工程水文學同頻率放大法計算設計洪水過程線

1、 網絡教育學院工程水文學離線作業(yè) 題 目：同頻率放大法計算設計洪水過程線學習中心： 專 業(yè)： 年 級：學 號： 學 生： 指導教師： 1.1 典型洪水過程線的選取與推求僅有設計洪峰流量和設計洪水量還難以確定水庫的防洪庫容和泄水建筑物的尺寸，這是因為洪峰流量出現(xiàn)的遲早和洪量集中的程度不同，即洪水過程線形狀的不同，會得到不同的設計防洪庫容和最大泄量。因此，設計洪水過程線亦是設計洪水的一個不可缺的重要內容。設計洪水過程線指符合某一設計標準的洪水過程線，生產實踐中一般采用放大典型洪水過程線的方法。思路：先從實測資料中選取一場典型洪水過程，然后按設計洪峰流量、設計洪量進行放大，即得設計洪水過程線。選擇資

2、料完整精度較高且洪峰流量和洪量接近設計值的實測大洪水過程線； 具代表性，洪水發(fā)生季節(jié)、洪水的歷時、峰量關系、主峰位置、峰型等均能代表該流域較大洪水特性的實測洪水過程； 選擇對工程防洪不利的典型洪水過程線，盡量選擇峰高量大的洪水，而且峰型集中，主峰靠后的過程。1.2 放大方法同倍比放大法 用同一放大系數放大典型洪水過程線，以求得設計洪水過程線的方法。該法的關鍵是確定以誰為主的放大倍比值，有以下兩種方法：以洪峰流量控制的同倍比放大法(以峰控制) 適合于無庫容調節(jié)的工程設計，如橋梁、涵洞及排水溝及調節(jié)性能低的水庫等。 以洪量控制的同倍比放大法(以量控制) 適合于蓄洪為主的工程設計，如調節(jié)性能高的水庫

3、，分洪、滯洪區(qū)等。放大倍比按上述方法求到后，以放大倍比乘實測的典型洪水過程線的各縱坐標，即得設計洪水過程線。該法簡單易行，能較好地保持典型洪水過程的形態(tài)。 但該法使得設計洪水過程線的洪峰或洪量的設計頻率不一致，這是由于兩種放大倍比不同(KQm KW )造成的。如按KQm放大后的洪水過程線所對應的時段洪量不一定等于設計洪量值。反之如按KW 放大洪水過程線，其洪峰值不一定為設計洪峰值。 故為了克服這種矛盾，為使放大后過程線的洪峰和各時段洪量分別等于設計洪峰和設計洪量，可用下述的同頻率放大法。 分時段同頻率放大法：該法在放大典型洪水過程線時，洪峰和不同時段（1d, 3d, 7d, ）洪量采用不同的倍

4、比，以使得放大后的過程線的洪峰和各時段的洪量均分別等于設計洪峰和設計洪量值。對典型洪水過程線的放大 按KQm放大典型洪水的洪峰流量； 從短時段到長時段次序按相應的放大倍比KT對典型洪水進行放大。 計算典型過程線的時段洪量時，采用“長包短”的方法進行，即短時段洪量是在長時段洪量內統(tǒng)計，如典型過程線的洪峰是在一天內選出，而一天洪量是在三天洪量時間內選出，以求得設計洪水過程線峰高量大。洪水過程線的修勻 由于各時段放大倍比的不同，則在二個時段的銜接處洪水過程線會出現(xiàn)突變現(xiàn)象，這是不合理的，故應徒手修勻，使其成為光滑的曲線。其原則是修勻后的各時段的設計洪水量和洪峰流量應保持不變，誤差不超過1%。修勻后的

5、過程線即為設計洪水過程線，如圖1.1所示。圖1.1 設計洪水過程線兩種放大方法比較 同倍比放大法 計算簡便，放大后設計洪水過程線保持典型洪水過程線的形狀不變。常用于峰量關系好及多峰型的河流。“峰比”放大、“量比”放大分別常用于防洪后果主要由洪峰控制、時段洪量控制的水工建筑物。同頻率放大法 目前大、中型水庫規(guī)劃設計主要采用此法，成果較少受典型不同的影響，放大后洪水過程線與典型洪水過程線形狀可能不一致。常用于峰量關系不夠好、洪峰形狀差別大的河流；適用于有調洪作用的水利工程（如調洪作用大的水庫等）；較能適應多種防洪工程的特性，解決控制時段不易確定的困難。1.3 古洪水及其應用古洪水 洪水發(fā)生的時間早

6、于現(xiàn)代系統(tǒng)水文測驗和歷史(調查)洪水的古代洪水。 作用 目前洪水頻率計算的根本問題是資料過短、代表性不足、難于推估出可靠的稀遇洪水。古洪水資料可以大大降低洪水頻率曲線外延幅度，甚至將外延變?yōu)閮炔濉Ｔ谌〉煤樗搅鞒练e物的基礎上，算出古洪水量和發(fā)生的年代，用以加入頻率計算，大幅度加長了歷史洪水和特大洪水的考證期，提高了系列的展延精度，使頻率曲線稀遇部分的確定更有把握。圖1.2 長江三峽工程有古洪水的洪水頻率曲線圖圖1.3 黃河小浪底工程有古洪水的洪水頻率曲線圖2 計算內容2.1 計算資料按照所給基本資料進行計算，詳細寫明計算過程。已求得某站千年一遇洪峰流量和1天、3天、7天洪量分別為：Qm，p=1

7、0245m3/s、W1d，p=114000、W3d，p=226800、W7d，p=348720。選得典型洪水過程線如表2.1。 試按同頻率放大法計算千年一遇設計洪水過程表2.1 典型設計洪水過程線 月 日 時典型洪水Q （m3/s） 月 日 時典型洪水Q （m3/s） 8 4 8268 8 7 81070 20375 20 885 5 8 510 8 8727 20915 20576 6 21780 9 8411 84900 20365 143150 10 8312 202583 20236 8 7 21860 11 82302.2 求1、3、7d洪量按照所給基本資料進行計算，詳細寫明計算過程

8、和最終結果。解：典型洪水洪峰Qm=4900m3/s1d洪量：6日2時至7日2時W1d=747183d洪量：5日8時至8日8時W3d=1215457d洪量：4日8時至11日8時W7d=1592552.3 確定洪峰放大倍比按照所給基本資料進行洪峰放大倍比計算，詳細寫明計算過程和最終結果。解：洪峰放大倍比KQ= Qm，p / Qm=10245 / 4900=2.092.4 確定洪量放大倍比按照所給基本資料進行調節(jié)系數計算，詳細寫明計算過程和最終結果。解：1天洪量放大倍比：Kw1= W1d，p / W1d=114000 / 74718=1.533天之內，1天之外的洪量放大倍比：Kw3-1=（ W3d，

9、p W1d，p）/ （ W3d W1d ）=（226800114000 ）/ （12154574718）=2.417天之內，3天之外的洪量放大倍比;Kw7-3=（ W7d，p W3d，p）/ （ W7d W3d ）=（348720226800 ）/ （159255121515）=3.232.5 同頻率放大法設計洪水過程線計算表按照上述計算，完成表2.2同頻率放大法設計洪水過程線計算表。表2.2 同頻率放大法設計洪水過程線計算表月 日 時典型洪水Q（m3/s）放大倍比K設計洪水過程線QP（m3/s）修勻后的設計洪水過程線QP（m3/s） 8 4 82683.23866866 203753.2312111211 5 8 5103.23/2.411647/12291440 209152.4122052205 6 217802.41/1.534290/27237010 849002.09/1.5310245/749710245 1431501.5348204820 2025831.5339523952 8 7 218601.53/2.412846/44833660 8 7 810702.1125792579 20