桥涵水文设计洪水流量学习教案.pptx

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1、会计学1桥涵水文桥涵水文 设计洪水设计洪水(hngshu)流量流量第一页，共62页。第四章第四章 设计设计(shj)(shj)洪水洪水流量流量设计洪水流量：对应于某一设计洪水频率的洪峰流量，简设计洪水流量：对应于某一设计洪水频率的洪峰流量，简称设计流量。称设计流量。设计洪水位：桥位设计计算断面上通过设计流量相应的水设计洪水位：桥位设计计算断面上通过设计流量相应的水位，简称设计水位。位，简称设计水位。设计流速：设计流量通过时桥位断面的河槽设计流速：设计流量通过时桥位断面的河槽(hco)(hco)平均流平均流速。速。因此，应根据工程实际情况，按国家颁发(bnf)的有关规范选定合适的设计标准，依此推

2、算设计洪水。公路工程技术标准（JTJ001）2023/2/272第1页/共62页第二页，共62页。第四章第四章 设计设计(shj)(shj)洪水流量洪水流量2023/2/273水文水文(shuwn)(shuwn)统计法统计法经验经验(jngyn)(jngyn)公式或推公式或推理公式理公式相关分析相关分析资料多，中等以上流域资料多，中等以上流域小流域小流域资料较少资料较少地区经验公式地区经验公式无水文站观测资料无水文站观测资料第2页/共62页第三页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量根据流量根据流量根据流量(liling)(liling)(liling)(liling)观测资料推

3、算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量(liling)(liling)(liling)(liling)实测实测(sh(sh c)c)资料资料累计频率累计频率统计参数统计参数经验频率经验频率(pnl)(pnl)曲线曲线理论频率曲线理论频率曲线 但是但是，由于洪水观测年限与总体相比差之甚远，经验频率点群分布并不是一条光滑的连续曲线；而由三个参数确定的皮尔逊型理论频率曲线，抽样误差也比较大，从而使由计算参数得到的皮尔逊皮尔逊理论频率曲线，与经验频率点群偏离较大理论频率曲线，与经验频率点群偏离较大，即两者配合不是很好，因此必须采用某种方法来确定合适的统计参数，使两者拟合

4、最好。通过调整统计参数CS、CV，选择一条与经验频率曲线点群拟合最好的理论频率曲线，这种方法叫适线法。2023/2/274第3页/共62页第四页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测资料根据流量观测资料根据流量观测资料根据流量观测资料(zlio)(zlio)(zlio)(zlio)推算设计流量推算设计流量推算设计流量推算设计流量一、适线法的步骤一、适线法的步骤将审核过的水文将审核过的水文(shuwn)(shuwn)资料按递减顺序排列，计算各随机资料按递减顺序排列，计算各随机变量的经验频率，并点绘于概率格纸上。变量的经验频率，并点绘于概率格纸上。计算统计参数：均值、计算统计参数

5、：均值、CVCV，假定，假定CS=m CVCS=m CV，在我国一般取，在我国一般取 m=2m=24 4。确定线型，根据均值、确定线型，根据均值、CSCS、PiPi查表计算确定理论频率曲线的纵查表计算确定理论频率曲线的纵坐标，绘制理论频率曲线。坐标，绘制理论频率曲线。观察理论频率曲线与经验频率曲线的符合程度，反复调整统计观察理论频率曲线与经验频率曲线的符合程度，反复调整统计参数，直到两者符合得最好为止，即可确定统计参数均值、参数，直到两者符合得最好为止，即可确定统计参数均值、CVCV和和CSCS的采用值及采用的理论频率曲线。的采用值及采用的理论频率曲线。2023/2/275第4页/共62页第五

6、页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测根据流量观测根据流量观测根据流量观测(gunc)(gunc)(gunc)(gunc)资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量任务一：现在需要在湘江支流潇水某兰花镇附近建设一座中型桥梁。根据规范的要求，该水库(shuk)设计标准之一是：能够抵御五十年一遇的洪水。你作为设计人员，该如何完成任务？2023/2/2761、来到潇水建桥地点河流断面附近水文站，索要或者购买建站以来的水文特别是洪水数据。你特别幸运，水文站对你很友好，将建站以来供24年（1980年2003年）的数据都提供给你了。2、分析(fnx)这些数据的准确

7、性、一致性与代表性3、频率计算（水文频率计算适线法），见下表。均值为：5084m3/s，Cv0.4。第5页/共62页第六页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量2023/2/277年份最大洪峰流量 Qm（m3/s）序号由大到小排列的Qm（m3/s）模比系数KiKi-1（Ki-1）2累积频率1234567819701971197219731974197519761977197819791980198119821983198419851986

8、19871988198919901991199219937170426035509220432056504620953038403190362070301910735052402660355021507260496031704650400091101234567891011121314151617181920212223249530922091107350726071707030565052404960465046204320426040003840362035503550319031702660215019101.87 1.81 1.79 1.45 1.43 1.41 1.38 1.11 1

9、.03 0.98 0.91 0.91 0.85 0.84 0.79 0.76 0.71 0.70 0.70 0.63 0.62 0.52 0.42 0.380.87 0.81 0.79 0.45 0.43 0.41 0.38 0.11 0.03-0.02-0.09-0.09-0.15-0.16-0.21-0.24-0.29-0.30-0.30-0.37-0.38-0.48-0.58-0.620.76 0.66 0.63 0.20 0.18 0.17 0.15 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.03 0.05 0.06 0.08 0.09 0.09 0.14 0.1

10、4 0.23 0.33 0.394812162024283236404448525660646872768084889296第6页/共62页第七页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量根据流量根据流量根据流量(liling)(liling)(liling)(liling)观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量(liling)(liling)(liling)(liling)按照初始计算值绘出相应的理论频率按照初始计算值绘出相应的理论频率(pnl)曲线，如下图。曲线，如下图。2023/2/278由图可知：上、下部拟合(nh)不佳，需顺时针旋转

11、，即增大Cv第7页/共62页第八页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测根据流量观测根据流量观测根据流量观测(gunc)(gunc)(gunc)(gunc)资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量调整调整(tiozhng)(tiozhng)参数：第二次配线，均值参数：第二次配线，均值50845084、CvCv0.50.5、Cs=0.8Cs=0.8，曲线较为平坦，底部拟合不够好；，曲线较为平坦，底部拟合不够好；第三次配线，均值第三次配线，均值50845084，CvCv0.50.5、Cs=1.5Cs=1.5，见下图。，见下图。2023/2/279设计洪峰流

12、量推求(tuqi)：T=50年，P=2%，查图得出相应洪峰流量为12000m3/s。第8页/共62页第九页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量二、资料中特大值的处理（特大洪水处理）特大洪水：在实测期、调查期或者文献考证期内，流量显著大的洪水称为特大洪水。特大洪水可以出现(chxin)在实测期、调查期或者文献考证期，出现(chxin)在调查期或者文献考证期的特大洪水往往是不连续的，因此不能与一般洪水同等对待，需要进行单独处理，即所谓的特大

13、值处理。2023/2/2710第9页/共62页第十页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量三、为什么要考虑特大洪水目前我们所掌握的样本系列不长,系列愈短,抽样误差愈大,若用于推求千年一遇、万年一遇的稀遇洪水,根据就很不足。如果能调查到 N年(Nn)中的特大洪水,就相当于把 n年资料展延到了 N年,提高了系列的代表性,使计算成果更加合理、准确。等于在频率曲线的上端(shndun)增加了一个控制点。2023/2/2711第10页/共62页第十

14、一页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测根据流量观测根据流量观测根据流量观测(gunc)(gunc)(gunc)(gunc)资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量三、为什么要考虑特大洪水1955 年规划河北省黄壁庄水库，有1919-1955 年期间20年实测洪水资料，推求千年一遇设计洪峰流量Qm=7500m3/s。1956 年发生了一次洪峰流量为13100m3/s 的特大洪水，显然原设计成果(chnggu)值得怀疑。通过调查，1794、1853、1917 和1939 年出现4次特大洪水，同时将1956 年洪水和历史调查洪水作为特大值处理，千年一遇设

15、计洪峰Qm=22600m3/s。1963 年又发生了一次大洪水，洪峰流量为12000m3/s，若将其作为特大洪水也加入样本，得千年一遇设计洪峰流量Qm=23500m3/s。这次计算的洪峰流量只变化了4%，显然设计值已趋于稳定。2023/2/2712第11页/共62页第十二页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算(tu sun)(tu sun)(tu sun)(tu sun)设计流量设计流量设计流量设计流量特大值处理时，目前国内有独立样本法和统一样本法两种方法(fngf)。资料条件：设有a年特大洪峰流量资料Qm

16、i（i1，2，a），其中可能有项实测大洪水；n年实测洪峰流量资料Qmj（j1，2，n）。2023/2/2713假设：N历史调查期年数；n实测系列的年数；为n年中的特大洪水项数；a为N年中能够确定排位的特大洪水项数(含资料(zlio)内特大洪水项)；m为实测系列在n中由大到小排列的序号，m+1，+2，.，n；Pm实测系列第m项的经验频率；PM特大洪水第M序号的经验频率，M1，2，.，a。第12页/共62页第十三页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算(tu sun)(tu sun)(tu sun)(tu sun

17、)设计流量设计流量设计流量设计流量2023/2/2714第13页/共62页第十四页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量2023/2/27151.独立样本法把包括历史洪水的长系列(N年)和实测的短系列(n年)看作是从总体中随机(suj)抽取的两个独立样本，各项洪峰值可在各自所在系列中排位。因为两个样本来自同一总体，符合同一概率分布，故适线时仍可把经验点据绘在一起，共同适线。第14页/共62页第十五页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.

18、1 根据流量根据流量根据流量根据流量(liling)(liling)(liling)(liling)观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量(liling)(liling)(liling)(liling)2023/2/2716xP(%)100第15页/共62页第十六页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测资料根据流量观测资料根据流量观测资料根据流量观测资料(zlio)(zlio)(zlio)(zlio)推算设计流量推算设计流量推算设计流量推算设计流量2023/2/2717【例】某水库坝址处具有1968 1995 年共28年实测洪峰流量资

19、料,通过历史洪水调查得知,1925 年发生过一次大洪水，坝址洪峰流量6100m/s，实测系列(xli)中1991 年为自1925 年以来的第二大洪水,洪峰流量4900m3/s。按独立样本法计算经验频率。历史调查(dioch)洪水的重现期为N=1995-1925+1=71 年实测洪水样本容量n=1995-1968+1=28 年第16页/共62页第十七页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测资料根据流量观测资料根据流量观测资料根据流量观测资料(zlio)(zlio)(zlio)(zlio)推算设计流量推算设计流量推算设计流量推算设计流量2023/2/27182.统一样本法将实测一

20、般洪水系列与特大值系列共同组成一个(y)不连序系列作为代表总体的样本，不连序系列的各项可在调查期限N年内统一排位。特大洪水的经验频率为：第17页/共62页第十八页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量2023/2/2719实测系列中其余的(n-l)项,假定均匀地分布(fnb)在第a项频率以外的范围内,即1-Pma。先将nl项在01内计算经验频率：第18页/共62页第十九页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测根据流量观测

21、根据流量观测根据流量观测(gunc)(gunc)(gunc)(gunc)资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量2023/2/2720第19页/共62页第二十页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量2023/2/2721上述两种方法，我国目前都在使用。一般说，独立样本(yngbn)法把特大洪水与实测一般洪水视为相互独立的，这在理论上有些不合理，但比较简单，在特大洪水排位可能有错漏时，因不相互影响，这方面讲是比较合适

22、的。当特大洪水排位比较准确时，理论上说，用统一样本(yngbn)法更好一些。第20页/共62页第二十一页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量2023/2/2722算例：某站自19351972年的38年中，有5年因战争缺测，其中1949年为最大，并考证应从实测(shc)系列中抽出作为特大值处理。另外，查明自1903年以来的70年间，为首的三次大洪水，其大小排位为1921、1949、1903年，并能判断在这70年间不会遗漏掉比1903年更大

23、的洪水。同时，还调查到在1903年以前，还有三次大于1921年的特大洪水，其序位是1867、1852、1832年，但因年代久远，小于1921年洪水则无法查清。试分别用独立样本法和统一样本法估算各项洪水的经验频率。第21页/共62页第二十二页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量2023/2/2723独立(dl)样本法 18521852年年18321832年年19211921年年18671867年年解：据调查解：据调查(dio ch)(di

24、o ch)从从1832183219721972年，调查年，调查(dio ch)(dio ch)期期N2N2141141年年第22页/共62页第二十三页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测根据流量观测根据流量观测根据流量观测(gunc)(gunc)(gunc)(gunc)资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量资料推算设计流量2023/2/2724独立(dl)样本法19491949年年19031903年年19211921年年 已被抽到上面已被抽到上面(shng min)(shng min)排序排序据调查期从据调查期从1903190319721972，有调查期，有调查期

25、N N1 17070年年 第23页/共62页第二十四页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测资料根据流量观测资料根据流量观测资料根据流量观测资料(zlio)(zlio)(zlio)(zlio)推算设计流量推算设计流量推算设计流量推算设计流量2023/2/2725独立(dl)样本法19401940年年19681968年年19491949年年 已被抽到上面已被抽到上面(shng min)(shng min)排序排序另外，实测期另外，实测期n n3333年年.第24页/共62页第二十五页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gn

26、j)流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量流量观测资料推算设计流量2023/2/2726统一(tngy)样本法 18521852年年18321832年年19211921年年18671867年年解：据调查解：据调查(dio ch)(dio ch)从从1832183219721972年，调查年，调查(dio ch)(dio ch)期期N2N2141141年年第25页/共62页第二十六页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量根据流量根据流量根据流量(liling)(liling)(liling)(liling)观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观

27、测资料推算设计流量观测资料推算设计流量(liling)(liling)(liling)(liling)2023/2/2727据调查据调查(dio ch)(dio ch)期从期从1903190319721972，有调查，有调查(dio(dio ch)ch)期期N1N17070年年 统一(tngy)样本法第26页/共62页第二十七页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量根据流量根据流量根据流量(liling)(liling)(liling)(liling)观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量(liling)(liling)(liling)(

28、liling)2023/2/2728另外另外(ln wi)(ln wi)，实测，实测期期n n3333年年统一(tngy)样本法.第27页/共62页第二十八页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算(tu sun)(tu sun)(tu sun)(tu sun)设计流量设计流量设计流量设计流量2023/2/2729第28页/共62页第二十九页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算根据流量观测资料推算(tu sun)(tu sun)(tu sun)

29、(tu sun)设计流量设计流量设计流量设计流量2023/2/2730对于一个(y)不连续系列，若在调查期 N年内，有 a个特大值，其中 l个发生在实测期 n年内，假定（N-a）年内流量的均值及分布规律与（n-l）年内的分布规律相同。则：第29页/共62页第三十页，共62页。4.1 4.1 4.1 4.1 根据流量根据流量根据流量根据流量(liling)(liling)(liling)(liling)观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量观测资料推算设计流量(liling)(liling)(liling)(liling)对于(duy)不连续的年最大流量系列，其统计参数的最

30、后确定，仍是应用适线法最适宜。以上计算的均值和变差系数，作为初试值。适线法的基本步骤与连续系列相同。2023/2/2731第30页/共62页第三十一页，共62页。4.2 4.2 4.2 4.2 根据地区经验公式根据地区经验公式根据地区经验公式根据地区经验公式(gngsh)(gngsh)(gngsh)(gngsh)推算设计流量推算设计流量推算设计流量推算设计流量1979年4月，在交通部公路(gngl)规划设计院主持下，28个省(自治区)的交通厅和3个部属设计院参加，根据全国1785 个水文站的观测资料，2198 站年的历史洪水调查资料，制定了我国公路(gngl)大中桥流量经验公式汇总报告。报告中

31、把全国分为111个分区，分区图见图4-2-1。制定了3个表即：全国水文分区流量计算参数表全国水文分区Cv值表全国水文分区CSCv经验关系表2023/2/2732第31页/共62页第三十二页，共62页。4.2 4.2 4.2 4.2 根据地区经验公式推算设计根据地区经验公式推算设计根据地区经验公式推算设计根据地区经验公式推算设计(shj)(shj)(shj)(shj)流量流量流量流量全国(qunu)水文分区流量计算参数表2023/2/2733第32页/共62页第三十三页，共62页。4.2 4.2 4.2 4.2 根据地区根据地区根据地区根据地区(dq)(dq)(dq)(dq)经验公式推算设计流量

32、经验公式推算设计流量经验公式推算设计流量经验公式推算设计流量一、全国水文分区(fnq)流量计算参数表2023/2/2734第33页/共62页第三十四页，共62页。4.2 4.2 4.2 4.2 根据根据根据根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)地区经验公式推算设计流量地区经验公式推算设计流量地区经验公式推算设计流量地区经验公式推算设计流量二、全国水文(shuwn)分区Cv值表2023/2/2735第34页/共62页第三十五页，共62页。4.2 4.2 4.2 4.2 根据地区根据地区根据地区根据地区(dq)(dq)(dq)(dq)经验公式推算设计流量经验公式推算设计流量经验公式推算设计流

33、量经验公式推算设计流量三、全国(qunu)水文分区CSCv值表2023/2/2736第35页/共62页第三十六页，共62页。4.2 4.2 4.2 4.2 根据地区经验公式推算根据地区经验公式推算根据地区经验公式推算根据地区经验公式推算(tu sun)(tu sun)(tu sun)(tu sun)设计流量设计流量设计流量设计流量四、以上(yshng)各表的使用五、使用范围(fnwi)一般用于流域面积F小于50000km2 的中等流域的桥位。首先在地图上勾绘出桥位以上的流域面积F，视流域大部分在哪一分区中(图4-2-1)，就可采用该分区公式。2023/2/2737第36页/共62页第三十七页，

34、共62页。4.2 4.2 4.2 4.2 根据地区经验公式根据地区经验公式根据地区经验公式根据地区经验公式(gngsh)(gngsh)(gngsh)(gngsh)推算设计流量推算设计流量推算设计流量推算设计流量2023/2/2738第37页/共62页第三十八页，共62页。习题习题(xt)(xt)作业作业1 1.2.在陕北窟野河区，桥位上游流域面积为250Km2，计算其桥位断面(dun min)Q5%的流量。2023/2/2739第38页/共62页第三十九页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式公路沿线跨越的小河、溪流、沟壑等都是属于小流域。小流域洪

35、水暴涨暴落，历时短，很少能留下明显的痕迹，往往又不会引起人们的注意，难以调查到较为可靠的历史洪水资料(zlio)，且一般没有水文站的观测资料(zlio)。实际工作中小流域河流上的桥梁和涵洞及路基排水系统的设计，一般由暴雨资料(zlio)来推求。流量计算多采用推理公式或经验公式。2023/2/2740第39页/共62页第四十页，共62页。4.3 4.3 推理公式推理公式(gngsh)(gngsh)和经验和经验公式公式(gngsh)(gngsh)（一）概述某一设计频率的洪水流量(liling)计算，根据资料类型的不同，一般有两种主要方法：1、如果有直接观测的当地流量(liling)的多年资料（附近

36、有水文站而且观测多年），可以根据流量(liling)资料来推求；2、没有直接观测的多年资料，但是有当地以上流域的暴雨资料以及暴雨与流量(liling)之间的关系函数知识，那可以利用设计暴雨资料来推求设计洪水流量(liling)（推理公式法、经验公式法）。2023/2/2741第40页/共62页第四十一页，共62页。4.3 4.3 推理公式推理公式(gngsh)(gngsh)和经验和经验公式公式(gngsh)(gngsh)（二）产汇流模型1、产流过程：降雨扣除损失(snsh)后形成净雨，从降雨到净雨的过程为产流过程。2、汇流过程：坡面出现径流以后，从流域各处汇集到流域出口河流断面的过程。3、汇流

37、时间：从流域最远点到出口断面的时间，用表示。4、假设：1）同频率的暴雨产生同频率的洪水；2）在流域上降雨强度是均匀的；3）洪峰流量（在同样降雨强度下）与集雨面积成正比。2023/2/2742第41页/共62页第四十二页，共62页。4.3 4.3 推理公式推理公式(gngsh)(gngsh)和经验和经验公式公式(gngsh)(gngsh)由暴雨资料推求设计洪峰是以降雨形成洪水的理论为由暴雨资料推求设计洪峰是以降雨形成洪水的理论为基础的。按照暴雨洪峰的形成过程，推求设计峰可分三步基础的。按照暴雨洪峰的形成过程，推求设计峰可分三步进行进行(jnxng)(jnxng)：推求设计暴雨，求不同历时指定频率

38、的设计雨量及暴雨推求设计暴雨，求不同历时指定频率的设计雨量及暴雨过程；过程；推求设计净雨，设计暴雨扣除损失就是设计净雨；推求设计净雨，设计暴雨扣除损失就是设计净雨；推求设计洪水，对设计净雨进行推求设计洪水，对设计净雨进行(jnxng)(jnxng)汇流计算，得汇流计算，得流域出口断面的设计洪水。流域出口断面的设计洪水。2023/2/2743第42页/共62页第四十三页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式水文(shuwn)循环流域(liy)汇流2023/2/2744第43页/共62页第四十四页，共62页。4.3 4.3 推理公式推理公式(gngsh

39、)(gngsh)和经验和经验公式公式(gngsh)(gngsh)一、基本概念 暴雨强度公式：暴雨强度、历时暴雨强度公式：暴雨强度、历时(l sh)(l sh)及累积频率三者关系的数学及累积频率三者关系的数学模型模型i if(tf(t，P)P)，称为暴雨强度公式。它用以反映实测点雨量资料的暴雨特性，称为暴雨强度公式。它用以反映实测点雨量资料的暴雨特性，也是一种地区性较强的经验公式。也是一种地区性较强的经验公式。i i时段平均暴雨强度；时段平均暴雨强度；Sp Sp雨力，相当于雨力，相当于t=1h t=1h 的平均雨强，的平均雨强，mm/hmm/h；n n降雨递减系数，降雨递减系数，t1ht1h时时

40、n=n1,6h t1hn=n1,6h t1h时时n=n2,t6hn=n2,t6h时时n=n3n=n32023/2/2745第44页/共62页第四十五页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式一、基本概念 暴雨形成洪峰：小流域的特点暴雨形成洪峰：小流域的特点(tdin)(tdin)是面积小、汇流历时短，形成是面积小、汇流历时短，形成洪峰流量最不利情况只是数小时的短历时暴雨。因此可假定暴雨强度在全洪峰流量最不利情况只是数小时的短历时暴雨。因此可假定暴雨强度在全流域内分布均匀，时空分布变化不大，并可利用点雨量资料。产生洪峰流流域内分布均匀，时空分布变化不大

41、，并可利用点雨量资料。产生洪峰流量的主要因素是暴雨强度量的主要因素是暴雨强度I I与流域面积与流域面积F F，设计洪水以，设计洪水以“峰峰”控制，洪峰流控制，洪峰流量计算的计算式可写成：量计算的计算式可写成：K为单位(dnwi)换算系数水文学中，Q、i、F的惯用单位(dnwi)有两类，因此K有两种取值。2023/2/2746第45页/共62页第四十六页，共62页。4.3 4.3 推理公式推理公式(gngsh)(gngsh)和经验和经验公式公式(gngsh)(gngsh)二、推理(tul)公式公式基本(jbn)形式：Qp频率为p%的流量（m3/s）K单位换算系数0.278 频率为p%的平均净雨强

42、度（mm/h）F流域面积（km2）净雨量的推求：净雨量的推求：降雨量乘以洪峰径流系数，以降雨量乘以洪峰径流系数，以表示；表示；降雨量减去雨损（降雨量减去雨损（mm/hmm/h）2023/2/2747第46页/共62页第四十七页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式二、推理(tul)公式公式(gngsh)基本形式：1 1、水科院公式（、水科院公式（19581958年）年）洪峰径流系数，与流域汇流时间、面积、入渗率，降雨衰减系数有关的一参数 K单位换算系数，取0.2782023/2/2748第47页/共62页第四十八页，共62页。4.3 4.3 推理推

43、理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式二、推理(tul)公式2 2、交通部公路、交通部公路(gngl)(gngl)科学研究所公式科学研究所公式（19801980年）年）Qp频率为p%的流量（m3/s）Sp设计频率p%的雨力（mm/h），查图表获得降雨损失参数（mm/h）北方地区：南方地区：2023/2/2749第48页/共62页第四十九页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式三、经验(jngyn)公式公式公式(gngsh)1(gngsh)1Sp、F同前；C、3系数，查表4-3-6。公式2Sp、F同前；地貌系数，查表4-3-5；m、2指数

44、，查表4-3-5。2023/2/2750第49页/共62页第五十页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式四、公式(gngsh)使用范围 交通部制定的推理公式和经验公式：流域面积小于交通部制定的推理公式和经验公式：流域面积小于100km2100km2的小河的小河沟；沟；水科院的推理公式：对于水科院的推理公式：对于(duy)(duy)多雨湿润地区，流域面积一般多雨湿润地区，流域面积一般在在300km2300km2至至500km2500km2以下；干旱地区为以下；干旱地区为100km2100km2至至200km2200km2以下。以下。2023/2/27

45、51第50页/共62页第五十一页，共62页。4.3 4.3 推理公式推理公式(gngsh)(gngsh)和经验和经验公式公式(gngsh)(gngsh)五、公式(gngsh)的应用解：1、求雨力SP 查图4-3-1雨力SP等值线图（P=1%）以桥涵(qiohn)的地理位置（经纬度）查本图，可线性内插。对本图，可在图4-3-4 n值分区图上获得大致的经纬度经度90-100,纬度40。查图得SP=50mm/s2023/2/2752第51页/共62页第五十二页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式 五、公式(gngsh)的应用2、求降雨损失(snsh)参

46、数北方：查表4-3-2，K1、1K1=0.651=0.822023/2/2753第52页/共62页第五十三页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式五、公式(gngsh)的应用3、求流域汇流(huli)时间北方地区：L=13Km，I=8，K3和1通过查表4-3-4获得：甘肃省平原丘陵区山区0.960.620.390.710.710.71汇流时间和系数指数2023/2/2754第53页/共62页第五十四页，共62页。4.3 4.3 推理推理(tul)(tul)公式和经验公公式和经验公式式五、公式(gngsh)的应用4、求暴雨衰减指数n 首先由图4-3-

47、4查n值的分区，得分区为类地区(dq)；然后查表4-3-1 1h=1.83h 6h，取n2=0.762023/2/2755第54页/共62页第五十五页，共62页。4.3 4.3 推理公式推理公式(gngsh)(gngsh)和经验和经验公式公式(gngsh)(gngsh)五、公式(gngsh)的应用SP=50mm/sn=0.76F=95km22023/2/2756第55页/共62页第五十六页，共62页。4.4 4.4 桥位断面设计桥位断面设计(shj)(shj)流量流量水位推算水位推算一、桥位断面设计流量(liling)计算 设计流量往往是利用水文站观测资料或洪水调查资料推算，其流量是根据水文站

48、的观流断面或桥位附近的形态断面计算而得，因而需要换算到桥位断面。1、如果(rgu)水文站测流断面或形态断面距离桥位断面很近，流域面积相差不超过5%时，则推算的设计流量可以不必换算，而直接作为桥位断面的设计流量。2023/2/2757第56页/共62页第五十七页，共62页。4.4 4.4 桥位断面设计流量水位桥位断面设计流量水位(shuwi)(shuwi)推算推算一、桥位断面设计流量(liling)计算 2、如果距离桥位较远，则应进行换算(hun sun)。当流域面积相差不超过20%时，则按下式下式计算3、当流域面积相差超过20%时，按上式计算的结果误差较大，应结合实际情况，从多方面分析后确定。

49、2023/2/2758第57页/共62页第五十八页，共62页。4.4 4.4 桥位断面设计流量水位桥位断面设计流量水位(shuwi)(shuwi)推算推算二、桥位断面设计水位(shuwi)计算 1.当桥位计算断面与水文断面间的河段顺直，断面规整，河底纵坡均一时，宜按下式绘制(huzh)水文断面的水位流量关系曲线，按水文站设计流量确定设计水位后，利用水面比降推算出桥位计算断面的设计水位。2.当桥位计算断面和水文断面上、下游有卡口、人工建筑物或断面形状和面积相差较大，河底纵坡有明显曲折时，宜按下式用试算法求设计流量时的水面线，推求设计水位。2023/2/2759第58页/共62页第五十九页，共62

50、页。4.4 4.4 桥位断面设计流量桥位断面设计流量(liling)(liling)水位推算水位推算g取9.8m/s22023/2/2760第59页/共62页第六十页，共62页。按上式推求某一流量Q下从下游(xiyu)某控制断面至桥位断面间水面线和绘制桥位断面水位流量关系曲线的具体作法是：从下游(xiyu)某控制河段(即同时知道水位和相应流量的河段，如均匀河段)开始，假定某一流量Q，求得相应的水位H2，即式中的Q和H2，假定一HI/后，便可算出式中右端的值HI，若HI/一HI、(允许误差)，则HI即要推求的HI值；否则，继续迭代计算，直至求得HI。然后，将HI作为上一个河段的H2又可算出上一河