第7章由暴雨资料推求设计洪水改-水文课件.ppt

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1、第一节第一节 概述概述第二节第二节 由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水第三节第三节 小流域设计设计洪水小流域设计设计洪水 第七章第七章 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水第一节第一节 概述概述n n 流量资料不足或代表性差流量资料不足或代表性差 n n 洪水一致性被破坏洪水一致性被破坏 n n 校核流量计算成果校核流量计算成果 n n 无资料地区无资料地区 n n 由由PMP推求推求/PMF暴雨资料推求设计洪水适用条件暴雨资料推求设计洪水适用条件第二节第二节 由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水推求设计雨量；推求设计雨量；拟定设计暴雨过程；拟定设计暴雨过程；由设计暴

2、雨推求设计洪水。由设计暴雨推求设计洪水。有有充充分分长长度度面面雨雨量量资资料料：流流域域点点雨雨量量资资料料充充分分并并可以推求足够长度的流域面平均雨量系列。可以推求足够长度的流域面平均雨量系列。有有充充分分长长度度点点雨雨量量资资料料：少少数数点点雨雨量量资资料料系系列列较较长，但无法推求足够长度流域面平均雨量系列。长，但无法推求足够长度流域面平均雨量系列。点点雨雨量量资资料料缺缺乏乏或或不不足足：点点雨雨量量资资料料长长度度不不足足以以点绘点雨量频率曲线。点绘点雨量频率曲线。P88图图4-6一、设计雨量计算一、设计雨量计算2 2放大方法放大方法 （1）同频率法（常用）；）同频率法（常用）

3、；（2）同倍比法）同倍比法1 1选择典型暴雨过程的原则选择典型暴雨过程的原则 （1）暴暴雨雨强强度度高高、降降水水总总量量大大（接接近近设设计计条条件，放大后变形小）；件，放大后变形小）；（2）降雨过程有足够的代表性）降雨过程有足够的代表性（易出现）；（易出现）；（3）主雨峰偏后、雨量集中）主雨峰偏后、雨量集中（对工程不利）（对工程不利）二、设计暴雨过程拟定二、设计暴雨过程拟定2 2设计设计P Pa a 的推求的推求 扩展暴雨法扩展暴雨法 同频率法同频率法 分析法分析法 典型暴雨法典型暴雨法扩展暴雨法：扩展暴雨法：在统计暴雨资料时在统计暴雨资料时,加加长统计时段以包括前期降雨。例如根据长统计时

4、段以包括前期降雨。例如根据设计需要只统计设计需要只统计7天暴雨天暴雨,但由于要计算但由于要计算Pa,就得在就得在7天暴雨前增添天暴雨前增添30天统计时段天统计时段,得出得出37天的设计暴雨过程天的设计暴雨过程,其中最后其中最后7天核天核心暴雨是用来计算设计洪水的心暴雨是用来计算设计洪水的,前前30天的天的雨量仅用于计算设计雨量仅用于计算设计Pa。分析法：分析法：根据流域水文气象和地根据流域水文气象和地理特性、设计条件、经验分析或查手理特性、设计条件、经验分析或查手册得出设计册得出设计Pa。在湿润地区，当设计。在湿润地区，当设计标准较高时，可取标准较高时，可取PaIm。典型暴雨法：典型暴雨法：如

5、果所采用的实如果所采用的实际典型年降雨量的频率接近设计频际典型年降雨量的频率接近设计频率，可以采用实际前期降雨作为计率，可以采用实际前期降雨作为计算设计算设计Pa的依据。的依据。四、合理性检查四、合理性检查n n面积越大，均值、面积越大，均值、Cv越小越小 n n不同历时的雨量频率曲线在适用范围内不不同历时的雨量频率曲线在适用范围内不相交相交 n n直接法与间接法结果相互比较直接法与间接法结果相互比较 n n与邻近地区特大暴雨比较与邻近地区特大暴雨比较（1）设设计计暴暴雨雨统统计计时时段段：根根据据工工程程要要求求选选择为择为1、3、7天天（2）设设计计雨雨量量：通通过过雨雨量量频频率率分分析

6、析计计算算得得P1p 108.0mm；P3p 182.0mm；P7p270.0mm（3）典典型型雨雨量量：选选择择1955年年一一次次暴暴雨雨过过程程P1D63.2mm；P3D108.5mm；P7D148.6mm1 1设计暴雨计算设计暴雨计算（4）计算同频率放大倍比）计算同频率放大倍比（5）同频率法推求得设计暴雨过程）同频率法推求得设计暴雨过程 日次日次 1 2 3 4 5 6 7 典型暴雨典型暴雨 13.8 6.1 20.0 0.2 0.9 63.2 44.4 放大倍比放大倍比 2.20 2.20 2.20 2.20 1.63 1.71 1.63 设计暴雨设计暴雨 30.4 13.4 44.

7、0 0.4 1.5 108.0 72.4 （1）绘制降雨径流相关图）绘制降雨径流相关图，产流参数：产流参数：Em8.0mm；Im100mm2 2设计净雨推求设计净雨推求（2）分析稳定入渗率：）分析稳定入渗率：fc12mm/d（3）土壤含水量：）土壤含水量：Pa,0100mm Pa,t+10.92PatPtRt（4）由降雨径流相关图查算设计净雨过程）由降雨径流相关图查算设计净雨过程（5）划分地表、地下净雨过程）划分地表、地下净雨过程 日日 1 2 3 4 5 6 7 合计合计 P 30.4 13.4 44.0 0.4 1.5 108.0 72.4 270.1 P a 100 100 100 10

8、0 92.4 86.5 100 h 22.4 5.4 36.0 0 0 87.6 64.4 215.8 h g 12.0 5.4 12.0 0 0 12.0 12.0 53.4 h s 10.4 0 24.0 0 0 75.6 52.4 162.4 地表、地下净雨推求地表、地下净雨推求 （1）分分析析单单位位线线，由由地地表表净净雨雨推推求求地地表表径流过程径流过程Qs；（2）地地下下径径流流过过程程简简化化为为等等腰腰三三角角形形，峰峰位位于于地地表表径径流流停停止止点点。由由地地下下净净雨雨推推求求地地下径流过程下径流过程Qg；（3）地地表表径径流流与与地地下下径径流流相相加加，得得设设计

9、计洪水过程线洪水过程线Qp。3 3推求设计洪水过程推求设计洪水过程Qgii 236/11 i 21.45第三节第三节 小流域设计洪水计算小流域设计洪水计算小流域：小流域：通常指地形平坦时通常指地形平坦时300500平方公平方公里，地形复杂时里，地形复杂时1030平方公里以内的小河平方公里以内的小河小溪。小溪。特点：特点：（1）工程规模小，对洪水的调节）工程规模小，对洪水的调节能力小；（能力小；（2）缺乏水文资料，尤其是流量）缺乏水文资料，尤其是流量资料；（资料；（3）计算方法简单易行，适用无水）计算方法简单易行，适用无水文资料条件。文资料条件。方法：方法：采用由设计暴雨推求设计洪峰的采用由设计

10、暴雨推求设计洪峰的简化方法。简化方法。推理公式法地区经验公式法历史洪水调查分析法综合单位线法地区经验公式地区经验公式 只推求洪峰设计流量，它是建立在某地区和邻近只推求洪峰设计流量，它是建立在某地区和邻近地区的实测洪水和调查洪水资料的基础上，探求地区的实测洪水和调查洪水资料的基础上，探求地区暴雨洪水经验性的规律，使用上有一定的局地区暴雨洪水经验性的规律，使用上有一定的局限性。限性。推导计算公式时，重点分析：推导计算公式时，重点分析：1)1)暴雨强度暴雨强度 2)2)暴雨损失暴雨损失 3)3)流域汇流流域汇流 （二）暴雨公式（二）暴雨公式 1暴雨公式形式暴雨公式形式 暴暴雨雨强强度度 ip与与暴暴

11、雨雨历历时时 t 之之间间的的关关系系称称暴暴雨雨公公式式，水水利部门常用形式为：利部门常用形式为：式中，式中，Sp雨力，单位历时暴雨平均强度，随重现期和地区雨力，单位历时暴雨平均强度，随重现期和地区 而变而变 n暴雨递减指数，随地区和历时而变暴雨递减指数，随地区和历时而变 按雨量表示按雨量表示 2暴雨公式参数推求及综合暴雨公式参数推求及综合 由由雨雨量量历历时时频频率率（Ptp）关关系系转转为为雨雨强强频频率率历时（历时（ipt）关系。）关系。对对有有雨雨量量资资料料站站点点进进行行24小小时时内内各各时时段段（一一般般取取t0.2、0.5、1、3、6、12、24h）雨量频率计算）雨量频率计

12、算由由频频率率曲曲线线查查算算时时段段雨雨量量并并计计算算雨雨强强ipPp/t，（一一般取般取p=5%、2%、1%）对对ip t点点据据配配以以公公式式 iP=SP/tn，按按离离差差最最小小为为原原则则率率定参数定参数Sp和和n（常假定（常假定n不随不随p而变）而变）根根据据多多站站的的参参数数Sp和和n进进行行地地区区综综合合（可可以以是是等等值值线线图图或综合表形式）或综合表形式）（二）设计暴雨过程（二）设计暴雨过程 1同频率过程线同频率过程线 t(h)P(mm)2地区综合暴雨过程线地区综合暴雨过程线 t(h)二、推求设计洪峰流量二、推求设计洪峰流量（一）推理公式法（一）推理公式法 又称

13、为合理化公式又称为合理化公式/半理论半经验公式半理论半经验公式1基本假定基本假定（1）流域产流强度在时间和空间分布均）流域产流强度在时间和空间分布均匀；匀；（2）流域汇流符合线性规律；）流域汇流符合线性规律；（3）流域汇流面积随汇流时间的增加而）流域汇流面积随汇流时间的增加而均匀增加。均匀增加。净雨从流域上某点流到出口断面的时间称净雨从流域上某点流到出口断面的时间称为为汇流时间汇流时间()。流域最远点的净雨流到出口断面的时间称流域最远点的净雨流到出口断面的时间称流域汇流时间流域汇流时间m，具有相同汇流时间的各点连线称为具有相同汇流时间的各点连线称为等流时等流时线，线，相邻两条等流时线间的面积称

14、为相邻两条等流时线间的面积称为共时径流共时径流面积或等流时面积面积或等流时面积，径流开始产生到径流终止所经历的时间，径流开始产生到径流终止所经历的时间，称为产流历时（净雨历时）称为产流历时（净雨历时）。雨强过程线和入渗过程线所包围的面积雨强过程线和入渗过程线所包围的面积h称称为总净雨深或净流量。为总净雨深或净流量。2推理公式的导出推理公式的导出 得：得：Qm 0.278 rF tc Qm 0.278 rtcFtc tc 用平均雨强表示用平均雨强表示 Qm 0.278（i）F tc Qm 0.278（itc）Ftctc F F Ftc tc o 消除消除Ftc Qm 0.278（i）F tc t

15、c 代入得代入得 tc tc 暴雨公式暴雨公式设计洪峰设计洪峰Qm采用试算或图解法联立求解。采用试算或图解法联立求解。（二）经验公式法（二）经验公式法 1设计洪峰单因素公式设计洪峰单因素公式 QpCpFn 2设计洪峰多因素公式设计洪峰多因素公式 3洪峰统计参数经验公式洪峰统计参数经验公式 QC F n Cvf（F）Csk Cv C、Cv、k具具有有地地理理分分布布规规律律，可可根根据据有有资资料料流流域域实实测测资资料料分分析析参参数数勾勾绘绘参参数数等等值值线线图或制作综合参数表以供无资料流域查用。图或制作综合参数表以供无资料流域查用。三、推求设计流量过程 1综合时段单位线法综合时段单位线法 2综合瞬时单位线法综合瞬时单位线法 综合瞬时单位线法推求设计洪水过综合瞬时单位线法推求设计洪水过程程通过地区综合关系得到单位线要素，从而求得单位线，进而推求设计洪水过程。综合瞬时单位线法的基本要素：综合瞬时单位线法的基本要素：m1,m2,n,k习题4-7