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第三节
设计洪峰流量

设计洪峰流量是指设计范围内某一选定频率下的洪峰流量。即:实测洪峰流量资料系列中,选定的某一洪峰流量发生的次数与实测系列总次数的比率(频率)时的洪峰流量。设计洪峰流量有设计洪峰流量和校核洪峰流量,淤地坝一般采用校核洪峰流量。推求设计洪峰流量是为了计算淤地坝溢洪道尺寸。淤地坝设计为坝体和卧管时可以不进行设计洪峰流量计算。

淤地坝规划阶段通常采用下列两种方法计算设计洪峰流量,并将计算结果互相校核,最终确定合理的设计洪峰流量。

一、推理公式法计算设计洪峰流量

按下列公式计算:

式中 Q m ——设计洪峰流量, m 3 /s;

h ——净雨深,mm。在全面汇流时,代表相应于 τ 时段的最大净雨;在部分汇流时,代表单一洪峰的净雨;

F ——流域面积,km 2

τ ——流域汇流历时,h;

L ——沿主沟道从出口断面至分水岭的最长距离,km;

m ——汇流参数(表4-1);

J ——沿流程 L 的平均比降。

表4-1 不同下垫面条件的 m

注 表 4-1 可作为在无资料条件下确定 m 值的参考,表中 θ = L / J 1/3 L J 定义同上。

推理公式种类繁多,以上公式是一种通用公式。各地区可根据通用公式的因子,结合实际情况,选定适宜本地区的经验值,也可绘成暴雨洪水查算图表。

例如:内蒙古水文手册中规定在全面汇流时,推理公式采用下列公式计算:

式中 Q m ——洪峰流量, m 3 /s;

h —— τ 时间内最大净雨量,mm;

τ ——流域汇流历时,h;

ψ ——洪峰径流系数;

F ——集水面积,km 2

I τ —— τ 时间内最大毛雨量平均强度,mm/h。

局部产流时,推理公式采用下列公式计算:

式中 F 0 ——相应于 t b 的面积形成洪峰的最大径流面积, km 2

I tb —— t b 时段内最大平均降雨强度, mm/h;

其他符号含义同上。

采用推理公式计算设计洪峰流量时,必须确定暴雨强度 I tb ,洪峰径流系数 ψ ,流域汇流历时 τ

二、洪水调查法计算设计洪峰流量

若坝址处沟道有历史大洪水调查资料时,可利用本沟道或借用邻近沟道的最大流量变差系数 C v 及偏差系数 C s ,进行设计洪峰流量的计算。

(一)测定洪峰流量

根据洪痕高程、过水断面、沟道比降,按下列公式计算:

式中 Q ——明渠均匀流公式计算的洪峰流量, m 3 /s;

ω ——沟道横断面过水面积,m 2

C ——谢才系数;

R ——沟道横断面水力半径, m o 为过水断面面积与湿周的比值;

i ——水力比降,为上下断面洪痕点的高差与两断面间沿沟间距的比值;

n ——糙率,可根据沟道特征选用。

(二)调查洪水经验频率

按下列公式计算:

式中 p ——调查洪水经验频率,%;

m ——在已调查的几次洪水系列中由大到小的顺序位;

n ——调查年代与洪水发生年代之差。

(三)调查洪水的重现期

调查洪水的重现期与经验频率有以下关系

式中 N ——调查洪水重现期, a

p ——调查洪水经验频率,%。

(四)设计洪峰流量计算

有一个洪水调查值时,设计洪峰流量按下列公式计算:

式中 ——最大流量系列的均值, m 3 /s;

——已知重现期的洪峰流量调查值, m 3 /s;

——相应于调查洪水频率 P '的模比系数;

Q p ——频率为 P 的设计洪峰流量, m 3 /s;

K p ——频率为 P 的模比系数,由 C v C s 的皮Ⅲ型曲线 K p 表中查得。

有两个洪水调查值时,设计洪峰流量按下列公式计算:

式中 ——分别为两次调查洪水的平均设计洪峰流量, m 3 /s;

——已知重现期的洪水调查值, m 3 /s;

K p 1 K p 2 ——相应于调查洪水频率 P 1 P 2 的模比系数。

三、经验公式法计算设计洪峰流量

经验公式法计算设计洪峰流量可采用洪峰面积相关法或综合参数法。

(一)洪峰面积相关法

按下列公式计算:

式中 Q p ——频率为 P 的设计洪峰流量, m 3 /s;

F ——流域面积,km 2

C n ——经验参数和指数,可采用当地经验值。

(二)综合参数法

按下列公式计算:

式中 Q p ——频率为 P 的设计洪峰流量, m 3 /s;

C 1 ——洪峰地理参数;

H p ——频率为 P 的流域中心点24小时雨量, mm;

λ ——流域形状系数;

J ——主沟道平均比降,‰;

F ——流域面积,km 2

L ——流域长度,m;

K p ——频率为 P 的模比系数。用 C v C s 皮Ⅲ型曲线 K p 表查得;

——流域多年平均最大24小时降雨量,mm。由当地水文手册查得;

a m β n ——经验参数,可采用当地经验值。

利用经验公式计算设计洪峰流量,需要应用小流域水文资料或与其他方法计算结果进行校验,选定合理的设计洪峰流量。 YU6LpJmIOLPrlQ7rSIrILyeQb7pqzhe0Aysh3dgw8VYrdVhFZo5aTw2Dosp+SuEQ

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