在进行设计暴雨的计算过程中,根据设计要求,往往需要计算对应某一历时、某一频率的设计点雨量和设计面雨量.对于某些小流域,可以用流域中心的设计点雨量来近似代替设计面雨量.对于中等流域以上,有时甚至对于小流域,也要求由设计点雨量通过暴雨点面关系折算,推求出其设计面雨量.本图集即为解决设计暴雨点雨量与面雨
量的转换问题而编制的.
1.某一历时、某一频率的设计点雨量的计算
本图集包括10min、1h、6h、24h、3d共五个标准历时的暴雨均值等值线图、变差系数(Cv)等值线图、历年实测最大点雨量分布图,共计15张暴雨参数图,可供河北省的中小流域作为推求设计暴雨的依据.
1.1设计点雨量计算
1.1.1点雨量均值、变差系数的确定
根据上述五个标准历时的暴雨均值等值线图及变差系数(Cv)等值线图(图1~10)进行查算.对于允许用设计点雨量作为设计面雨量的小流域,可在暴雨等值线图上直接查出设计流域中心五个标准历时的点雨量的均值H、变差系数Cv.若流域内有多条等值线通过,H和变差系数Cv.值.
1.1.2各标准历时不同频率点雨量计算
根据上述方法求得的设计流域某一历时的变差系数Cv.值,在P一IⅡI型频率曲线相应的模比系数Kp值表上(各历时均取Cs=3.5Cv),查出欲求的某一标准历时、对应不同频率的Kp.值,将此Kp值与上面求出的相应某一历时的点雨量值H相乘,即可得某一标准历时、某一频率的设计点雨量H.即
H=K*H (1-1)
依据上面的计算方法,可以求得10min、1h、6h、24h、3d共五个历时相应频率的H.值.
1.2任一历时点的设计暴雨量计算
由于在设计洪水计算时,不仅要求推算某一标准历时的设计点雨量,而且要推求出一个完整的降雨过程.例如,按单位线法由降雨推求设计洪水,以3h为单位降雨时段时,需求出3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h、24h等历时的设计雨量.显然,图集所提供的五个标准历时的设计雨量满足不了计算要求,必须推求出其它历时的设计雨量.任一历时设计雨量可用图解法或暴雨公式法来计算.
1.2.1图解法
用图解法求1~24h任一历时点设计暴雨量,可采用已计算的某一设计频率的1h、6h、24h三个标准历时设计点雨量H 、H、Ha,在双对数格纸上点绘雨量~历时(H,~t)相关图,见图1.由H.~t相关图即可内插求出1~24h之间任一历时的同一频率的设计雨量.
若需要计算1h以下的特短历时设计雨量,可根据10min、1n
(60min通用)设计雨量,按上述相同步骤计算特短历时任一历时设计暴雨量.若需求24h~3d之间任意历时的设计点雨量值,也可采用上述方法进行查算.
1.2.2按暴雨公式求任一历时设计点雨量
当用式1-1求得1h、6h、24h某一频率的设计暴雨之后,欲求1~24h之间任一历时(t)的设计暴雨量,可以按下列暴雨公式计算求得.
式中:
H一一某一历时设计雨量;
H一一相邻二个标准历时后一历时的设计雨量.
n一一相邻二个标准历时t(前)和t.(后)的设计雨量H和H区间的暴雨递减指数.
1.2.2.1暴雨递减指数n.值的计算确定:
(1)n值的使用范围n为10min~1h之间的递减指数;n为1~6h之间的递减指数;ng为6~24h之间的递减指数;n为24~3d之间的递减指数.
(2)n值计算n=11.2851g(Ho/ H)n=11.2851g(H,/ H)n=11.6611g(H / H2)
1.2.2.2任一历时设计雨量计算
各标准历时相邻二个时段之间,任一历时t设计雨量计算,可分别按下列各式求得:
(1)10~60min
(2)1~6h
(3)6~24h
(4)24h~3d
2.设计面雨量计算
当设计上允许以流域设计点雨量代替设计面雨量时,即直接采用上述方法计算得到的不同历时的设计点雨量作为相应历时设计面雨量.
当设计上需要用各历时设计点雨量,依据暴雨点面关系,推求设计面雨量时,则应根据流域所在分区及面积,在不同分区、不同历时暴雨点面折减系数表上查出相应的点面折减系数值,并将设计点雨量乘以点面折减系数,即可得出相应历时相应保证率的设计面雨量值.
任一历时的暴雨点面折减系数,可先建立α~t关系线,然后内
插求得.
本次依据新颁布的《水利水电工程洪水计算规范》的要求,对太行山迎风区、太行山背风山区、燕山迎风区、燕山背风区的暴雨定点定面关系,做了初步分析.由于资料条件的限制,并考虑已建工程设计的采用条件,建议当流域面积小于100km时,用点设计暴雨量代表流域面雨量计算;当流域面积大于100km时,则应先计算流域点设计暴雨量,再按点面关系折算,确定面设计暴雨量.
本次分析得到的河北省各分区不同历时的定点定面折减系数成果见表1.
3.设计雨型
本次暴雨图集修订对河北省各暴雨分区的设计雨型时程分配没有重新分析.根据已有研究成果,仍推荐使用《河北省短历时暴雨图集》中的设计雨型(见表2、表3).
表2和表3中24h雨型与3d雨型的表示方法不同.24h雨型中各时段(1h一个时段)仅表示暴雨发生的位置,其相应的1h、6h、24h雨量,通过查等值线图得到,1~24h之间其余历时的雨量可按暴雨公式求得.而3d雨型的各个时段(3h一个时段)的数值,既表示雨位又表示该时段降雨量占(H-H)值的比例.