设计洪水推求
(一)工程概况
甘溪又称古城溪,发源于浙江省江山市大桥镇青源尾。
甘溪自源头开始以东西向流入玉山县境内,经白云镇鹁鸪嘴、大园地、平阳村、岩瑞镇水门村后,在岩瑞镇山头淤北和金沙溪汇合。
甘溪流域面积206Km 2,主河道长44.2Km ,河道加权平均坡降0.824‰(其中玉山境内流域面积102.6Km 2,河长24Km )。
甘溪河道弯曲,河床较浅,中下游两岸地形开阔,耕地集中,属平原丘陵地带,是主要产粮区之一。
1,工程地点流域特征值,主河道比降0.000824.
已知流域总面积206Km 2,加权平均坡降0.824‰,计算河段下游断面集雨面积145.3 Km 2,加权平均坡降1.32‰,主河道长44.2 Km 。
2,设计暴雨查算
(1) 求十年一遇24小时点暴雨量
根据工程地理位置,查《江西省暴雨洪水查算手册》(下同)附图2—4,得流域中心最大24小时点暴雨量H 24=115mm ;查附图2—5,得Cv 24=0.45。
由设计频率P=10%和Cs=3.5Cv 查附表5—2,得Kp 24=1.60。
则十年一遇24小时点暴雨量H 24(10%)=115⨯1.60=184.0mm 。
(2) 求十年一遇24小时面暴雨量
根据计算段流域面积F=145.3 Km 2和暴雨历时t=24小时,查附图5—1,得点面系数24α=0.983 则十年一遇面暴雨量为
24%)10(24%)10(24α⨯=H H =184⨯0.983=180.9mm 。
(3)求设计暴雨24小时的时程分配 ○1 设计24小时暴雨雨型
以控制时程t ∆=3小时为例,查附表2—1,得雨型分配表,如下表1:
表1:以3小时为时段的雨型分布表
○
2查算十年一遇1,6,3小时暴雨参数 根据工程地理位置分别查附图2—6和附图2—8,得流域中心最大6小时和1小时点暴雨量,H 6=75mm ,H 1=40mm 。
查附图2—7和附图2—9,得Cv 6=0.45,Cv 1=0.45。
由设计频率P=10%和Cs=3.5Cv 查附表5—2,得Kp 6=1.60,Kp 1=1.60。
则,十年一遇1、6小时点暴雨量为: H 1(10%)=40⨯1.60=64.0mm ; H 6(10%)=75⨯1.60=120.0mm 。
3小时点暴雨量由公式H 3p = H 1p ⨯213n -计算,式中,1-n 2=1.285Lg (H 6/ H 1),代入数据计算得到,1-n 2=1.285Lg (120/64)=0.351,则
H 3(1%)=64⨯351.03=94.1mm 。
由流域面积F=145 Km 2和暴雨历时t=1小时,3小时,6小时分别查附图 5—1,得点面系数分别为1α=0.951,3α=0.955,6α=0.959。
则十年一遇1、3、6小时面暴雨量为:
1%)10(1%)10(1α⨯=H H =64⨯0.951=60.86mm ; 3%)10(3%)10(3α⨯=H H =94.1⨯0.955=89.87mm ; 6%)10(6%)10(6α⨯=H H =120⨯0.959=115.08mm 。
○
3列表计算设计暴雨时程分配 将表1控制时程雨量的百分数列于表4—2第1,3,5栏。
由设计24小时暴雨控制时段雨量mm H 87.89%)1(3=;=-%)1(3%)1(6H H 115.08-89.87=25.2mm ;
=-%)1(6%)1(24H H 180.9-115.08=65.8mm ,按各时程所占百分数计算各时段的雨量,填于表2第2,4,6栏。
第7栏即为设计24小时暴雨过程。
表2:流域百年一遇24小时暴雨时程分配计算表
3、计算设计24小时净雨过程 ○1扣除初损求时段总径流量
由附图3—1产流分区知,该工程地点在产流第Ⅱ区。
将表2第7栏各时段毛雨量列于表3第1栏,计算各时段累积雨量,填于第2栏。
将各时段累积毛雨量∑H 与设计前期雨量Pa (该区为75mm )相加填于表3第3栏,查附表3—2(Ⅱ),得相应各时段累积径流量总∑R ,填于表3第4栏。
计算各时段径流量总R ,填于第5栏。
○2扣除稳渗求时段地面径流量
计算设计24小时平均暴雨强度I =%)1(24H /24=180.9/24=7.54mm/h 。
由I =7.54mm/h 和t=24小时,查附表3—3(Ⅱ),得c f =1.82mm/h ,由于计算时段为3小时,计算c f ⨯3填于表3第6栏,由第5栏减去第6栏既得设计24小时净雨过程,填于第7栏。
表3:流域净雨过程计算表
4、推求十年一遇设计洪水 ○1计算单位线参数1m 值
由附图4—1单位线分区图可知,该工程地点在Ⅲ区。
应用Ⅲ区经验公式计
a 、计算F/J%特征值
F/J ‰=145.3/1.32=110.1
b 、计算各时段净雨强度
将表3中第7栏列于表4第1栏,由第1栏各时段雨量h i 计算净雨强度t /h i i ∆=I ,即4I =2.34/3=0.78,5I =7.94/3=2.65,
6I =80.14/3=26.71,7I =11.34/3=3.78,8I =3.44/3=1.15.填于表4第2栏。
c 、计算各时段净雨强度对应的1m 值 用经验公式计算,()
()
()500
.0/g 1348.0143
.0110624.5n m -∙=⨯=J F L I
J F
K
以流域特征值(F/J ‰)及第2栏各时段净雨强度(i I )分别代入公式计算
()()i i 1K n m ⨯=值。
其中,当i I <5mm/h 或i I >50mm/h ,分别以5mm/h 时或50mm/h
对应的单位线代替,如表4第3栏。
则:
()()87.12K n m 441=⨯=,()()87.12K n m 551=⨯=,()()84.8K n m 661=⨯=,
()()87.12K n m 771=⨯=,()()881K n m ⨯==12.87。
○
2计算单位线参数K 值 根据流域面积F=145 Km 2,查表2—1得n=2.0,于是可以计算得到K 值填于表4第5栏。
表4:流域单位线参数计算
○
3计算各时段单位线 由计算时段t ∆=3小时,n=2.0及表4第5栏K 值,查《时段单位线用表》第188页K=6.4,K=4.4栏,得各时段无因次的单位线u (t ,t ∆)填于表5第2栏到第6栏。
○
4计算各时段流量 以无因次单位线u (t ,t ∆)分别乘以流量换算系数C=F/3.6t ∆=145.3/3.6×3=13.45,得时段为3小时的单位流量q (t ,t ∆),填于表5第8到第12栏。
由第7栏各时段净雨量h ,分别乘以各时段单位流量q (t ,t ∆),得各时段净雨产生的时段流量过程,错开一个时段填于表5第13到17栏。
○
5计算地面流量过程 由各时段流量过程叠加得设计地面流量过程,填于表5第18栏。
即为所求地
面流量过程,如图1。
○
6地下径流回加计算 由表3第6栏知地下径流深R 下=32.6mm ,表5第18栏地面流量过程底宽T=24×3=72小时,此时为地下径流峰顶位置,按照下式计算地下径流峰值。
()3.6T F/R Q M ∙=下地下=32.6×145.3/(3.6×72)=18.27m 3/s ,填于表5第19栏第24时段。
自地下M Q 开始(第24时段)向前后每减少或增加一个时段(3小时),其流量随之减少一个27.81T /t Q ⨯∆=∆地下=0.761m 3/s,最后得地下径流过程,填于表5第19栏。
图2。
由第18栏和第19栏相加,即为所求十年一遇设计洪水过程线,如表5第20栏,图3所示,并得到设计洪峰流量M Q =297.85m 3/s.
流域瞬时单位线法十年一遇设计洪峰流量及洪水计算过程计算表 C=F/3.6t∆=145.3/3.6×3=13.45
图1:瞬时单位线十年一遇地面流量过程线图2:瞬时单位线十年一遇地下流量过程线图3:瞬时单位线十年一遇设计洪水过程线。