[發明專利]一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法

有效

• 申請號: 202010984279.7
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112052635B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 鄧永良;羅毅樺;徐玉華;張萬清;徐普
• 申請（專利權）人: 福建省水土保持工作站
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、選取待分析小流域，并采集其相應參數：匯水面積F、主河道長L、主河道平均坡降J、年最大24h暴雨量均值年最大24h設計暴雨模比系數k_P、暴雨遞減指數n’、穩定入滲率μ；

步驟S2、根據采集參數計算功能參數：設計雨力S_P和匯流參數m；

步驟S3、假定初始洪峰流量，結合功能參數，利用牛頓迭代法計算設計流域匯流歷時τ和產流歷時t_c，并對迭代結果進行判定，輸出設計洪峰流量；

步驟S4、基于步驟S3得到的匯流歷時τ以及主河道長L驗證匯流速度V是否符合河道特性；

步驟S5、根據流域瞬時單位線參數n、k的物理概念，可知，在流域設計暴雨均勻條件下，n、k的乘積為由流域面積重心至河道出口斷面的匯流歷時，流域面積重心位置由上下游流域面積各占50％而定，因此n、k的乘積為整個小流域匯流歷時的一半，再而依據流域瞬時單位線參數n的物理概念，其為n個線性串聯水庫來模擬流域調蓄作用，因此設n為預定值，基于步驟S3求得的匯流歷時τ，即可求得k；進而根據n、k確定流域瞬時單位線，求得時段單位線，而后查詢凈雨深逐時分配表，求得設計洪峰流量；

步驟S6、比較步驟S3的推理公式法求得的設計洪峰流量和步驟S5流域瞬時單位線法求得的設計洪峰流量，進而計算設計洪水過程線。

2.根據權利要求1所述的一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，其特征在于，步驟S2中，設計雨力其中，H_24.p為重現期為p的年最大設計暴雨量，n'₁、n'₂為重現期暴雨遞減指數。

3.根據權利要求1所述的一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，其特征在于，步驟S2中，匯流參數m的計算方式為：首先，依據計算θ所屬檔位，并依據流域下墊面植被條件、雨洪特性、河道特性，確定匯流參數m的計算公式，θ分為四檔θ＝1～10、θ＝10～30、θ＝30～90、θ＝90～400；而后，根據確定的匯流參數m的計算公式即可進行匯流參數m的計算。

4.根據權利要求1所述的一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，其特征在于，步驟S3的具體計算過程如下：

其中，Q_m為設計洪峰流量；

首先大致確定匯流時間的跨度區間，以跨度區間中最小值代入式(3)中算出設計洪峰流量Qm₁，而后通過產流歷時t_c和匯流歷時τ的比較，判斷為全面匯流或部分匯流，并代入相應式(1)或者式(2)中算出該匯流情況所對應的Qm₂，與通過式(3)計算出的Qm₁進行比較，若誤差小于10^-6，則令設計洪峰流量為Q_m＝Qm₂；若誤差大于10^-6，則在跨度區間內選擇稍大值循環之前步驟，直至計算獲得設計洪峰流量Q_m。

5.根據權利要求1所述的一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，其特征在于，步驟S4中，匯流速度V＝0.278L/τ，通過主河道長L及匯流歷時τ計算匯流速度，驗證匯流速度是否符合河道特性，以此檢驗計算的合理性。

6.根據權利要求1所述的一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，其特征在于，所述步驟S5中，根據n、k確定流域瞬時單位線，求得時段單位線的具體方式為：

首先，瞬時單位線公式如下：

式中，U(0,t)表示瞬時單位線，γ表示伽馬函數；

而后，將瞬時單位線轉化為時段單位線，時段單位線采用S型曲線，其公式如下：

由上式即可求得時段單位線。

7.根據權利要求1所述的一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，其特征在于，步驟S6的具體實現方式為：

1)當推理公式法計算的設計洪峰流量相近于流域瞬時單位線所確定的時段單位線計算的設計洪峰流量時，即可作為設計洪水過程線；

2)當推理公式法計算的設計洪峰流量大于流域瞬時單位法所確定的時段單位線計算的設計洪峰流量時，則應改用其他的瞬時單位線時段，使之求解的設計洪峰流量與其相近，作為設計洪水過程線；

3)當推理公式法求解的設計洪峰流量小于流域瞬時單位線法所確定的時段單位線計算的設計洪峰流量時，則應根據推理公式法求解的流域匯流歷時，確定流域瞬時單位線匯流參數n、k值，求得設計洪水過程線。