2022年防洪工程经常用到的公式.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 防洪工程常常用到的公式在抗洪抢险中,常常遇到一些技术问题,也就是暴雨、洪水、河道、水库的设计洪水、校核洪水、河道过洪才能运算问题,本人把一般常用的水利水电工程运算公式摘录如下,以供大家在抗洪抢险中参考、探讨：暴雨洪水设计暴雨设计：暴雨： 12 小时降雨量达到 30 毫 M或者 24 小时降雨量达到 50 毫 M时称为暴雨；每小时以内的降雨量达到 20 毫 M也称为暴雨；设计暴雨的运算公式：设计点雨量运算公式：Htp=KpHt 式中： Ktp 设计点雨量；Kp皮尔逊曲线值；Ht最大雨量均值；t 欲求时间； 设计面雨量运算公式：Ht 面=atHt（

2、式中： Ht 面设计面雨量；at 暴雨线性系数；Ht设计历时点雨量；at 、 bt 暴雨线性拟合系数；）暴雨系数运算公式：at= （式中： at 、 bt 线性拟合参数；F流域面积；）多年平均径流量运算公式：Wp=1000yF 式中： Wp多年平均径流量；y多年平均径流深；F流域面积； 设计频率年径流深运算公式：yp=yKp 式中： y多年平均径流深；Kp频率模比系数； 多年平均年径流系数运算公式： =y/x =W/1000Fx（式中： 多年平均年径流系数；y年径流深；x多年平均降雨量；）洪水设计：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - -

3、- - - - 洪水特点：一般常用洪峰流量、洪水总量、洪水过程线三个要素表示；洪水设计的概念：一次降雨形成的洪水过程线,反映洪水的外形,过程线上的最大值就是洪峰流量 ,用 Q表示；洪峰最高点就是 的面积,经过单位面积换算求得,就是洪峰水位 ,用 Z 表示；洪水过程线和横坐标所包围 洪水总量 ,用 W表示；洪水过程线的底宽是洪水总历时,用 T 表示；从开头涨水到洪峰流量的历时称为 涨水历时 ,用 t1 表示；从洪峰到洪水下落到终止的历时称为 落水历时 ,用 t2 表示；洪水总历时等于涨水历时和落水历时之和；即 T=t1+t2 ；一般情形下,一次降雨形成的洪水过程称为单式洪水过程 ；相邻两次以上的

4、降雨,前面降雨形成的洪水没有泄完,后面降雨形成的洪水接踵而来,称为 复式洪水过 程；洪水的类型： 洪水的类型一般分为六种,一是暴雨洪水,暴雨洪水又分为山洪和 泥石流两种；二是融雪洪水,三是冰川洪水,四是冰凌洪水,五是雨雪混合洪水,六是溃 坝洪水；洪水分级： 依据国家水文情报预报规范,按洪水重现期的大小,把洪水分为 常见洪水（ 8-10 年一遇）、较大洪水（10-50 年一遇）、大洪水（50-150 年一遇）、特大 洪水（大于 50 年一遇）；洪水的形成过程：从降雨到水流聚集至河流出口的整个物理过程,称为径流形成 过程,也就是洪水的形成过程；洪水的形成,是一个相当复杂的物理过程,为了便于说明 这

5、个过程,我们把它概化为：流域蓄渗过程、坡地汇流过程和河网汇流过程；也可以概化 为产流过程和汇流过程；产流过程： 指降雨满意了截流、下渗、填洼、和雨期蒸发后形成径流量的过 程；缺失过程： 流域的蓄渗过程,不直接生产径流,而是消耗或缺失于植物截流、下渗、填洼、蒸发的降雨量；超渗产流： 地下水埋藏深,包气带土层厚度可达数十M到几百 M,下部干土缺水量很大,一般降雨不能使土层达到田间持水量,因植被差,土质贫瘠,下渗才能低,往 往形成的大量产流；蓄满产流： 年降雨量充足,地下水位高,包气带土层不厚,下层简单常达田间 持水量,缺水量不大,不简单形成超渗产流,在土壤缺水量满意后全部产生径流的蓄流方 式,称为

6、满蓄产流；汇流过程： 降雨或者溃坝形成的洪水,从产生的地点到流域出口断面的聚集过 程,称为汇流过程；也可以称为流域汇流；流域汇流分为坡地汇流和河网汇流两个阶段；坡地汇流： 降雨产生的水流从产生地点沿坡地向河槽聚集的过程,称为坡地汇 流；分为坡面径流、表层径流和地下径流三种径流形式：坡面径流,出流过程一般用坡地 汇流曲线的径流成因公式运算描述；表层径流,通常用线性蓄泄关系描述；地下径流,流 动规律一般采纳土壤饱和水流与非饱和水流方程进行描述；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 河网汇流： 很多大小不同的河槽构成相互贯穿的

7、泄水系统,称为 河系 ；水流沿着 河槽向下游运动的过程,称为 河槽汇流 ；在这个系统中,各级河槽的水流向下游流淌的过 程,称为 河系汇流 ；在自然河槽,特殊是在河系中,沿程旁侧支流洪水的加入和入流,干 支流的相互干扰因素和沿程水力特性的差异,使河道洪水的波浪运动变化更为复杂,一般 采纳水留恋续定理和蓄泄关系进行描述河系汇流；也就是采纳径流成因公式运算描述出流 过程；因此,在实际工作中,可以直接用净雨代表坡面出流,经过河槽汇流运算描述流域 出口断面的流量过程；洪水过程的水源组成：层地下水和深层地下水四种水源组成；降雨形成的洪水过程,一般由地表径流、壤中流、浅 地表径流, 是超渗降雨形成沿坡面流淌

8、注入河槽的水量,是洪水的主要组成部分；壤中流, 地表以下和地下水水面以上的包气带土层,由包气带进入河槽的水量称为壤中流；也可称为表层流；浅层地下水, 指地下水面以下的第一个隔水层以上的有自由表面的重力水,称为浅层地下水；也可称为 潜水 ；河道切割深度达到潜水位以下时,潜水就会立刻向河槽排泄,从而形成潜流；深层地下水,指第一个隔水层以下,不透水层以上的地下水；也可称为 承压水 或者层间水；深层地下水补给河道水量,一般不是本次降雨产生的；对于一个流域而言,深层地下水比较稳固,我们通常把深层地下水称为 基流 ；洪水标准： 分为五等 5 级,水工建筑物五等 5 级； 正常运用洪水标准 分为五级10-5

9、00 年一遇 8 个档次,是一般设计洪水的标准；特别运用洪水标准 分为五级 200-10000年一遇 8 个档次,是一般校核洪水的标准；洪水设计前,把防洪工程的等级、级别和相应的洪水频率标准、确定出来,才能进行洪水设计；洪水设计洪水设计,就是依据国家防洪工程设计的有关法律规范、洪水频率、标准把河道或沟道的洪水流量、水位、海拔高程、概略坐标（经纬度）、流域面积,运算设计出来的一种科学法定方法；洪水设计一般分为三种方法：实测资料设计洪水：就是依据一个邻近典型的水文站或者水库,设计运算本流域的洪水流量；运算公式为： Qm设=（Fs/ Fz）2/3.Qmz 式中： Qm设洪水设计流量；Fs设计掌握面积

10、；Fz邻近典型水文站的掌握面积； Qmz水文站的标准流量； 体会公式设计洪水：体会公式有两种运算公式；一是 洪水面积相关法：Qm=KnFn式中： Qm洪水设计流量；Kn不同重现期的 8 个洪水频率系数和不同分区的 6 个地势系数,洪水设计运算系数是28-48 个系数； Fn 掌握面积, F 上面的 n 是面名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 积系数；面积系数是12-24 个,依据地势地貌状况确定；这种运算方法在1000 平方公里内可以应用,超过 1000 平方公里掌握面积慎用；在XXX水文手册里面可以查到； 二是 综合

11、参数法 ：Qm=CN F H 3n （式中： N洪水设计重现期（年）；F掌握面积； 流域外形系数, = ； 、 、 、 水文手册中的 30 种设计运算参数；）暴雨资料设计洪水：依据产流面积、面雨量、径流深、前期影响雨量、入渗率、土壤含水量、平均降雨强度、净雨量、汇流运算、综合指数、参数、概化暴雨洪水过程线、洪水总量、依据产流高程、设计洪水,绘制设计洪水过程线图、在设计洪水过程线图上查算,设计洪水运算成果表；过洪断面的水力验算一般习惯上应用明渠等速流运算公式, 解决防洪工程的水力运算问题；人工渠道、自然河道、未布满水的管道,通称为明渠等速流；在明渠等速流的水,称为明渠水流,明渠水流是无压流；明渠

12、水流,可能是恒定流,也可能是非恒定流；可能是等速流（匀称流）,也可能是变速流（非匀称流）；当明渠水流的过水断面、平均流速、水深沿流淌方向不变时,称为明渠等速流；否就,称为明渠变速流；明渠变速流是一般防汛单位讨论的重点问题,明渠变速流是设计单位讨论的复杂繁琐问题；明渠等速流洪水的类型和水力运算要素：梯形断面的过水断面面积运算公式： =（b+mh）h式中： 过水断面面积,单位：平方 M；b底宽,单位：M； h水深,单位： M；m边坡系数,表示斜坡的垂直距离每增加 1M,就水平距离相应增加 mM； 过水断面宽度运算公式：B=b+2mh湿周运算公式：X=b+2h水力半径运算公式：R= /X =bh/b

13、+2h1+m21/2 矩形断面的过水断面面积运算公式： =bh湿周运算公式：X=b+2h水力半径运算公式：R= /X =bh/b+2h 宽浅矩形断面的过水断面面积运算公式：当10 时, X=b,R=h；圆形断面的过水断面面积运算公式：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - = -sin 水面宽度运算公式：B=2hd-h1/2湿周运算公式：X= 1/2 d水力半径运算公式：R= /X = d/41-sin / 式中： d直径； h水深； =3.14/180 . ； =180 +2arcsin.h-d/2/d/2 不规章的自然

14、河道的过水断面面积运算公式：一般依据宽浅矩形断面运算；明渠等速流的平均流速运算公式：V=CRJ1/2明渠等速流的流量运算公式：Q= CRJ1/2假如有流量模数 K= C 值的话,就 Q=K R1/2谢才系数 C值的运算公式：C=1/n R1/6河道洪水和防洪工程的糙率 n 值的确定：铁路、大路桥梁、河道堤防、排洪渠工程 , 把自然河道与人工渠道、堤防的糙率 n值,在水力运算手册上排列了 15-24 种情形, n 值从 0.012-0.040 不等,一般习惯上把糙率 n 值统一确定为 0.025 进行运算；河道洪水设计的纵断面比降 者防洪工程,一般纵断面比降测量的距离J 值的测量确定,防汛部门规

15、定：河道洪水运算或 500M；在设计洪水和防洪工程中,肯定要求以实际测量出来的上下游距离和高差的比降为准；水库溃坝洪水运算公式：水库溃坝方式一般分为瞬溃、瞬分溃、渐溃三种；瞬溃,危害性最大,破坏力极 强；瞬分溃,次之；渐溃,过程特别复杂；黄河流域洪水体会公式：峰顶流量： qm= B（gH1/2 连续波流： =mn-12m1/2+u/gH1/2/1+2m2n+1 名师归纳总结 不连续波流： = m（ m- m（ m- m/m+1 m- m+u2/gH1/2 第 5 页,共 7 页溃坝缺口宽度：b=KW1/4.B1/4.H1/2 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - -

16、- - 溃坝最大流量：Qmax=8/27g1/2B/b1/4.bH2/3 溃坝沿程最大流量：Q1=W/W/Qmax+L/VmaxK 溃坝洪水传播时间：溃坝洪水到达时间：t1=KL1.7510-h1.5/W0.2H0.35 t2=K2L1.4/W0.2H0.5hm0.25 河槽过流才能：Q=AR2/3/nJ1/2 溃坝洪水传播到下游的洪峰：QL=W/W/Qmax+L/VmaxK 生活污水量设计：Q=qNK/24*3600管道设计： 断面： A=3.14/4d.d；流量： Q=AV=3.14/4d.d.V；管径：d=4Q/3.14V1/2=3.14Q/V1/2；管道的最经济流速运算公式： 100-

17、400, 就 V=0.6-1.0m/s ；管道阻力：管道阻力 =管道长度 L/ 管道 1m的阻力；管道 1m的阻力 =阻力系数 *（流速 *流速）；水库洪水运算公式：溢洪道下泄流量：W=QT=1.5Bh2/3T；水库洪水总量计算公式： W=1000KRF；翼墙扩散角运算：tg =2/3h/ h1/2 ；翼墙下游长度运算：L=2.5- 3 B/2；淤地坝洪水总量运算：Wn=0.18Qm1.27；滞洪库容运算：qp=Qp1-V/Wp；放水量确定：Qf=Am/3600TtN；消能井运算公式：容积 V=9.81/8.QH=1.23QH ；流量 Q=0.62A2gH1/2 ；深度 P=t-h+ ；平面面

18、积 BL=V/t ；L=2B；B=V/2t1/2；水电站装机容量确定：高水头大型水电站：水头在 70m以上的装机容量大于 75万 KW的水电站；中水头中型水电站：水头在 30-70m 之间的装机容量在 2.5-25KW 的水电站；低水头小型水电站：水头在 30m以下的装机容量在 2.5KW以下的水电站；水电站年利用小时： h=E/N；装机范畴确定：N=CNP；水电站装机容量运算公式：P=9.81QH ；水电站单位时间的水能：N=9.81QH；水电站出力运算公式：N=6.0-8.0QH ；水电站年发电量运算公式：E=NT；泰勒稳固分析数运算公式：m=C/KyH；安全系数： K=C/myH；名师归

19、纳总结 河道施工期围堰导流运算公式：Q=1000FLC/86400=0.0116FLC第 6 页,共 7 页铁路、大路桥梁的桥孔过洪才能审查运算公式：Q= hBV；风壅洪水水面高度运算公式：e=KV2F/2gdcos ；泥石流整体冲击力运算公式：F= .ycVc/g.sin2 ；水库抢险的管涌危急范畴确定公式：J=hL/L=0.05,正常渗流出逸点一般在堤身的1/3 以下处；出逸点渗流比降运算：J=sin ；沉砂池断面平均流速运算公式：V=Q/HB；泥沙沉降的水平长度：L=VH/ ；沉砂池长度运算公式：L=KL；泥石流流量运算公式：Q= CVc；涵洞孔径净宽：b=Q/1.58H1.5 ；涵洞前面水深：H=Q/1.58b2/3；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 以上水利水电工程运算公式,是本人长期从事防洪工程摘录的学问,给大家在暴雨、洪水期间抗洪抢险参考；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页