《湖北省暴雨径流查算图表》使用说明(增强版)

湖北省暴雨径流查算图表使用说明 水电部（83）水电水规字 7 号文通知指出：“各省（市、自治区）编制 的暴雨径流查算图表，在无实测流量资料系列的地区，可作为今后 中小型水库（一般用于控制流域面积在 1000km2 以下的山丘区工程） 进行安全复核及新工程设计洪水计算的依据，可在当前水库工程普遍 “三查三定”中发挥应用的作用，也可供其他工程参考”。 按水电部指示精神，对流域面积较大的大中型水库的设计洪水应 该进行专门分析，本图表应用范围主要是中小流域。在地县水利部 门应用较多，因此使用说明仍以手算方法为主，有电算条件的单位 可根据本说明有关方法编制电算程序。 第一章 瞬时单位线方法计算设计洪水 一、流域参数 本图表用于计算设计洪水的流域参数有：流域面积 （km2）为F 设计流域出口断面以上集水面积，主河道长度 （km），为出口断面沿L 主河道至分水岭的长度；主河道平均比降 为 主河道各高程转折点分j 段比降的加权平均值，一般用实际比值，瞬时单位线参数综合公式中 以千分率计。j 以上三参数，用五万分之一军用地形图量算，如 10km 2，应采F 用更大比例尺的地形图。为计算 ，在量算 的同时，沿程读出若干河jL 底高程 （一般应在地形转折点和有等高线与河底线相交的点读数），iH 量算相应两点间距 ，按下式算 （见下页示意图）。ilj (1-1）2012110 /)()()( LHllHj nn 式中： 也可令nilL1 0hii （1-2）212 /)()( Lllhlj an 二、设计暴雨 1、点雨量 可能最大点暴雨量（PMP），查湖北省可能最大暴雨图集（下称 图集）中附图 1“可能最大 24 小时点雨量等 值线图” 。根据流域中心 在图中的位置读得 24 小时点雨量。 各设计频率的点雨量 ，可先分别从 1、6、24 小时点暴雨均值点pH 和 变差系数 等值线图查出相应历时的 、 ，再按下式计算：HvCHvC （1-3）ppk点 查读 皮尔逊型频率曲线 值表。pkvsC5.3pk 以上 24 小时 、 图 已刊布在图集中， 1、6 小时的 、 等值HHvC 线图水利电力部门批准使用（见本图表附图） 2、面雨量 可能最大暴雨时面深关系已换算成各历时的比值 刊布于点24/Ht 图集中表 6-1 至 6-11。根据水文分区，设计流域面积和相应历时查 得时面深比值，乘以可能最大 24 小时点雨量即得各个历时的设计面 雨量，详见 图集使用说明。 各种频率 1、6、24 小时设计暴雨时面深关系按以下步骤计算： （1-4）点面 tttH 式（1-4 ）中 ，从图集或附表（8）中湖北省暴雨面深系数表查t 得。需作流域形状改正的应乘以改正系数 ，即：F （1-5）点面 tFttH 式中 为设计暴雨历时， 为设计点雨量，有下列情况之一者，t 点t 时面深系数应作流域形状改正： （1）100km2 300km2，且典型雨图轴向与流域轴向夹角大于F 60； （2） 300km2，且夹角大于 30。 为设计流域面积，形状改正系数 按图集35 页中有关规定FF 计算，一般 变化在 0.88-0.96 之间。 各历时设计面暴雨量采用下列各式计算： 10 60t （1-6）0012146nnt tH面面 1 6 t （1-7）1124nnt t面面 或 （1-8）1ttH面面 6 24 t （1-9）22124nt t面面 或 （1-10）226tH面面 （1-6）式中 以分钟计，其它各式 以小时计，以上各式中 ， ，t 0n1 分 别为 10-60 分钟，1-6 小时，6-24 小时的设计面暴雨递减指数，可2n 分别由相应的面雨量反算求得。 （1-11）00Ln58.1n （1-12）1 （1-13）227. 式中 面10/H面面 61面面 242/ 点 值，面 值与点面系数的关系为：n （1-14）1221LnTn面点 为历时， 、 为相应于 、 之点面系数。各历时采用相同的T122 流域形状改正系数，不影响 的取值。n 查读等值线图及典型雨图的应用，参照图集32 页使用说明有 关规定。 3、设计雨型 雨型可采用当地典型暴雨的时程分配，也可用图表综合的概化 雨型，为便于特小流域应用，附表（9）列出短历时暴雨过程的分配，和 图集中原已刊布的 24 小时雨型，供设计时选用，求出相隔时段 的各个历时雨量后顺次俩俩之差，即为时段雨量，按选用的雨型排t 列即得设计毛雨量过程。 4、设计净雨 （1）净雨时段 和净雨历时 的选取。tct 应与单位线时段一致，为保证设计洪水的精度应适当选取 。t t 选得太大往往雨量均化有漏峰现象，不能保证设计洪水的计算精度， 选得太小会增加计算工作量，而且雨型选配也有困难。根据我省分析 的成果，建议按下表选用。小流域一般采用 24 小时毛雨量和扣除初 损和稳损或采用 18 小时毛雨量不扣初损，只扣稳损作为净雨过程。 当 小于 1 小时，流域面积小于 20km2时可采用最大六小时雨量不t 扣初损，即 =6 小时。不同流域面 积，设计 和 按下表取值：ct ct 表 1-1 各种流域面积的 、 表 流域面积（km 2） 5 以下 5-20 21-100 101-200 201-1000 （h）t1/4-1/3 1/3-1/2 1/2-1.0 1.0-2.0 1.0-3.0 （h）c3-6 6 12 18 24 和 原则上按表中的上下限取值，例如 =25km2 可取 =0.5t Ft 或 1，不要内插取值。 （2）净雨过程的计算 、设计总径流深 总R 设计流域的面雨量减去初损 即为该设计频率的径流深。0I （ 在全省各地差别不大，设计条件下 =90mm）mII25.0 mI 将 =90 代入上式，则 5.2m925.0I 先选定设计毛雨量历时，将时段毛雨量按选用的雨型进行排列， 例如毛雨历时选用 24 小时则从第一时段开始顺次扣除 22.5mm，其 余毛雨量仅扣除稳损 ，其值按式（1-15）计 算：fc 、净雨过程 （1-15）61.096.061. 5243总总 RRfc 式中 为 24 小时的总径流深。求得 后，将各时段的毛径流深总 fc 减去稳损 与 之积，即得设计净雨过程，以 代表每个历时的净iRfctiI 雨量， 则 （1-16）tfcRIii 三、瞬时单位线方法 1、参数 、 地区综合公式mn 全省山丘区瞬时单位线分三个片进行参数的地区综合，第一片包 括水文分区 1、2、4 区即京广线两侧及鄂东黄冈、咸宁地区一带， （江汉 平原湖区在外）；第二片包括水文分区 6、8、9、11 区即鄂北，鄂西北及 宜昌地区长江以北一带；第三片包括 7、10 水文分区即清江流域，恩 施地区，分片公式如下： （1（ 一般流域适用的公式 片（1、2、4 区） （ 30km 2） （1-17-a）20.3.029.18jLFmF （ 30km2） （1-17-b）185.026.7.0138jLFmF （ 5） （1-18）1.5.4nj （ 5） （1-19）.03./ 片（6、8、9、11 区） （1-20）08.13.02.164jLFm （1-21）.50n 片（7、10 区） （1-22）06.1.3.018jLFm （1-23）92.4.6n （2（ 特殊流域适用的公式 片中黄柏河、沮漳河流域中下游地区，流域形状接近扇形坡度 较大的山区用下式计算 ：1m （1-24）1.09.342.01jLF 某些流域 值较大，例如解家河、皮家集、武镇以及某些 pi1 1pi 50mm/h 时，其改变的趋势不甚明显，即 。特小流域也用上式计2 算 ， 一般不超过 100mm/h，超过时仍用 =100mm 代入公式计算。im1p pi 、 列于下表。2 表 1-2 表1jj 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 以 上1 0.16 0.20 0.36 0.44 0.50 0.54 0.58 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64 ； 以千分率计； 以 km2计4/13/FjjF 表 1-3 表2 （km2） 20 20-100 101-500 501-1000 1000 以上 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 3、瞬时单位线转换为时段单位线 （1-31）k tnetktu1)()0(， （1-32） ttS0d)()， 为参数 、 的函数，有 查算表可供查用。)(tSnk)(tS 时段单位线公式： （1-33）)(),(tttu 化算为 小时， 毫米净雨时段单位线为：h （1-34）),(6.3),(tutFtq 本图表附有时段单位线查算表，用 、 直接查出式（1-33 ）的结nk 果，不必通过 曲线换算。)(tS 四、设计洪水地面径流过程的计算 以设计频率的净雨按以上单位线模式作汇流计算，便得到设计地 面径流过程。 为查 曲线或时段单位线应计算 值：)(tSk （1-35）nmki1 为非线性改正后的 ，若不需改正，则用上节公式计算的i1 1 和 再选定 ，查表得： ，如果用 曲线可根据 、 查得mnt),(tu)(tSnk ，错后一小 时即得 ，每个时段的 减去对应的 即)(tStS )(tS 得 。以 、 、 代入式（1-34 ）求得 。再分别乘以各段净雨,uhF),(tq 顺序错开一个时段 相加，即得地面径流过程。将该过程计算地表径t 流总量 然后除以 得地表径流深，此值应与净雨深相等，Q6.3净 用以检查计算过程是否正确。 五、地下径流的计算 地下径流就是回加所扣除的（ ）这部分水量。在下图中这部ctf 分水量为 FBGDEF 的面积，等于 ABGDHA 之面积。由水量平衡关系 得： 地下径流总量 （1-36）106.32RFTQtfcRg地 即： 000 d.d.6.32 teteFTQtfcgg 1)()(.0Qgg （1-37）12 )(6.3/0TFtfcQg 式中 （起涨流量）fc14.02. 为退水拐点之流量 （即地下径流洪峰值）g （退水指数）28.013.F （地面径流过程线底宽）tDtTc 时段 之单位线底宽 稳损值fc 地下径流过程线： 时 （1-38）tTTtQgt )(00 时 （1-39）)(tte 上式计算到 即可0Qt 将各时段的地面径流加上相应时段的地下径流即全部设计洪水 过程。 六、算例 用查算图表中瞬时单位线方法计算九湾溪电站 =1%的设计洪p 水。 坝址以上流域面积 =451.4km2，主河道长度 =30.3km，主河道FL 加权平均比降 =32.95。j （一）设计暴雨 1、点雨量 九湾溪位于我省秭归县，属水文气象分区第 8 区。根据所在流域 中心位置查暴雨参数等值线图，得出设计点雨量的均值 和变差系数H ：vC 1 小时 =40mm =0.421H1vC 6 小时 =68mm =0.4766 24 小时 =100mm =0.542424v 设计暴雨点雨量 ， 查读 皮尔逊型频率曲ppkH点 vsC5.3 线 值表，代入上式得百年一遇各历时雨量：pk16pk24pk点1点6H点24 2.39 2.60 2.91 95.6 176.8 291 2、面雨量 流域轴向（长轴）与典型雨图轴向基本一致，不需作形状改正， 1、6、24 小时面雨量为 ： 点面 11H点面 66H点面 2424H 查图集表 5 得： =0.684 =0.754 =0.8141624 代入以上各式计算面雨量如下： =65.4mm =133.3mm =236.9mm面1H面6H面24H 其它各历时面雨量用面递减指数计算，面递减指数以 6 小时为折 点，用（1-12）及（1-13）式计算： 1-6 小 时 11Ln58.0n 6-24 小 时 227 其中： 491.03651563.092 代入得： .63.Ln58.1n5807202 1t 6 397.0146ttHnt 面面 6t24 415.0415.0124 6327.9322 tttnt 面面 3、设计净雨 设计净雨过程参照表（1-4）计算： 初损 =22.5mm，稳损 mm0I 63.1065024Rfc 将上节计算的 1-24 小时的设计面雨量 列入表 1-4 中第（2）栏；面tH 第（3）栏为 ，即 =1 的时段面雨量；第（4）栏为按 =1 小时，ttH1tt =24 小时的 设计雨型排列后的面雨量过程；第（5）栏为扣除初损 后ct 0I 的面雨量过程；第（6）栏为扣除稳损 后的净雨过程。fc （二）瞬时单位线参数 1、根据该电站所在水文分区选用参数公式： 95.7.32.04516.64.1 08.123.08.13.02. jLFm9.92.590 n 2、 的非线性改正1 改正后的 为：1m)50(2.11pi i 式中： RtpHi 根据流域形状选用 的计算公式Rt 由于 =32.9515，属于山区流域j ，属扇形40.95.2.3041LFf 故 h.8tR mm2.15322124nRnt tHR面 代入式 1-29 得： mm/h.184.35pi ，查 得 =0.578，由于 50mm/h，故计算690/13Fj1pi 时，采用 ：im116.5)2.180(.57770i ，采用 1.149.61nmki 修正后采用 =4.9， =1.1k （三）时段单位线的确定 时段单位线是单位时段 （ 不等于 0）的单位净雨在出口断面t 形成的地表流量过程，一般以 表示，已知瞬时单位线参数 ，),(u n 和时段 ，便可以从时段单位线用表查出无因次时段单位线kt ，也可通过 曲线转换，计算步骤见表 1-5 及下一节的说明。),(tu)(tS 由 推求 小时， mm 的时段单位线按（1-34 ）式计算，如果,th 净雨 取 1mm 则换算系数 为常数。htF6.3 本例中， =451.4km2， =1h， m3/sFt 5.12.45 m3/s),(5.1),(utq （四）计算地表径流过程 本例介绍的方法以手算为主，有条件使用电子计算机的单位，可 采用电算，不必受本算例计算格式和步骤的限制。 已知设计净雨过程（见表 1-4）及时段单位线 即可按表 1-5),(tq 格式计算地表径流过程。 以下只摘录表 1-4 中最大六小时净雨过程，便于说明用 曲线)(tS 转换方法推求设计洪水地表径流过程的步骤： 表 1-5 中第（1）栏为时间，除以 即第（2）栏，由 和 查 曲knkt/)(t 线表填入第（3）栏， 错一个时段为 ，顺序填入第（4）栏，第)(tS)(tS （5）栏等于（3）减（4）， （5）乘以系数 （本例 =125.5）即得F6.3 填入第（6）栏， （7）至（12）各栏分别为每段净雨乘以 ，同一),(tq ),(tq 时间坐标（7）至（12）各栏横向相加即得地表径流过程。 地表径流与地下径流相加得设计洪水。见表 1-6，地下径流按下 节方法计算。 （五）计算地下径流 地下径流过程计算式： 时 ：tTTtQgt )(00 时：tT)(TtgteQ126.3/0Ffcg 式中： =451.4km2， =1h， =20h， =18h（ 时段单位线底宽），tctDt （稳损）， （退水指数），63.1065024Rfc 024.13.08.F h（地面径流过程底宽）7tDtTc m3/s5.166.2.0. 1414. fcQ 将 、 、 、 、 代入上式得： =76.6 m3/sfctTgQ 已知 ， 和 即可用（1-38）及（1-39）式计算地下径流 ，再与0g tQ 同时段的地表径流相加即得设计洪水过程，九湾溪站百年一遇设计洪 水过程见表 1-6。 第二章 推理公式方法计算设计洪水 一、概述 本法采用原水科院推理公式方法，主要公式为： （2-1）FsQnm278.04/13/.mjL （2-2） 在以上公式基础上根据新编制的暴雨参数和设计暴雨的特点，结 合我省具体情况对下述计算环节作一些改进。 （1）为采用全国统一编制的 1、6、24 小时暴雨参数图，洪峰流量 计算方法应能适用于暴雨历时曲线有多折点的情况（即 值有两个以n 上），当 6 小时， 采用不同的计算公式。pS （2） 值地区综合成果表明，洪水增大， 值略为减小，由于缺乏mm 特大暴雨的雨洪资料且单站 值变幅较大，使得 值的综合和外延有m 一定困难。初步用历史洪水和频率分析的设计洪水成果与推理公式方 法计算的同频率的设计洪水比较，发现采用中小洪水平均 值来计算m 稀遇设计洪水，其成果多数偏大，为此在地区综合时参照大洪水点据， 分别定出 - 的平均及平均偏下两线作为计 算设计常遇洪水及重现m 期五十年一遇以上设计洪水采用成果。 （3）设计净雨历时 和损失参数 ，不采用原水科院方法定量，直ctu 接用地区综合成果，由于设计 都比 大，可采用全面汇流计算。ct （4）洪峰流量公式中 ，以扣损方法处理，将（2-2 ）式代入（2-1）再 经二项式近似公式换算后得： （2-3）uFKSmKQ4132)( 式（2-3 ）为推理公式法的洪峰流量计算式。 式中： ， ， ， ， 为n4)1(1278.0n2n43 n405.278.4m 汇流参数。 、 、 、 ，为暴雨递减指数 的函数，已制成表格供计算时1K234 查用（见附表 15），公式（2-3）为洪峰流量计算式，式中各参数 ， ，mn ， 计算方法如下：Su 二、暴雨递减指数 和雨力 的计算nS （1） 的计算n 设计面雨量参照第一章第二节计算。 已知 1、6、24 小时面雨量 ，则面递减指数为：面tH 1 6 （2-4-a）t 11Ln58.0n 6t24 （2-4-b）227 式中 面面61H面面246 （2）雨力 的计算S 公式中 是为计算 而引入的，即 （2-5）nH1 当 6小时， （2-5）式采用 相应的 ，即设计的最大一小时雨量；1S 当 6 小时， （2-5）式采用 （计算 PMP 时如果 12 小时应采用 ）2n3n 相应的 （或 ），其 值为 按 （或 H12 面按 ）推至 相应的值，2S3面6H3n面1H 称等价 。因此各设计频率 值应分别用 或 计算：S12 当 1 6，采用1n （2-6）面1HS 当 6 24，采用2 （2-7）162n面 也可以用设计频率的 和 ， 计算S面241n2 （2-8）1241nH面 （2-9）2面 当流域面积大于 300km2， 12 小时，计算可能最大洪水应采用 ，相应的 为：3n3S （2-10）1243nH面 三、汇流参数 m 值按设计流域所在分区并参照 的量级从表（2-1）中选用相点24H 应的公式计算，公式中： ， 采用实际比值 ， 以 km 计3/1jLL 下表适用于山区、山丘区，500km 2 以下，植被一般，且森林面积 不大于 30%的流域，如 24 小时设计暴雨点雨量在 600-700mm 之间用 一、二栏公式内插计算 值。有溶岩的流域建议采用瞬时单位线方法，m 如应用本法则采用表中第四栏公式。 四、损失参数 u 推理公式中 为产流期平均损失率， 值对设计洪水精度影响很u 小，稀遇频 率的设计雨力 大，故 值较小，采用本文扣损方法与原S 水科院公式定量 值，分别计算的洪峰流量，相对误差不超过 5%。u 设计时 值用下式计算：u （2-11）756.02438.R （2-12）.24面H 为设计频率的面雨量。面24 表 2-1 各分区 公式m 分区 设计条件 鄂北及江汉平原以西 6、7、8、9、10、11 分区 鄂东 1、2、4 分区 PMP 或 700mm点24H24.032.0m 五十年一遇至万年一遇 或 =200-600mm点24 21.05m21.05 低于五十年一遇 或 200m点24H21.021.06m 湘鄂边界、森林覆盖面积 占 50%以上且植被良好 的小流域 275.08m275.08 五、设计洪水过程线 推理公式方法只算出洪峰流量，当需要洪水过程线时，过去常采 用三点、五点法，为了提高精度，已将中小流域实测洪水过程以相对 值 和 进行概化，为了进一步考虑流域和暴雨洪水特性的差异，miQpit 引进洪水形状系数： （2-13）ThFCmr6.3 式中： 设计净雨总量（mm ） 流域面积（km 2） 洪峰流量（m 3/s）Q 地面径流历时（h）T 地面径流历时 与流域特性和净雨历时有关，采用下式计算： （2-14）ctF53.046 为设计净雨历时，中小流域洪峰决定于主峰雨，其历时与流域汇ct 流历时有关，更长历时的降雨对计算的洪峰流量影响不大，为了简化 计算， 可参照下表取值。ct 表 2-2 取值表ct （km2）F5 以下 5-20 20-100 100-300 300-500 （h）ct3-6 6-12 12-18 18-24 24 （2-15）ctuRc 为产流历时的总径流深，等于 历时的面雨量。ct ct 设计 应取 3，6，12，18，24 等标准时段值，不要内插，当流域面 积较大， 采用 18 或 24 小时，为了提高精度，可分为两段，查附表ct （16），例如 等于 18 小时则分为主峰 6 小时及次峰 12 小时，净雨也 相应分成 、 ，分别做出二个洪水过程线，次峰在前，主峰在后，主h次 错开 12 小时相加为全部地面径流过程，一般情况下各历时 都可只ct 作为一段雨计算设计洪水过程，具体步骤如下： （1）根据流域面积选定 计算 ， 。ctuh （2）按式（2-13）计算 ，式（2-14）计算 。rCT （3）令峰现时间 ， 采用式（2-3）之计 算值。4TtpmQ （4）查附表（16）选用 相应的一组 比值。rmipit （5）以 乘以比值（ ）得 ，以 乘以比值（ ）得 ，这样就换mQmiiQptpitit 算成洪水过程线 ，此过程线为地面径流 过程线，每时段都加上iit 则为设计洪水过程线， 采用定值，按下式计算：0 0 （2-16）FuQ92.00 六、算例 水口桥站 =104km2， =24.1km， =3.9，计算百年一遇设计洪Lj 水。 （1）计算设计面雨量及 、 。nS 水口桥站暴雨参数： =46mm =86mm =140mm1H624H =0.42 =0.53 =0.58vCvvC 采用 皮尔逊型频率曲线 值计算点雨量s5.3pk =109.9mm =246.8mm =434mm1624 点面系数及面雨量如下： =0.872 =0.902 =0.9301624 =95.8mm =222.6mm =403.6mm面H面H面24H =0.530 =0.571 = =95.81n2nS面1 （2）计算 、mu 水口桥站位于水文分区第 1 区，百年一遇 =434mm,在 20