第10章 由暴雨資料推求設(shè)計洪水

1、WUHEE 第八章第八章 由暴雨資料推求設(shè)計洪水由暴雨資料推求設(shè)計洪水 F第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 原因：原因： 1. 1. 中小流域常常流量資料不足或代表性差，無中小流域常常流量資料不足或代表性差，無 法直接用流量資料推求設(shè)計洪水，需用暴雨資法直接用流量資料推求設(shè)計洪水，需用暴雨資 料。料。 2. 2. 人類活動對徑流的影響，使徑流形成條件發(fā)人類活動對徑流的影響，使徑流形成條件發(fā) 生顯著變化，破壞了洪水資料系列的一致性。生顯著變化，破壞了洪水資料系列的一致性。 3. 3. 為了對比論證設(shè)計成果的合理性。為了對比論證設(shè)計成果的合理性。 4. 4. 無資料地區(qū)小流域的設(shè)計洪水，一般都通過無資料地區(qū)

2、小流域的設(shè)計洪水，一般都通過 暴雨資料推求。暴雨資料推求。 5. 5. 可能最大降水可能最大降水/ /洪水是暴雨資料推求。洪水是暴雨資料推求。 WUHEE 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1. 1. 推求設(shè)計暴雨。根據(jù)實測暴雨資料，用統(tǒng)計分析和典推求設(shè)計暴雨。根據(jù)實測暴雨資料，用統(tǒng)計分析和典 型放大法求得。型放大法求得。 2. 2. 推求設(shè)計洪水過程線。由求得的設(shè)計暴雨，利用產(chǎn)流推求設(shè)計洪水過程線。由求得的設(shè)計暴雨，利用產(chǎn)流 方案推求設(shè)計凈雨過程，利用流域匯流方案由設(shè)計凈方案推求設(shè)計凈雨過程，利用流域匯流方案由設(shè)計凈 雨過程推求設(shè)計洪水過程。雨過程推求設(shè)計洪水過程。 注意：注意： 由暴雨資料推求設(shè)計洪水

3、，其基本假定是設(shè)計暴由暴雨資料推求設(shè)計洪水，其基本假定是設(shè)計暴 雨與設(shè)計洪水是雨與設(shè)計洪水是同頻率同頻率的。但這一假定在很多情況下的。但這一假定在很多情況下 并不成立。并不成立。 WUHEE F第一節(jié)第一節(jié) 直接法推求設(shè)計面暴雨量直接法推求設(shè)計面暴雨量 設(shè)計面雨量是指設(shè)計斷面以上的流域的設(shè)計面暴設(shè)計面雨量是指設(shè)計斷面以上的流域的設(shè)計面暴 雨量。一般有兩種計算方法：雨量。一般有兩種計算方法： 1.1.直接法：直接法：雨量站多、分布較均勻、各站又有長期的同雨量站多、分布較均勻、各站又有長期的同 期資料、能求出比較可靠的流域平均面雨量時，就可期資料、能求出比較可靠的流域平均面雨量時，就可 直接選取每

4、年指定統(tǒng)計時段的最大面暴雨量，進(jìn)行頻直接選取每年指定統(tǒng)計時段的最大面暴雨量，進(jìn)行頻 率計算求得設(shè)計面暴雨量。率計算求得設(shè)計面暴雨量。 2. 2. 間接法：間接法：雨量站稀少、或觀測系列甚短，或同期觀測雨量站稀少、或觀測系列甚短，或同期觀測 資料很少甚至沒有，無法直接求得設(shè)計面暴雨量，可資料很少甚至沒有，無法直接求得設(shè)計面暴雨量，可 先求流域中心附近代表站的設(shè)計點暴雨量，然后通過先求流域中心附近代表站的設(shè)計點暴雨量，然后通過 暴雨點面關(guān)系，求相應(yīng)的設(shè)計面暴雨量。暴雨點面關(guān)系，求相應(yīng)的設(shè)計面暴雨量。 WUHEE 一、暴雨資料的收集、審查與統(tǒng)計選樣一、暴雨資料的收集、審查與統(tǒng)計選樣 1. 暴雨資料的

5、收集暴雨資料的收集 暴雨資料主要來源于國家水文、氣象部門所刊暴雨資料主要來源于國家水文、氣象部門所刊 印的雨量站網(wǎng)觀測資料。強(qiáng)度特大的暴雨中心印的雨量站網(wǎng)觀測資料。強(qiáng)度特大的暴雨中心 點雨量，往往不易為雨量站測到，因此必須結(jié)點雨量，往往不易為雨量站測到，因此必須結(jié) 合調(diào)查收集暴雨中心范圍和歷史上特大暴雨資合調(diào)查收集暴雨中心范圍和歷史上特大暴雨資 料，了解當(dāng)?shù)赜昵?，盡可能估計出調(diào)查地點的料，了解當(dāng)?shù)赜昵椋M可能估計出調(diào)查地點的 暴雨量。暴雨量。 WUHEE 2. 暴雨資料的審查暴雨資料的審查 我國暴雨資料按其觀測方法及觀測次數(shù)不同，分為日我國暴雨資料按其觀測方法及觀測次數(shù)不同，分為日 雨量資料、

6、自記雨量資料、分段雨量資料。雨量資料、自記雨量資料、分段雨量資料。 日雨量資料：當(dāng)天日雨量資料：當(dāng)天8:00 到次日到次日8:00所記錄的雨量資料所記錄的雨量資料 。 自記雨量資料：以分鐘為單位記錄的雨量過程資料。自記雨量資料：以分鐘為單位記錄的雨量過程資料。 分段雨量資料：以分段雨量資料：以1、3、6、12h等不同的時間間隔記等不同的時間間隔記 錄的雨量資料。錄的雨量資料。 可靠性、代表性、一致性?？煽啃?、代表性、一致性。 WUHEE 3. 3. 統(tǒng)計選樣統(tǒng)計選樣 年最大值法年最大值法 在收集流域內(nèi)和附近雨量站的資料并進(jìn)行分析在收集流域內(nèi)和附近雨量站的資料并進(jìn)行分析 審查的基礎(chǔ)上，先根據(jù)當(dāng)?shù)?/p>

7、雨量站的分布情況審查的基礎(chǔ)上，先根據(jù)當(dāng)?shù)赜炅空镜姆植记闆r ，選定推求流域平均（面）雨量的計算方法，選定推求流域平均（面）雨量的計算方法， 計算每年各次大暴雨的逐日面雨量。然后選定計算每年各次大暴雨的逐日面雨量。然后選定 不同的統(tǒng)計時段，按獨立選樣原則，統(tǒng)計逐年不同的統(tǒng)計時段，按獨立選樣原則，統(tǒng)計逐年 不同時段的年最大面雨量。不同時段的年最大面雨量。 WUHEE WUHEE 二、面雨量資料的插補展延二、面雨量資料的插補展延 一般可利用近期的多站平均雨量與同期少站平一般可利用近期的多站平均雨量與同期少站平 均雨量建立關(guān)系。若相關(guān)關(guān)系好，可利用相關(guān)均雨量建立關(guān)系。若相關(guān)關(guān)系好，可利用相關(guān) 線展延多站

8、平均雨量作為流域面雨量。線展延多站平均雨量作為流域面雨量。 三、特大值的處理三、特大值的處理 系列中是否含有特大暴雨直接影響系列的系列中是否含有特大暴雨直接影響系列的 代表性。代表性。 一般暴雨變幅不很大，若不出現(xiàn)特大暴雨一般暴雨變幅不很大，若不出現(xiàn)特大暴雨 ，統(tǒng)計參數(shù)均值、，統(tǒng)計參數(shù)均值、CvCv往往會偏小，但加入特大往往會偏小，但加入特大 暴雨，未作特大暴雨處理，又會使統(tǒng)計參數(shù)偏暴雨，未作特大暴雨處理，又會使統(tǒng)計參數(shù)偏 大。大。 特大值處理的關(guān)鍵是確定重現(xiàn)期。由于歷特大值處理的關(guān)鍵是確定重現(xiàn)期。由于歷 史暴雨無法考證，特大暴雨的重現(xiàn)期只能通過史暴雨無法考證，特大暴雨的重現(xiàn)期只能通過 小河洪

9、水調(diào)查并結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史文獻(xiàn)中有關(guān)災(zāi)情小河洪水調(diào)查并結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史文獻(xiàn)中有關(guān)災(zāi)情 資料的記錄來分析估計。資料的記錄來分析估計。 WUHEE WUHEE 四、面雨量頻率計算四、面雨量頻率計算 適線法：經(jīng)驗頻率（期望值公式）、線型（適線法：經(jīng)驗頻率（期望值公式）、線型（PP型）。型）。 Cv0.6，Cs3.0Cv；CvIm時，則取時，則取Pap=Im。 上述三種方法中，擴(kuò)展暴雨過程法用得較多，第上述三種方法中，擴(kuò)展暴雨過程法用得較多，第 一中方法僅適用于濕潤地區(qū)。同頻率法往往誤差較一中方法僅適用于濕潤地區(qū)。同頻率法往往誤差較 大，常出現(xiàn)一些不合理得現(xiàn)象。大，常出現(xiàn)一些不合理得現(xiàn)象。 WUHEE 二、產(chǎn)流

10、方案和匯流方案的應(yīng)用二、產(chǎn)流方案和匯流方案的應(yīng)用 設(shè)計暴雨屬于稀遇的大暴雨，往往超過實測暴雨設(shè)計暴雨屬于稀遇的大暴雨，往往超過實測暴雨 很多，在推求設(shè)計洪水時，必須外延有關(guān)的產(chǎn)流、匯很多，在推求設(shè)計洪水時，必須外延有關(guān)的產(chǎn)流、匯 流方案。流方案。 （一）外延問題（一）外延問題 產(chǎn)流方案：產(chǎn)流方案： 濕潤地區(qū)濕潤地區(qū)常采用降雨徑流相關(guān)圖法，常采用降雨徑流相關(guān)圖法， 關(guān)系線上部為關(guān)系線上部為4545線，外延比較方便。線，外延比較方便。 WUHEE 干旱地區(qū)干旱地區(qū)多采用初損后損法，就需要對有關(guān)相關(guān)圖多采用初損后損法，就需要對有關(guān)相關(guān)圖 在外延時必須考慮設(shè)計暴雨的雨強(qiáng)因素的影響。在外延時必須考慮設(shè)計

11、暴雨的雨強(qiáng)因素的影響。 WUHEE 匯流方案匯流方案單位線：單位線： 由單位線的兩個假定可知，匯流方案都屬于由單位線的兩個假定可知，匯流方案都屬于“線線 性系統(tǒng)性系統(tǒng)”。對于實測暴雨，精度可以滿足要求，對于。對于實測暴雨，精度可以滿足要求，對于 罕見的大暴雨，線性假定可能導(dǎo)致相當(dāng)大的誤差。罕見的大暴雨，線性假定可能導(dǎo)致相當(dāng)大的誤差。 因此必須注意匯流方案在特大暴雨條件下的適用性因此必須注意匯流方案在特大暴雨條件下的適用性 。盡量選用實測大洪水資料分析得到的匯流方案（單。盡量選用實測大洪水資料分析得到的匯流方案（單 位線），避免外延過遠(yuǎn)而擴(kuò)大誤差。位線），避免外延過遠(yuǎn)而擴(kuò)大誤差。 用一般常遇洪水

12、分析得到的單位線推求設(shè)計洪水，用一般常遇洪水分析得到的單位線推求設(shè)計洪水， 與由特大洪水資料分析的單位線推流，成果可能相差與由特大洪水資料分析的單位線推流，成果可能相差 很大，其差值可達(dá)很大，其差值可達(dá)20%左右。左右。 WUHEE （二）移用問題（二）移用問題 如果設(shè)計流域缺乏實測降雨徑流資料，無如果設(shè)計流域缺乏實測降雨徑流資料，無 法直接分析產(chǎn)流、匯流方案，就得解決移用問法直接分析產(chǎn)流、匯流方案，就得解決移用問 題。題。 產(chǎn)流方案一般采用分區(qū)綜合法，如山東水產(chǎn)流方案一般采用分區(qū)綜合法，如山東水 文手冊上就有適用于不同地區(qū)的文手冊上就有適用于不同地區(qū)的1414條次降雨徑條次降雨徑 流相關(guān)線，

13、供各個分區(qū)查用，匯流方案一般采流相關(guān)線，供各個分區(qū)查用，匯流方案一般采 用單位線的綜合成果。用單位線的綜合成果。 WUHEE 三、算例三、算例 集水面積集水面積341km2，由暴雨資料推求，由暴雨資料推求P=2%的設(shè)計洪水。的設(shè)計洪水。 1. 設(shè)計暴雨計算設(shè)計暴雨計算 設(shè)計暴雨時段采用設(shè)計暴雨時段采用1天。首先根據(jù)雨量站的實測了，天。首先根據(jù)雨量站的實測了， 推求推求設(shè)計點暴雨量設(shè)計點暴雨量，頻率計算結(jié)果為：，頻率計算結(jié)果為： x1日 日=110mm、 、Cv=0.58、Cs=3.5Cv 求得求得P=2%=2%的最大的最大1 1日設(shè)計點暴雨量為日設(shè)計點暴雨量為296mm296mm。 通過通過動

14、點動面動點動面的暴雨點面關(guān)系圖，查得暴雨點面折的暴雨點面關(guān)系圖，查得暴雨點面折 減系數(shù)為減系數(shù)為0.920.92，則，則P=2%=2%的最大的最大1 1日日面設(shè)計暴雨量面設(shè)計暴雨量為：為： x面 面1 1日日=296 =2960.92=0.92=272272mmmm 按該地區(qū)的暴雨時程分配，求得設(shè)計暴雨過程。按該地區(qū)的暴雨時程分配，求得設(shè)計暴雨過程。 WUHEE 2. 2. 設(shè)計凈雨過程的推求設(shè)計凈雨過程的推求 用用同頻率法同頻率法求得設(shè)計求得設(shè)計Pa=78mm=78mm，本流域，本流域Im=100mm=100mm，所以，所以 降雨損失為降雨損失為22mm22mm，可求得設(shè)計凈雨過程。，可求得設(shè)計凈雨過程。 分割地面凈雨和地下凈雨。分割地面凈雨和地下凈雨。fc=1.5=1.5mm/ /h WUHEE 第一時段凈雨歷時：第一時段凈雨歷時：tc=7.9/29.961.6h， 地下凈雨地下凈雨h下 下=fc tc=1.51.6=2.4mm。 WUHEE WUHEE 地下徑流過程視為等腰三角形出流過程，其總量等于設(shè)地下徑流過程視為等腰三角形出流過程，其總量等于設(shè) 計斷面徑流停止時刻（第計斷面徑流停止時刻（第1313時段），地下徑流過