洪水分析探讨研究，城市建设理论研究投稿文章
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1、设计标准：该水库为小(二)型水库，按GB5021-94《防洪标准》，水库洪水计算标准应按20年一遇的洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核。
2、用推理公式：Q=0.278ψiF计算最大洪峰流量。
当全面汇流时即t≤tc，洪峰系数：
上式中：Q–最大洪峰流量(m3/S)
ψ–洪峰径流系数
i–最大平均暴雨强度(mm/t)
s-暴雨雨力，即最大一小时暴雨量(mm/t)
n–暴雨公式指数
F–集雨面积(km2) F=6.44(km2)
L–自出口断面沿主河槽至分水岭的河道长度(km)，产工艺L=4.60(km)。
J–沿L的河道平均坡降(‰)，j=12.9‰。
τ–流域汇流时间(t)
τ0–当ψ=1的流域汇流时间(t)
τc–产流历时(t)
u–产流参数，即产流历时内流域平均入渗强度(mm/t)
m–汇流参数
注：以上各字母意义中括号内单位为：mm为毫米，s为秒，t为小时，km为公里，m为米。
(1)各种参数的选定
A．暴雨雨力s s=24n-1H24
H24–相应频率下年最大24小时暴雨量(mm)
Kp–皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数值，查《四川省水文手册》附录三得：当P=5%时，Kp=1.88，当P=0.5%时，Kp=2.79，Kp是根据开江县年最大24小时暴雨变差系数Cv=0.45，变态系数Cs=3.5Cv查得。
–年最大24小时暴雨量值，根据开江县地理位置，查《四川省水文手册》附图4-1为： =100毫米
当
当
B．暴雨指数n的计算：
因为设计暴雨历时t=24小时，所以先按全面汇流的n2p计算：
n2p=a2+b2tgp
n2p、a2、b2–短历时(t=1~24小时)设计暴雨公式及其参数
查《四川省水文手册》附图4-8、4-9得：
a2=0.70，b2=0.05
P–为设计频率(%)
N2p=0.70+0.05 gP
当P=5%时，n2p=0.7+0.05 g5=0.70+0.03=0.703
P=0.5时，n2p=0.7+0.05 g0.5=0.70-0.02=0.698
C．产流参数u：
产流历时内流域平均入渗强度u采用经验公式： 计算：
D．汇流参数m
先计算流域特征系数θ
根据θ值和该水库造峰暴雨历时较短，强度集中，流域植被差，开垦度大等特征，查《四川省水文手册》表5-3得：
E．当ψ=1的流域汇流时间to
F．确定洪峰径流系数ψ值：
先计算：
根据 值查《四川省水文手册》五章图四得：
当P=5%时，ψ=0.902 当P=0.5%，ψ=0.939
以上查ψ值从图中可以看出汇流条件均为全面汇流。ψ值可以用下式计算：
G．汇流时间τ
3、用推理公式计算最大洪峰流量：
因计算出来的汇流时间τ值均大于1，说明前面选用的n用n2p以及计算出来的参数是符合汇流时间要求的，所以下面利用推理公式计算最大洪峰流量：
当P=5%时：
当P=0.5%时：
4、由设计暴雨推求设计洪水总量：
–设计暴雨量
由于该水库集雨面积较小，造峰暴雨历时较短，强度集中，所以洪水过程线按单峰设计暴雨历时：
T＜24小时，则设计暴雨量直接用下式计算：
当P=5%时，
当P=0.5%，
查《四川省水文手册》第五章5-7，四川省小流域暴雨径流关系综合表得相应设计暴雨下的径流系数：α1=0.91，α2=0.93
当P=5%时的洪水量总量：
当P=0.5%时的洪水总量：
三、调洪演算
(一)绘制洪水过程线：
洪水过程线概化成三角形过程线。三角形洪水过程线洪峰和流量的关系可表示如下：
上式：Qp–设计洪峰流量(米3/秒)
Wp–设计洪水总量(米3)
T–设计洪水过程历时(秒)
t1–涨水历时(秒)
t2–退水历时(秒)
当P=5%时：T=2Wp/Qp=2×104.97/54.57=3.85(秒)
P=0.5%时：T=2Wp/Qp=2×159.14/91.26=3.49(秒)
在绘制洪水过程线时Qp应加上基流Q0，Q0计算采用经验公式：
洪峰位置由洪水的上游历时t1决定设： 当F=1~8平方公里，取γ=4
即：
由上两式得：
当P=5%时，t1=T/S=3.85/5=0.77秒，则t2=3.85-0.77=3.08秒
P=0.5%时，t1=T/S=3.49/5=0.70秒，则t2=3.43-0.70=2.79秒
(二)调洪演算
1、流量公式的建立。该水库的溢洪道属渠道式溢洪道，所以下泄流量公式应按渠道流量公式建立，按明渠均匀流计算：
现在已知：该渠道的进口宽度B=9.50米，渠道低坡降为1/928.6，现埝顶高程：210.81米。
上式中：W–过水断面面积(m2)
C–谢才系数( )
R–水力半径(m) x–湿周(m)
n–渠道糙率 取n=0.025
i–渠底坡降
2、绘制下泄流量埝顶高程以上库容V的曲线
|
溢洪道水位
(m) |
库容
(万方) |
溢洪水位以上库容(万方) |
溢洪水深
(m) |
下泄流量
(m3/s) |
库水位 |
|
210.81 |
48.00 |
0 |
0 |
0 |
210.81 |
|
211.30 |
52.40 |
4.40 |
0.49 |
3.56 |
211.33 |
|
211.80 |
56.80 |
8.80 |
0.99 |
10.81 |
211.87 |
|
212.30 |
61.80 |
13.80 |
1.49 |
20.21 |
212.40 |
|
212.80 |
65.00 |
17.00 |
1.99 |
31.36 |
212.95 |
|
213.81 |
73.5 |
25.5 |
3.0 |
54.60 |
214.00 |
|
214.81 |
84.00 |
36.00 |
4.00 |
83.66 |
215.00 |
计算：当溢洪道水位为211.30米，H溢=0.49米，B=9.50米，i=1/928.6，n=0.025
W=bn=9.5×0.49=4.655m2
X=b+2n=9.5+0.98=10.48m
以下以次推算：
上面推出了溢洪道中的水位，下面根据能量方程推求库水位。
取库水位断面为1-1断面，渠道水位为2-2断面，因距离较短，忽略沿程水头损失。对两断面取能量方程得：
上式中忽略沿程水头损失，且库中水位流速，取 2=1.1
以上面溢洪道水位为212.80米为例：
H2=1.99米，V2=Q/W=31.36/(9.5×1.99)=1.66(m/S)
所以库水位高程为：H水库=210.81+2.14=212.95米
根据上面计算的结果绘制下泄流量与库容曲线图。
从上面曲线中看出，当设计库水位达到212.95米的时候，溢洪道的下泄流量没有达到设计和校核要求，为达到设计和校核要求，只有加高坝高和整治溢洪道。从兴利调节中可以看出，现在的坝高，远远大于兴利调节所需要达到的坝高，并且现在大坝顶宽只有1.80米宽，坝内外坡较陡。为了达到设计和校核洪水标准，根据水库现有溢洪道条件属基岩开挖，地质条件较好等因素，拟定采用降低埝顶高程和加大溢洪道底坡降的整治方案。
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