[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

本發明涉及一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法。包括：根據流域資料輸入水文參數；進行區域設計暴雨計算及匯流計算；利用牛頓迭代法計算及驗證洪峰流量；獲取匯流時間及匯流速度，利用兩者檢驗計算成果的合理性；根據流域瞬時單位線參數確定流域瞬時單位線，并按照凈雨深逐時分配，比較推理公式法求解設計洪峰流量；按照流域瞬時單位線非線性求解技術原理，計算設計洪水過程線。本發明適用于小流域求解其綜合雨型的同頻率時程分配雨量過程，為一種設計合理，誤差小，能應用于設計洪水過程線計算的方法。

技術領域

本發明涉及工程水文學科領域，具體涉及一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法。

背景技術

在全球氣侯變暖和流域下墊面動態變化的共同影響下，特大暴雨概率將增多，量級強度將增大，從而引發山洪、內澇、山體滑坡和泥石流等災害越來越嚴重。流域下墊面動態變化，它們總體效應和累積效應會導致同樣暴雨而形成的山洪、內澇、山體滑坡和泥石流等更為嚴重，預防措施任務更重。

而小流域通常是指二、三級支流以下分水嶺和下游河道出口斷面為界集水面積在50km²以下的相對獨立和封閉的自然匯水區域，水利上通常指面積小于50km²或河道基本上是在一個縣屬范圍內的流域。對于該流域的設計洪水計算方法通常為概化過程線法，但是很少有洪水過程線是三角形的，作為一種簡化方法，比較適用于洪水的形狀影響不是特別重要的小流域，但精度將會丟失。若用瞬時單位線基本方程設計洪水過程線，又由于它屬于線性方程，會受到其均化的影響，使計算的設計洪峰流量偏小，存在偏差。并且實際工程中，小流域經常由于資料不足，采用經驗法或者采用手算來推求設計洪水，計算效率和精度較低，難以滿足當前水土保持生產項目建設棄渣場設計流域洪峰流量計算要求。

因此研究提出“流域雙要素控制模型設計洪水技術”，在暴雨頻率曲線研制技術原理和流域瞬時單位線非線性研制求解技術原理，避免或減輕特大暴雨所造成的災害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，設計合理，誤差小，能應用于設計洪水過程線計算。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種應用于小流域設計洪水過程線的求解方法，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得到的匯流時間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。

在本發明一實施例中，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。