1.基本假定
1)推理公式计算洪峰流量是以暴雨的设计频率作为设计洪峰流量的频率,即认为暴雨和洪水是同频率的,其余的计算参数不再带有频率概念。
2)洪水形成过程中,在造峰历时内雨量和损失量在地区上、时间上都是均匀的,即净雨强度不随时间、地点变化,各点的汇流速度不变。
2.公式的建立
流域出口断面的流量过程是流域上平均净雨强度(即单位时间的产流量)与汇流面积的乘积的变化过程。当乘积达到量大值时,即出现洪峰流量。为了进一步说明这个问题,图8-7绘出了某流域的三条等流时线。图中f1、f2、f3为相邻两等流时线间的面积,称为共时径流面积。流域最远一点的地面径流汇集到出口断面的时间,称最大汇流历时τ。造峰暴雨强度大于损失强度的历时,称为产流历时或净雨历时tc。τ与tc的关系对洪峰流量的形成有着显著的影响,可分以下三种情况:
图8-7 等流时线
1)产流历时等于汇流历时,即tc=τ,如图8-8所示。设tc=3Δτ,τ=3Δτ,则净雨划分为3个时段,雨量为h1,h2,h3,共时径流面积划分为f1、f2、f3,暴雨强度为h/Δτ。
图8-8 降雨强度与损失关系
2)产流历时大于汇流历时,即tc>τ。设tc=4Δτ,τ=3Δτ,则净雨划分为h1、h2、h3、h4,共时径流面积划分为f1、f2、f3。(www.daowen.com)
3)产流历时小于汇流历时,即tc<τ。设tc=2Δτ,τ=3Δτ,则净雨划分为2个时段,雨量为h1、h2,共时径流面积划分为f1、f2、f3。
根据等流时线概念可导出上述三种情况的洪峰流量。当tc=τ时,为全面汇流;当tc>τ时,为全面汇流;当tc<τ时,为部分汇流。三个式子的基本形式是一致的,且只有在tc时段内的暴雨对造峰有作用,故可归纳成一个式子,即
式中 Qm——最大洪峰流量,m3/s;
τ——最大汇流历时,h或min;
Hτ——τ时段内的最大暴雨量,mm;
ψ——洪峰径流系数;
F——流域面积,km2;
i——平均降雨强度,mm/h;
K——单位换算系数,当τ以小时表示,K=0.278;当τ以分钟计时,K=16.67。
式(8-6)是推理公式的一般形式。由公式看出,要推求某一频率的洪峰流量Qm,P必须先求解Hτ、τ、ψ等。实践中,由于求解参数的方法不同,便形成了各种形式的计算方法。下面仅介绍中国水利水电科学研究院水文研究所法(简称水文所法)。
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