小流域暴雨径流

小流域暴雨径流（精选3篇）

小流域暴雨径流 篇1

我国是一个幅员辽阔、河川纵横的国家,在铁路建设中,铁路通过的地区要跨越不计其数的大小河流,需要建设桥涵使洪水顺利排泄。由于小流域暴雨径流是确定桥涵孔径的主要依据,因此,小流域暴雨径流计算的精度与铁路免遭水害关系密切。

铁路部门暴雨径流计算,经过多年的时间和洪水考验,逐渐地建立了各地区的计算公式,但由于各地区地形地貌与气候复杂多样,需要结合大量的暴雨和径流实验观测资料,逐渐的提高计算公式的准确性。

1 地形地貌

牡丹江—穆棱地区主要为低山丘陵区域,山势较陡峭,峰峦连绵,切割深度较大,高差多在300 m左右,植被发育,海拔高程在600 m～1 100 m。

2 气候

流域位于东北多雨地区,气候为太平洋季风及西伯利亚高气压影响决定。夏季暴雨和大雨是本流域的主要径流来源。

3 降雨

本区属中温带湿润季风气候区(按对铁路工程影响气候分区为严寒地区),冬季严寒干燥漫长,夏季湿热短暂,春秋季多风。历年平均降水量531.0 mm,历年年平均蒸发量1 223.3 mm,历年平均相对湿度66%。由于该段区域地势为丘陵地区,坡陡水急,暴雨量集中,汇流时间较短,所以流量较大。

4 验证过程

本次选用了铁三院法丘陵区、地方公式法、形态法来最终确定该地区的小径流公式。由于附近地区变化有较大差异,本次选取四处有代表性的工点进行验证工作。

4.1 形态法简介

1)调查的准备阶段:在1∶50 000的军用图上沿线路方向,在靠近线路的两侧选择河道顺直的沟渠,勾绘流域面积F。沟渠附近最好有人居住,可以向当地人调查洪水位。特殊情况下,只有通过现场观察洪痕及历史资料确定洪水位及其周期。2)调查过程:找到军用图所选沟渠的地点,向当地老乡询问相应年份的洪水情况,并指出洪水位,作为我们计算的基本依据。同一年份最好在一定距离内(不同地点)指出两个或三个洪水位,作为验证是否准确的依据。3)勘测阶段:间隔100 m左右,做两个规则的水文断面,并在一定范围内做水坡,水坡范围必须包括两个水文断面及调查的洪水位点。测水坡时,将洪水位点的高程也同时测出,其中断面及洪水位点的位置应记录明确,用于确定断面处的洪水位。4)计算阶段:计算外业测回的数据,画出两个断面图及水坡图,将洪水位点的高程换算到相应的断面处,利用水文计算程序计算出相应年份的洪水流量。确定相应年份流量的重现期(根据地方水文资料及实际了解的情况),应用形态法计算调查重现期的流量,查黑龙江省《水文图集》最大流量离差系数Cv等值线的数值为1.3,再查铁三院《水文手册》附录六,求得换算系数X(T1/T2),最终算出百年的设计流量,计算结果见表1。

4.2 地方公式

公式推导:

根据《黑龙江省水文图集》中“洪水图集”的概化过程线法推求设计洪水。

设计最大流量:Qp=Kp/K5%(Cp×F0.67)。

其中,F为汇水面积,km2;Kp为不同频率模比系数,由皮尔逊Ⅲ型曲线值表查得;K5%为20年一遇的模比系数,由皮尔逊Ⅲ型曲线值表查得;Cp为最大流量参数,由“图集”中最大流量参数等值曲线图查得;Cv为最大流量变差系数,由“图集”中最大流量变差数等值曲线图查得。

在牡丹江市水务局得知,该流域Cs/Cv=2.0。因此推出:

在小流域设计洪水方面,黑龙江推理公式法是运用经验相关与成因推理相结合的途径推求设计洪水,这种方法比单独用经验相关与单独用推理公式推求设计洪水效果较好,方法亦更简便、实用。

4.3 铁三院公式法

牡丹江—穆棱地区山丘区域:

当ap=tnsp时:

其中,L4为流域长度,从分水岭算起,km;I4为流域坡度,从分水岭算起,用加权法计算;C2为参数,可按下式计算:

其中,β0,r0,m0,A4均为参数,可从《桥渡水文》查取。

由于本段区域介于铁三院公式法的4类土与5类土之间,所以需综合比较。

4类时:A4=10,m0=0.25,N0=0.30,β0=0.52,γ0=0.45。

计算公式如下:

5类时:A4=12,m0=0.40,N0=0.37,β0=0.32,γ0=0.30。

计算公式如下:

4.5类(取4类和5类均值)的取值:

计算公式如下:

其中,g0为参数,可按下式计算:

铁三院公式法计算结果见表2。

5 结语

对形态法、地方公式、铁三院公式的计算结果比较见表3,得出结论,牡丹江—穆棱地区对于汇水面积小于100 km2的小流域,铁三院公式法系数按4.5类计算结果与实际地区暴雨径流的汇水流量比较接近,所以应选取铁三院公式法4.5类作为本地区的暴雨径流的流量计算公式。

摘要：鉴于小流域暴雨径流为铁路桥涵孔径的设计依据,直接关系桥梁的运营安全,对形态法与地方公式、铁三院法的结果进行综合分析及比较,确定合理的小流域径流公式,以期提高小流域暴雨径流计算的精度。

关键词：小径流,暴雨,汇水面积,流量

参考文献

[1]黑龙江省水文总站,黑龙江省水利勘测设计院.黑龙江省水文图集[M].哈尔滨:黑龙江省水文总站出版社,2006.

[2]铁道第三勘察设计院桥梁处.桥渡水文[M].北京:中国铁道出版社,2001.

小流域暴雨径流 篇2

铁路部门暴雨径流计算,经过多年的时间和洪水考验,逐渐地建立了各地区的计算公式,但由于各地区地形地貌与气候复杂多样,需要结合大量的暴雨和径流实验观测资料,提高计算公式的准确性。

1 地域水文简介

1)地形地貌。线路通过地区为举世闻名的黄土高原,属于吕梁背斜的西翼,是吕梁山地向黄河峡谷延伸的部分,地形大致由东向西倾斜。除少数的高大山体之外,整个地表均为黄土覆盖。黄土覆盖的厚度近100 m,部分地区超过了百米。由于西部诸水的长期切割和洪水的侵蚀,使得地表支离破碎,沟壑纵横,多以峁状丘陵和侵蚀沟道出现,局部地区还可以见到断续梁状或残垣状黄土地貌。沟道密度可达5 km/km2以上。吕梁区内平均海拔高度在1 000 m～2 000 m之间,梁峁(垣)与沟壑间的相对高差仅为100 m～200 m。较大的沟川不仅是主要的居民居住地,同时也是主要的耕作区。由于人口分布较为密集,沟川两岸的沟坡、甚至梁、峁及残垣面上均被恳为农田,自然生长的植物稀少。加之蒸发量大于降水量,且一年之内的降水多集中在夏季,干旱和水土流失现象十分严重。年侵蚀量为1.6亿t,占吕梁地区侵蚀总量的96%,在近黄河峡谷处尤为严重。线路经过的青龙河、屈产河流域水土流失都很严重,居全国首列。

2)水文特征。本段沿线通过地表河流主要有三川河(青龙河)、屈产河、暖泉河、龙交河、东石羊河、朱家峪等较大的河沟,均属黄河水系。较小的河沟有塬则沟、后冯家沟、贺龙沟、薛家沟、大黄沟、坪头沟、乔则沟、小河沟、常流水沟、店节沟、山楂沟、曹字沟、坪头沟、裴乡沟、郭家河、依家沟、崖腰沟、井沟等。

3)气象。本区属中温带地区,夏季多受太平洋海洋性气团控制,冬季则受极地大陆性气团控制,春秋两季则受这两种气团的交替影响。因此具有明显的大陆性气候特征。春季干燥多风降雨稀少,夏季炎热雨量集中,秋季凉爽气候宜人,冬季寒冷雨雪稀少。受大气环流、地理位置、地势高低、地貌形态、植被诸因素的影响,吕梁地区多年平均降水量仅为492.4 mm。该区年降雨较少,但年内分配却极不均,多集中于夏秋两季,仅七月、八月、九月3个月的降水量就达年降水量的60%,且多以暴雨的形式出现。

2 小径流验证

新建晋中南大通道铁路工程孟门—隰县段线路全长130 km,此区段地势多为黄土冲沟,沟深且陡,沟底比降较大,主要降雨集中在7月份～9月份,暴雨量集中,汇流时间较短,所以流量较大。

本次勘测选用了三院公式法、地方公式法、形态法来最终确定小径流公式。由于线位附近地区居民点少,且大多沟的上、中、下游有较多小型淤地坝影响,不能很好反映水位的准确度。验证工点很难选取,所以此次共选择了4处有代表性的工点进行验证。

2.1 形态法

1)调查准备。通过地方水利部门或是向当地老乡询问,调查本地区洪水较大的年份。调查中,侧重调查大水年份对应的洪水位。在1∶50 000的军用图上距离线路较近处选择了四条沟,此四条沟均位于石楼县北侧第一条是中学巷位于线路东面处,第二条是位于线路东面3.8 km处的故乡村的西沟,第三条是位于线路东面4.4 km处的东沟,第四条是位于线路东面4.8 km处的铺子沟,此四条沟沟形都比较规则,均有1处洪痕非常准确。因此本次初测用此四条沟作为小流域验证工点。

2)现场调查。四条沟相距不远,我们依次走访了沟附近的村子,调查各沟的洪痕及水位。找到几个年纪较大的村民,他们说除1969年的水最大,其次就是1977年发的洪水了,近年来洪水位都比较低。通过查阅《暴雨洪水灾害》(吕梁行署编著),我们推测1969年此四条沟的洪水频率应该在百年左右。每条沟均找了3处～4处洪痕点。

3)外业勘测。第2天我们就在标记好的沟的各洪痕处做了水文断面以及水坡,水坡范围包括了各处水文断面。测水坡时,洪水位点的高程及水文断面在水坡上的位置也同时测出。

4)内业计算。通过计算各处水文断面,画出断面图及水坡图,将洪水位点的高程换算到相应的断面处,利用水文计算程序计算出相应年份的洪水流量。确定相应年份流量的周期(根据地方水文资料及实际了解的情况),换算成百年流量,见表1。

2.2 铁道第三勘察设计院公式

新建山西中南部铁路孟门—隰县段属于山丘区:

其中,C2为参数,可按下式计算:

其中,β0,r0,m0,A4均为参数,可从《水文手册》P90表5-21查取。

本次晋中南铁路采用1类号,2类号,即:

g0为参数,可按下式计算:

L4为流域长度,从分水岭算起,km;I4为流域坡度,从分水岭算起,用加权法计算。

根据以上各种参数及公式编写成电子表格形式,用于三院法计算流域流量(见表2)。

2.3 地方公式

地方公式法来自“水利电力部水利勘测设计院、山西省水利勘测设计院”1991年编制的《吕梁地区水文手册》一书。

其中,Qp为设计流量;η为暴雨点面折减系数,当F<50 km2时,取为1,当F>50 km2时,按下式计算:η=1/(1+0.003 06×F0.656);F为汇水面积,km2;H24为多年平均24 h降雨量,mm,查《吕梁地区水文手册》为63～70;Kp为皮尔逊Ⅲ理论频率曲线模比系数,查《吕梁地区水文手册》为2.8～3.2;C1 p为100年一遇的洪峰模比系数,查《吕梁地区水文手册》为0.2。根据以上各种参数及公式编写成电子表格形式,用于地方公式计算流域流量(见表3)。

3 总结分析

形态法和各公式计算流量对照表,见表4。

m3/s

从表4中可以看出山西境内用地方暴雨径流计算公式所得的流量和用形态法计算的流量较为接近。故本地区小流域流量采用吕梁地区地方公式进行计算

参考文献

[1]水利电力部水利勘测设计院,山西省水利勘测设计院.吕梁地区水文手册[M].太原:山西水利出版社,1991.

小流域暴雨径流 篇3

罗玉沟流域属黄河中游黄土丘陵沟壑区第三副区, 是渭河一级支流——藉河的一条支沟。该流域在行政区划上全归甘肃省天永市管辖, 有秦城、麦积两区的玉泉、中梁、凤凰、渭南、南河川等5个乡的29个村委会的43个自然村 (含跨流域的村) 。罗玉沟发源于凤凰乡境内的凤凰山南麓, 由西向东流往秦城区老城东关注入藉河, 主沟全长21.8公里, 流域呈羽状, 总面积72.79平方公里。

二、水土流失特征与水土保持措施现状

1. 水土流失情况

由于该流域气候比较湿润, 土壤中含的砂粒少, 加之风速不大, 故土壤侵蚀的成因主要为水力侵蚀和重力侵蚀, 而风力侵蚀轻微。罗玉沟流域现状年平均输沙量的年平均输沙模数为7500吨/平方公里, 平均每年流失泥沙达54.6万吨。个别典型调查与实测数据则远大于此数,

2. 水土保持措施现状

1963年, 天水专区成立了罗玉沟水土保持工作站, 广泛开展了以修梯田、造林、种草、果树上山等为内容的水土保持工作, 七十年代初, 流域内建成了较多的大块水平梯田, 主沟下游左岸兴修防洪堤。截止到2004年工程结束验收, 经济林40.69hm2, 通过六年的规模治理、高效开发、使水土流失治理面积达到2734hm2, 其中梯田927.45 hm2、乔木林665.48 hm2、灌木林350.73hm2、果园740.97 hm2、经济林40.69 hm2。建成骨干坝2座、中型坝3座、小型坝32座。。

三、历年水土保持措施及社会经济现状

1. 罗玉沟土地利用现状统计表

2. 罗玉沟流域水土保持措施统计表

四、水土保持治理措施对流域泥沙的作用分析

在进行对比分析的时候我们以1985年的治理情况为治理基准, 以后各年的各种数据均以1985年的

1. 从汛期径流泥沙量变化情况分析

我们首先将各年的径流泥沙数值列出如表3所示

由上表中可以看出几年来各项数值的变化过程基本成“N”型, 1990年居顶端, 1995年和2000年的比较低。1985年至1990年, 在降雨量增加80%的情况下, 径流量略有增长, 为1.4%, 输沙量减少了11.9%。1990年至1995年随着降雨量的减少, 径流量和输沙量的减少率和降雨量的减少率基本相同。1995年至2000年, 随着降雨量增加了20.8%, 径流量和输沙量都成降低趋势, 分别为1.8%和6.74%。

2. 从综合治理后一次洪峰泥沙的变化情况分析

降雨强度与冲刷深度表

以上各次降雨量都不是很大, 降雨量大的时候其强度不大, 所以将查得的治理前的冲刷深度与其相应的实测冲刷深度加以比较, 则发现前三次暴雨治理后较治理前的冲刷深度都有所减少, 最少率最大是1995年6月28日, 为48.39%。在00.6暴雨中, 实测冲刷较深度较治理后冲刷深度高, 高出27.27%。但从整体上看, 其减少大约10%左右。

五、小结

从整体来看, 水土保持措施对流域产水产沙的抑制作用比较明显, 尤其是在各种措施不断加强和优化的条件下, 更是效果显著。水土保持措施在抑制暴雨所产生的水土流失时, 如果暴雨降雨量和降雨强度都不是很大, 且前期降雨量也不是很大的情况下, 效果也还是很明显的。在抑制产沙方面, 其作用大约在10%左右。由于受到当地土壤结构和土地特性等诸多方面的影响, 水土保持措施在对大暴雨尤其是特大暴雨形成的水土流失的抑制效果不是很明显。该流域泥沙的来源大多来自沟道, 坡面来源占40%, 沟道泥沙来源占60%, 而进行沟道治理所建造的坝体往往被大暴雨冲毁, 因此在沟道治理上存在很大困难, 需进一步研究解决。

摘要：防止水土流失一直是环保工作中的重要内容。本文以罗玉沟小流域为实例, 回顾了当地历年水土保持措施及社会经济现状, 并对水土流失的的特征与保持措施现状进行分析, 详细介绍了水土保持治理措施对流域泥沙的作用。

关键词：罗玉沟小流域,水土保持,措施,径流泥沙

参考文献

[1]原翠萍, 李淑芹, 雷启祥, 曹全意, 何爱东, 苏广旭.黄土丘陵沟壑区治理与非治理对比小流域侵蚀产流比较研究[J].中国农业大学学报, 2010, 28 (6) :175-176.