mm )P =20%)194.3三日项目表1设计点雨量表净雨(%)时段104510840940净雨量(mm )12.412.449.649.6表3农区设计净雨时程分配表Δt=6h0时段(Δt =6h )Q (m 3/s )0时段(Δt =6h )11Q (m 3/s )135.1101291.8201351.1301425.9401512.45 6.716 5.7625.517 2.573318 1.2822.6190.4939.620010108.3表4农区设计洪水过程线成果表1时段(Δt =1h )净雨量(mm )0时段(Δt =1h )13净雨量(mm )8.720148.730158.740168.75 3.8178.76 3.8188.77 4.819 1.48 4.820 1.49 4.821 1.41010.622 1.4114023012 6.3240表5城区设计净雨量计算成果表2015)》中进行治理,河道治理标准为5年一遇排涝。
2.1.2流域概况淮泗河位于宿迁市泗阳县和淮安市淮阴区交界处,涉及泗阳众兴镇、八集乡、淮阴区吴集镇、西宋集等4个乡镇,汇水面积157.4km2(淮沭河分洪情况,下同)。
淮泗河主要是排除泗阳县和淮阴区境内的中运河与六塘河之间涝水,其中包河圩口闸以南17.1km2的区间汇水通过包河排涝站排入中运河,因此汇入淮泗河下游的流域面积为140.3km2。
2.2设计暴雨根据2005年版《江苏省暴雨参数图集》(以下简称《图集》)计算设计暴雨。
统计各参数值见表1、2。
根据84年图集最大三日设计暴雨雨型分配表,三日内最大24h设计点雨量占三日设计点雨量的80%,为155.4mm。
2.3农区设计洪水2.3.1设计净雨及时程分配净雨量的计算采用“84”暴雨图集提供的计算方法,用土壤前期影响雨量Pa作为参数,建立P+Pa~R的相关关系。
净雨时程分配根据84图集附表十雨型分配表,净雨分配见表3。
2.3.2瞬时单位线根据“84”暴雨图集,查得平原区的综合成果为:m2=1/2,可得调节次数n=2,m1=2.25F0.38=12.8。
查84图集,得农区的瞬时单位线。
2.3.3推求设计洪水根据设计净雨和时段单位线,进行推流计算,得出设计洪水过程线,计算结果见表4。
2.4城区设计洪水2.4.1设计净雨及时程分配城区设计暴雨历时取24h。
三日内最大24h雨型分配参照图集24h雨型及其在三日雨型中的位置综合确定。
最终24h设计净雨分配见表5。
2.4.2瞬时单位线瞬时单位线参数采用图集中平原区汇流参数。
m2=1/2,可得调节次数n=2;m1=2.25F0.38=9.3,调节系数K=m1/n=4.65。
根据参数n和t/K,查S曲线表,计算瞬时单位线u(t)见表6。
2.4.3推求设计洪水根据设计净雨和时段单位线,进行推流计算,得出设计洪水过程线,计算结果见表7。
2.5洪水过程叠加根据以上计算,已推求得到农区及城区的设计洪水过程线,因此对这两条洪水过程线叠加即得到淮泗河流域的设计洪水过程线。
科技论坛图1城区、农区及叠加后概化洪水过程线成果图倪大泓14.928徐大泓42.177.3挡洪闸(调度闸)42.198.259.1139.3153.8 1.381.171.10老淮泗河7.814.130.4 1.39节点名称节点流域面积(k m 2)设计流量(m 3/s )综合排摸(m 3/s/k m 2)城区农区表8淮泗河节点设计流量成果表2.5.1平头流量计算淮泗河流域主要排除泗阳县和淮阴区境内的中运河与六塘河之间农田涝水和泗阳城区排水。
此次农区设计洪水按24h削峰,削峰系数α=0.63,城区不考虑削峰。
2.5.2洪水过程叠加根据表4和表7农区及城区设计洪水过程,按同时序原则进行叠加,得到淮泗河流域的设计洪水过程线,成果见图1。
2.5.3设计成果淮泗河流域5年一遇设计成果见表8。
3淮泗河流域水文计算方法的合理性分析主要从水文计算方法及参数选取方面对计算方法及成果进行合理性分析。
由于淮泗河流域范围内缺乏实测流量和暴雨资料,此次水文计算设计暴雨参数采用江苏省暴雨参数图集中的地区综合暴雨参数,采用瞬时单位线法推求设计洪水。
3.1暴雨历时由于城区和农区的产汇流条件差异较大,城区洪水具有暴雨历时短、产汇流快、洪峰流量大等特点,根据对泗阳县城区暴雨资料的分析,暴雨历时一般在24h左右,因此此次城区设计暴雨历时取24h,控制时段取1h和6h;农区设计暴雨历时取三日。
暴雨历时的选取体现了不同下垫面地区产汇流特点的差异。
3.2设计暴雨及时程分配农区及城区的设计暴雨历时分别为三日和24h,计算设计暴雨时,暴雨参数采用图集中最大三日暴雨的地区综合参数,并按图集附表十(平原地区最大三日设计暴雨雨型分配表)进行农区最大三日暴雨时程分配(时段Δt=6h),并在最大三日暴雨过程中选取最大24h暴雨过程作为城区的设计暴雨过程,并结合最大24h设计暴雨雨型分配表进行最大24h暴雨时程分配(时段Δt=1h)。