第二节河流与流域武汉大学

1、WUHEE工程水文学工程水文学武汉大学水利水电学院武汉大学水利水电学院WUHEE第八章第八章 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水F第一节第一节 概述概述原因：原因：1. 1. 中小流域常常流量资料不足或代表性差，无法直接用中小流域常常流量资料不足或代表性差，无法直接用流量资料推求设计洪水，需用暴雨资料。流量资料推求设计洪水，需用暴雨资料。2. 2. 人类活动对径流的影响，破坏了洪水资料系列的一致人类活动对径流的影响，破坏了洪水资料系列的一致性。性。3. 3. 为了对比论证设计成果的合理性。为了对比论证设计成果的合理性。4. 4. 无资料地区小流域的设计洪水无资料地区小流域的设计洪水5

2、. 5. 可能最大降水可能最大降水/ /洪水洪水WUHEE主要内容：主要内容：1. 1. 推求设计暴雨。根据实测暴雨资料，用统计分析和典推求设计暴雨。根据实测暴雨资料，用统计分析和典型放大法求得。型放大法求得。2. 2. 推求设计洪水过程线。由求得的设计暴雨，利用产流推求设计洪水过程线。由求得的设计暴雨，利用产流方案推求设计净雨过程，利用流域汇流方案由设计净方案推求设计净雨过程，利用流域汇流方案由设计净雨过程推求设计洪水过程。雨过程推求设计洪水过程。注意：注意： 由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是设计暴由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是设计暴雨与设计洪水是雨与设计洪水是同频率同频率的。但这

3、一假定在很多情况下的。但这一假定在很多情况下并不成立。并不成立。WUHEEF第一节第一节 直接法推求设计面暴雨量直接法推求设计面暴雨量 设计面雨量是指设计断面以上的流域的设计面暴设计面雨量是指设计断面以上的流域的设计面暴雨量。一般有两种计算方法：雨量。一般有两种计算方法：1.1.直接法：直接法：雨量站多、分布较均匀、各站又有长期的同雨量站多、分布较均匀、各站又有长期的同期资料、能求出比较可靠的流域平均面雨量时，就可期资料、能求出比较可靠的流域平均面雨量时，就可直接选取每年指定统计时段的最大面暴雨量，进行频直接选取每年指定统计时段的最大面暴雨量，进行频率计算求得设计面暴雨量。率计算求得设计面暴雨

4、量。2. 2. 间接法：间接法：雨量站稀少、或观测系列甚短，或同期观测雨量站稀少、或观测系列甚短，或同期观测资料很少甚至没有，无法直接求得设计面暴雨量，可资料很少甚至没有，无法直接求得设计面暴雨量，可先求流域中心附近代表站的设计点暴雨量，然后通过先求流域中心附近代表站的设计点暴雨量，然后通过暴雨点面关系，求相应的设计面暴雨量。暴雨点面关系，求相应的设计面暴雨量。WUHEE一、暴雨资料的收集、审查与统计选样一、暴雨资料的收集、审查与统计选样1. 暴雨资料的收集暴雨资料的收集2. 暴雨资料的审查暴雨资料的审查日雨量资料、自记雨量资料、分段雨量资料日雨量资料、自记雨量资料、分段雨量资料可靠性、代表性

5、、一致性。可靠性、代表性、一致性。3. 3. 统计选样统计选样 年最大值法年最大值法WUHEEWUHEE二、面雨量资料的插补展延二、面雨量资料的插补展延三、特大值的处理三、特大值的处理 系列中是否含有特大暴雨直接影响系列的代表性。系列中是否含有特大暴雨直接影响系列的代表性。 一般暴雨变幅不很大，若不出现特大暴雨，统计一般暴雨变幅不很大，若不出现特大暴雨，统计参数均值、参数均值、CvCv往往会偏小，但加入特大暴雨，未作特往往会偏小，但加入特大暴雨，未作特大暴雨处理，又会使统计参数偏大。大暴雨处理，又会使统计参数偏大。WUHEEWUHEE四、面雨量频率计算四、面雨量频率计算适线法：经验频率（期望值

6、公式）、线型（适线法：经验频率（期望值公式）、线型（PP型）。型）。 Cv0.6，Cs3.0Cv；CvIm时，则取时，则取Pap=Im。 上述三种方法中，扩展暴雨过程法用得较多，第上述三种方法中，扩展暴雨过程法用得较多，第一中方法仅适用于湿润地区。同频率法往往误差较一中方法仅适用于湿润地区。同频率法往往误差较大，常出现一些不合理得现象。大，常出现一些不合理得现象。WUHEE 二、产流方案和汇流方案的应用二、产流方案和汇流方案的应用 设计暴雨属于稀遇的大暴雨，往往超过实测暴雨设计暴雨属于稀遇的大暴雨，往往超过实测暴雨很多，在推求设计洪水时，必须外延有关的产流、汇很多，在推求设计洪水时，必须外延有

7、关的产流、汇流方案。流方案。 （一）外延问题（一）外延问题产流方案：产流方案：湿润地区湿润地区常采用降雨径流相关图法，常采用降雨径流相关图法，关系线上部为关系线上部为4545线，外延比较方便。线，外延比较方便。WUHEE 干旱地区干旱地区多采用初损后损法，就需要对有关相关图多采用初损后损法，就需要对有关相关图在外延时必须考虑设计暴雨的雨强因素的影响。在外延时必须考虑设计暴雨的雨强因素的影响。 WUHEE汇流方案汇流方案单位线：单位线： 由单位线的两个假定可知，汇流方案都属于由单位线的两个假定可知，汇流方案都属于“线线性系统性系统”。对于实测暴雨，精度可以满足要求，对于。对于实测暴雨，精度可以满

8、足要求，对于罕见的大暴雨，线性假定可能导致相当大的误差。罕见的大暴雨，线性假定可能导致相当大的误差。 因此必须注意汇流方案在特大暴雨条件下的适用性因此必须注意汇流方案在特大暴雨条件下的适用性。尽量选用实测大洪水资料分析得到的汇流方案（单。尽量选用实测大洪水资料分析得到的汇流方案（单位线），避免外延过远而扩大误差。位线），避免外延过远而扩大误差。 用一般常遇洪水分析得到的单位线推求设计洪水，用一般常遇洪水分析得到的单位线推求设计洪水，与由特大洪水资料分析的单位线推流，成果可能相差与由特大洪水资料分析的单位线推流，成果可能相差很大，其差值可达很大，其差值可达20%左右。左右。WUHEE（二）移用问

9、题（二）移用问题 如果设计流域缺乏实测降雨径流资料，无如果设计流域缺乏实测降雨径流资料，无法直接分析产流、汇流方案，就得解决移用问法直接分析产流、汇流方案，就得解决移用问题。题。 产流方案一般采用分区综合法，如山东水产流方案一般采用分区综合法，如山东水文手册上就有适用于不同地区的文手册上就有适用于不同地区的1414条次降雨径条次降雨径流相关线，供各个分区查用，汇流方案一般采流相关线，供各个分区查用，汇流方案一般采用单位线的综合成果。用单位线的综合成果。WUHEE三、算例三、算例集水面积集水面积341km2，由暴雨资料推求，由暴雨资料推求P=2%的设计洪水。的设计洪水。1. 设计暴雨计算设计暴雨

10、计算 设计暴雨时段采用设计暴雨时段采用1天。首先根据雨量站的实测了，天。首先根据雨量站的实测了，推求推求设计点暴雨量设计点暴雨量，频率计算结果为：，频率计算结果为： 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日设计点暴雨量为日设计点暴雨量为296mm296mm。 通过通过动点动面动点动面的暴雨点面关系图，查得暴雨点面折的暴雨点面关系图，查得暴雨点面折减系数为减系数为0.920.92，则，则P=2%=2%的最大的最大1 1日日面设计暴雨量面设计暴雨量为：为： x面面1 1日日=296=2960.92=0.92=272272mmmm 按该地区的

11、暴雨时程分配，求得设计暴雨过程。按该地区的暴雨时程分配，求得设计暴雨过程。WUHEE2. 2. 设计净雨过程的推求设计净雨过程的推求 用用同频率法同频率法求得设计求得设计Pa=78mm=78mm，本流域，本流域Im=100mm=100mm，所以，所以降雨损失为降雨损失为22mm22mm，可求得设计净雨过程。，可求得设计净雨过程。 分割地面净雨和地下净雨。分割地面净雨和地下净雨。fc=1.5=1.5mm/ /hWUHEE第一时段净雨历时：第一时段净雨历时：tc=7.9/29.961.6h， 地下净雨地下净雨h下下=fctc=1.51.6=2.4mm。WUHEEWUHEE地下径流过程视为等腰三角形出流过程，其总量等于设地下径流过程视为等腰三角形出流过程，其总量等于设计断面径流停止时刻（第计断面径流停止时刻（第1313时段），地下径流过程的底时段），地下径流过程的底长为地面径流底长的