由暴雨推求设计洪水

1、工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水第第8章章 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水重重 点点工程水文学工程水文学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 概述概述第二节第二节 直接法推求设计面暴雨量直接法推求设计面暴雨量第三节第三节 间接法推求设计面暴雨量间接法推求设计面暴雨量第四节第四节 设计暴雨时空分配的计算设计暴雨时空分配的计算第五节第五节 由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算目目 录录工程水文学工程水文学由

2、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 概概 述述一、问题的提出一、问题的提出工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水在中小流域上兴建水利工程时，经常遇到在中小流域上兴建水利工程时，经常遇到实测洪水资料不足或缺乏实测洪水资料不足或缺乏的情况的情况。由于小流域上发生的洪水无论在时间上或空间上随机性比。由于小流域上发生的洪水无论在时间上或空间上随机性比较明显，很难利用上下游、干支流或邻近流域的资料来插补展延系较明显，很难利用上下游、干支流或邻近流域的资料来插补展延系列以弥补资料的不足。因此，列以弥补资料的不足。因此，需要用暴雨资料来推求设计洪水需要用暴雨资料

3、来推求设计洪水由于由于人类活动的影响人类活动的影响，使径流形成的条件发生了显著的改变，使径流形成的条件发生了显著的改变，破坏破坏了洪水资料系列的一致性了洪水资料系列的一致性，就需要对逐年洪水资料进行修正，还原，就需要对逐年洪水资料进行修正，还原到同一水平。由于工作量大，且还原后资料的精度不高，因此可以到同一水平。由于工作量大，且还原后资料的精度不高，因此可以通过暴雨资料，用人类活动后新的径流形成条件来推求设计洪水通过暴雨资料，用人类活动后新的径流形成条件来推求设计洪水即使具有长期实测洪水资料的流域，必要时也需要由暴雨资料推求即使具有长期实测洪水资料的流域，必要时也需要由暴雨资料推求设计洪水，来

4、校核用流量资料推求的成果，设计洪水，来校核用流量资料推求的成果，以便多种方法互相验证以便多种方法互相验证,合理选定合理选定可能最大洪水和无资料小流域设计洪水可能最大洪水和无资料小流域设计洪水常用暴雨资料推求常用暴雨资料推求第一节第一节 概概 述述Go工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水推求设计暴雨：推求设计暴雨：根据实测暴雨资料，用频率分析法推求不同历时指定根据实测暴雨资料，用频率分析法推求不同历时指定频率的频率的设计雨量设计雨量，再用典型放大法推求，再用典型放大法推求设计暴雨过程设计暴雨过程推求设计净雨：推求设计净雨：根据实测暴雨洪水资料，利用径流形成的基本原理，

5、根据实测暴雨洪水资料，利用径流形成的基本原理，拟定产流方案，用成因分析法推求设计净雨拟定产流方案，用成因分析法推求设计净雨推求设计洪水：推求设计洪水：根据实测暴雨洪水资料，利用汇流的概念拟定汇流方根据实测暴雨洪水资料，利用汇流的概念拟定汇流方案，并对设计净雨进行汇流计算，即得流域出口断面的设计洪水过程案，并对设计净雨进行汇流计算，即得流域出口断面的设计洪水过程二、主要内容二、主要内容第一节第一节 概概 述述Go工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 洪水与暴雨同频率洪水与暴雨同频率：关于设计暴雨，一些研究成果表明，：关于设计暴雨，一些研究成果表明，对于比较大的洪水，大

6、体上可以认为某一频率的暴雨将形对于比较大的洪水，大体上可以认为某一频率的暴雨将形成同一频率的洪水，即假定暴雨与洪水同频率。因此，推成同一频率的洪水，即假定暴雨与洪水同频率。因此，推求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨三、基本假设三、基本假设第一节第一节 概概 述述工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水暴雨资料充分时设计暴雨的推求：面暴雨的计算暴雨资料充分时设计暴雨的推求：面暴雨的计算暴雨资料不足时设计暴雨的推求：点暴雨的计算、点暴雨与面暴雨暴雨资料不足时设计暴雨的推求：点暴雨的计算、点暴雨与面暴雨的转换的转换暴雨资料缺乏时设

7、计暴雨的推求：推理公式法暴雨资料缺乏时设计暴雨的推求：推理公式法四、计算方法四、计算方法第一节第一节 概概 述述Go工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水条件：流域上雨量站较多，分布均匀，且具有同期条件：流域上雨量站较多，分布均匀，且具有同期观测资料，可以得到一个长期的观测资料，可以得到一个长期的年最大面平均暴雨年最大面平均暴雨系列系列内容：设计暴雨的计算包括内容：设计暴雨的计算包括设计暴雨量及其在时间设计暴雨量及其在时间上的分配过程上的分配过程。推求设计洪水量所需要的设计暴雨。推求设计洪水量所需要的设计暴雨量是指设计条件下的流域平均暴雨量，即设计面暴量是指设计条件下

8、的流域平均暴雨量，即设计面暴雨量雨量计算方法：计算方法：直接计算和间接计算直接计算和间接计算工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 暴雨资料主要向水文、气象部门刊印的暴雨资料主要向水文、气象部门刊印的水文年鉴水文年鉴、气象月报、气象月报收集；收集；也可在主管部门的网站查阅；也可收集特大暴雨图集和特大暴雨的调查资也可在主管部门的网站查阅；也可收集特大暴雨图集和特大暴雨的调查资料料雨资料的审查仍然是三个方面：可靠性审查、一致性审查和代表性审查雨资料的审查仍然是三个方面：可靠性审查、一致性审查和代表性审查 一、一、 暴雨资料的收集、审查和统计选样暴雨资料的收集、审查和统计选

9、样工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 设计历时的长短与当地暴雨特性、流域大小、水库调蓄能力与调洪设计历时的长短与当地暴雨特性、流域大小、水库调蓄能力与调洪方式有关，一般选取方式有关，一般选取6h、12h、1d、3d、7d、10d、15d、30d等等 选样方法：固定时段选取选样方法：固定时段选取年最大值法年最大值法。但对面雨量选样时，面雨量。但对面雨量选样时，面雨量的最大值必须在的最大值必须在流域面平均雨量过程中挑选流域面平均雨量过程中挑选，而不可将各面雨量站的年最而不可将各面雨量站的年最大值加起来作为年最大面雨量大值加起来作为年最大面雨量 。即先根据流域内各站点的

10、点雨量，按一。即先根据流域内各站点的点雨量，按一定的方法（如算数平均法、泰森多边形法或等雨量线法）求出每年各次大定的方法（如算数平均法、泰森多边形法或等雨量线法）求出每年各次大暴雨的面雨量过程，然后再按独立选样原则，统计逐年不同时段的年最大暴雨的面雨量过程，然后再按独立选样原则，统计逐年不同时段的年最大面雨量面雨量工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水（1）面雨量计算：）面雨量计算：平均值法：平均值法：(5.3+0+0.2)/3=1.8（2）统计逐年不）统计逐年不同时段的年最大同时段的年最大面雨量：面雨量：1日、日、 3日、日、 7日、日、 15日、日、 30日、日、

11、工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水选择参证流域的面雨量资料，作相关展延。利用近期的多站平均雨选择参证流域的面雨量资料，作相关展延。利用近期的多站平均雨量量x多多与少站平均雨量与少站平均雨量x少少建立关系建立关系实测特大暴雨的处理（通过历史洪水考证间接得到）实测特大暴雨的处理（通过历史洪水考证间接得到）二、二、 面雨量资料的插补延长面雨量资料的插补延长工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 暴雨资料系列的代表性与系列中是否包含有特大暴雨有直接关系。暴雨资料系列的代表性与系列中是否包含有特大暴雨有直接关系。一般暴雨变幅不很大，一般暴雨变幅不很

12、大，若不出现特大暴雨，统计参数若不出现特大暴雨，统计参数 、CV往往偏小往往偏小。若。若在短期资料系列中，一旦出现一个罕见特大暴雨，就可使原频率计算成在短期资料系列中，一旦出现一个罕见特大暴雨，就可使原频率计算成果完全改观果完全改观 判断大暴雨资料是否属于特大值，一般可从经验频率点据偏离频率判断大暴雨资料是否属于特大值，一般可从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数曲线的程度、模比系数K的大小、暴雨量级在地区上是否很突出，以及的大小、暴雨量级在地区上是否很突出，以及论证暴雨的重现期等方面进行分析判断论证暴雨的重现期等方面进行分析判断特大值处理的关键是确定特大值处理的关键是确定重现期重现期。由

13、于历史暴雨无法直接考证，特。由于历史暴雨无法直接考证，特大暴雨的重现期只能通过小河洪水调查，并结合当地历史文献有关灾情大暴雨的重现期只能通过小河洪水调查，并结合当地历史文献有关灾情资料的记载分析估计。一般认为，当流域面积较小时，资料的记载分析估计。一般认为，当流域面积较小时，流域平均雨量的流域平均雨量的重现期与相应洪水的重现期相近重现期与相应洪水的重现期相近三、三、 特大暴雨的处理特大暴雨的处理 工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水三、三、 特大暴雨的处理特大暴雨的处理 工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水上节回顾 暴雨资料推求设计洪水的

14、用条件暴雨资料推求设计洪水的用条件 计算原理计算原理 计算方法计算方法工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 各样本系列选定后，即可按照一般程序进行各样本系列选定后，即可按照一般程序进行频率计算，求出各种历时暴雨量的频率曲线。注频率计算，求出各种历时暴雨量的频率曲线。注意特大暴雨的移置和处理意特大暴雨的移置和处理 四、面雨量频率计算四、面雨量频率计算H1dH1dp工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水H1d、H3d、H5d等各种暴雨频率曲线在综合图上不应相交，等各种暴雨频率曲线在综合图上不应相交，且历时越长，总量越大，且历时越长，总量越大，C

15、v越小越小CsCv比值应基本一致，比值应基本一致，25倍倍实际暴雨与邻近地区特大暴雨比较实际暴雨与邻近地区特大暴雨比较五、五、 成果合理性检查成果合理性检查工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水条件：流域面雨量系列不足，不能直接推求设计面雨量过程条件：流域面雨量系列不足，不能直接推求设计面雨量过程 当设计流域雨量站太少当设计流域雨量站太少 虽然站数较多，但观测年限不长虽然站数较多，但观测年限不长 流域太小，根本没有雨量站流域太小，根本没有雨量站在这些情况下，采用面雨量系列进行频率计算的方法不能应用。同在这些情况下，采用面雨量系列进行频率计算的方法不能应用。同时，时，由

16、于相邻站同次暴雨相关性很差，难于用相关法插补展延由于相邻站同次暴雨相关性很差，难于用相关法插补展延，以，以解决资料不足问题，此时多采用间接方法来推求设计面雨量解决资料不足问题，此时多采用间接方法来推求设计面雨量间接方法：先求出间接方法：先求出流域中心处的设计点雨量流域中心处的设计点雨量；然；然后再通过后再通过点雨量和面雨量点雨量和面雨量之间的关系（简称暴雨之间的关系（简称暴雨点面关系），点面关系），间接求得指定频率设计面雨量间接求得指定频率设计面雨量工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水流域中心处的设计点雨量流域中心处的设计点雨量点面关系点面关系指定频率设计面雨量指定

17、频率设计面雨量工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水将将统计参数统计参数、设计值与邻近地区站的成果协调、设计值与邻近地区站的成果协调求出流域内各测站的设计点暴雨星求出流域内各测站的设计点暴雨星，然后绘制设计暴雨量等值线图，然后绘制设计暴雨量等值线图，用地理插值法推求流域冲心站的设汁暴雨量用地理插值法推求流域冲心站的设汁暴雨量 如果在流域形心处或附近有一个具有长期雨量资料的测站，那么可如果在流域形心处或附近有一个具有长期雨量资料的测站，那么可以依据该站点的资料进行频率计算，求得各种历时的设计点暴雨量以依据该站点的资料进行频率计算，求得各种历时的设计点暴雨量与洪峰流量频率

18、计算的方法相似与洪峰流量频率计算的方法相似一、一、 设计点暴雨量的计算设计点暴雨量的计算工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水距离较近时，可直接借用距离较近时，可直接借用邻站某些年份的资料邻站某些年份的资料一般年份，当相邻地区测站雨量相差较大时，可采用邻近各站的平均一般年份，当相邻地区测站雨量相差较大时，可采用邻近各站的平均值插补值插补大水年份，当邻近地区测站较多时，可绘制次暴雨或年最大值等值线大水年份，当邻近地区测站较多时，可绘制次暴雨或年最大值等值线图进行插补图进行插补大水年份缺测用其他方法插补较困难，而邻近地区已出现特大暴雨，大水年份缺测用其他方法插补较困难，而

19、邻近地区已出现特大暴雨，且从气象条件分析有可能发生在本地区时，可移用且从气象条件分析有可能发生在本地区时，可移用该特大暴雨资料该特大暴雨资料。移用时应注意相邻地区气候、地形等条件的差别，作必要的移用时应注意相邻地区气候、地形等条件的差别，作必要的移置订正移置订正，如用均值比修正如用均值比修正如与洪水的洪量关系较好，可建立暴雨和洪水峰或量的相关关系、插如与洪水的洪量关系较好，可建立暴雨和洪水峰或量的相关关系、插补大水年份缺测的暴雨资料补大水年份缺测的暴雨资料工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水在某指定时段的暴雨在某指定时段的暴雨均值均值和和Cv等直线图上等直线图上分别

20、圈出分别圈出设计流域的分水域，并定出流域中心位置，然后读设计流域的分水域，并定出流域中心位置，然后读取流域中心点的均值和取流域中心点的均值和Cv值值暴雨的暴雨的Cs值通常采用值通常采用3.5Cv值，也可根据图集提供值，也可根据图集提供的数据选定的数据选定根据上述根据上述3个统计参数，即可求出设计频率下该时个统计参数，即可求出设计频率下该时段的设计点暴雨值段的设计点暴雨值工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水当流域面积很小时，可直接把当流域面积很小时，可直接把流域中心的设计点雨流域中心的设计点雨量作为流域的设计面雨量量作为流域的设计面雨量对于较大面积的流域，必须研究对于

21、较大面积的流域，必须研究点雨量与面雨量点雨量与面雨量之之间的关系（称暴雨点面关系），进而将设计点雨量间的关系（称暴雨点面关系），进而将设计点雨量转化为设计面雨量。暴雨点面关系的种类转化为设计面雨量。暴雨点面关系的种类定点定面关系定点定面关系动点动面关系动点动面关系二、二、 设计面暴雨量的推求设计面暴雨量的推求工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水定义定义：流域中心点雨量与流域面雨量的关系，因：流域中心点雨量与流域面雨量的关系，因点雨量位置（一般取流点雨量位置（一般取流域中心）和暴雨面积（恒为流域面积）是固定的域中心）和暴雨面积（恒为流域面积）是固定的，故常称定点定面关

22、系，故常称定点定面关系方法方法：为了将雨量站较密的流域获得的定点定面关系移用于雨量站稀少、：为了将雨量站较密的流域获得的定点定面关系移用于雨量站稀少、或缺乏的流域，通常将一个水文分区中或缺乏的流域，通常将一个水文分区中各流域的点面关系进行分析，得各流域的点面关系进行分析，得出该分区综合的定点定面关系出该分区综合的定点定面关系a T F每场暴雨，某历时雨量点面关系不同，可取平均，最好同频。工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水点面折算系数点面折算系数a：流域中心点雨量折算为流域面雨量的系数。它等于历：流域中心点雨量折算为流域面雨量的系数。它等于历时时T的流域面雨量与相应

23、的流域中心点雨量的比值，的流域面雨量与相应的流域中心点雨量的比值，a随所取的暴雨历时随所取的暴雨历时T和流域面积和流域面积F而变化而变化广东、海南、广西、福建等省区大量资料分析表明：定点定面关系广东、海南、广西、福建等省区大量资料分析表明：定点定面关系的地区变化很小，可以在相当大的地区内综合和使用的地区变化很小，可以在相当大的地区内综合和使用00 xxF工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水定义：暴雨中心雨量与各等雨量线所包围面积上的面雨量之间的相关关定义：暴雨中心雨量与各等雨量线所包围面积上的面雨量之间的相关关系，由于点雨量的位置和面雨量的面积随各场暴雨而变动，故称

24、为动点系，由于点雨量的位置和面雨量的面积随各场暴雨而变动，故称为动点动面关系动面关系区别区别：它在形式上与定点定面关系图完全相同，但纵横坐：它在形式上与定点定面关系图完全相同，但纵横坐标的意义却有实质性的差别。作为动点动面关系的标的意义却有实质性的差别。作为动点动面关系的a，实际实际上代表的是某一历时暴雨的等雨量线所包围面积上代表的是某一历时暴雨的等雨量线所包围面积F上的面雨上的面雨量与相应的暴雨中心点雨量之比量与相应的暴雨中心点雨量之比工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水= PF,T/P雨心点雨心点,T地区综合：地区综合：形式上形式上与定点定面关系图与定点定面关系

25、图完全相同，但纵横完全相同，但纵横坐标含义却有实质坐标含义却有实质性区别。性区别。工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水在一个水文分区内选择若干次大暴在一个水文分区内选择若干次大暴雨资料雨资料绘出各场暴雨各种历时的暴雨等雨绘出各场暴雨各种历时的暴雨等雨深线图深线图作出各场暴雨的点面关系作出各场暴雨的点面关系取各场暴雨点面关系的取各场暴雨点面关系的平均线平均线作为作为该区综合的点面关系线该区综合的点面关系线假定设计暴雨的中心一定发生在流域中心假定设计暴雨的中心一定发生在流域中心假定设计流域暴雨的点面关系符合平均的点面关系假定设计流域暴雨的点面关系符合平均的点面关系假定流

26、域周界与设计暴雨的某一等雨深线相重合假定流域周界与设计暴雨的某一等雨深线相重合工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水流域具有充流域具有充 分雨量资料分雨量资料流域具有流域具有 点雨量资料点雨量资料流域点雨量资料流域点雨量资料 不足或缺乏不足或缺乏计算流域计算流域 面平均雨量面平均雨量统计各时段统计各时段 最大面雨量最大面雨量流域雨量流域雨量 点面关系点面关系内插并统计流域中心内插并统计流域中心 时段最大点雨量时段最大点雨量流域各时段设计面雨量流域各时段设计面雨量根据区域综合资料根据区域综合资料 流域中心雨量统计参数流域中心雨量统计参数 mx、Cv、Cs查算流域中心查算

27、流域中心 设计时段点雨量设计时段点雨量点绘流域中心点绘流域中心 点雨量频率曲线点雨量频率曲线点绘时段面雨量点绘时段面雨量频率曲线频率曲线计算流域中心计算流域中心 设计时段点雨量设计时段点雨量地区综合地区综合 动点动面关系动点动面关系三种资料条件下推求流域设计面雨量计算框图三种资料条件下推求流域设计面雨量计算框图工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水第一、考虑所选典型暴雨的分配过程应是设计条件下比较容易发生的；所第一、考虑所选典型暴雨的分配过程应是设计条件下比较容易发生的；所谓比较容易发生，首先是从量上来考虑，即应使谓比较容易发生，首先是从量上来考虑，即应使典型暴雨的雨

28、量接近设计典型暴雨的雨量接近设计暴雨的雨量暴雨的雨量；其次是要使所选典型的；其次是要使所选典型的雨峰个数、主雨峰位置和实际降雨时雨峰个数、主雨峰位置和实际降雨时数是大暴雨中常见的情况数是大暴雨中常见的情况，即这种雨型在大暴雨中出现的次数较多，即这种雨型在大暴雨中出现的次数较多第二、考虑对工程不利的。所谓对工程不利，主要是指两个方面：一是指第二、考虑对工程不利的。所谓对工程不利，主要是指两个方面：一是指雨量比较集中雨量比较集中，例如，例如3d暴雨特别集中在暴雨特别集中在1d等；二是指等；二是指主雨峰比较靠后主雨峰比较靠后，这，这样的降雨分配过程所形成的洪水洪峰较大且出现较迟，对工程安全将是不样的

29、降雨分配过程所形成的洪水洪峰较大且出现较迟，对工程安全将是不利的（该暴雨过程经调洪计算后，其防洪库容较大）利的（该暴雨过程经调洪计算后，其防洪库容较大）一、设计暴雨时程分配的计算一、设计暴雨时程分配的计算工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水从设计流域年最大雨量过程中选择从设计流域年最大雨量过程中选择资料不足时，可选用流域内或附近的点雨量过程资料不足时，可选用流域内或附近的点雨量过程无资料时，可查水文手册或各省暴雨径流查算图表无资料时，可查水文手册或各省暴雨径流查算图表, 选用地区综合概选用地区综合概化的典型暴雨过程化的典型暴雨过程 典型暴雨过程的缩放方法与设计洪水的

30、典型过程缩放计算基本相同，典型暴雨过程的缩放方法与设计洪水的典型过程缩放计算基本相同，一般均采用一般均采用同频率放大法同频率放大法。即先由各历时的设计雨量和典型暴雨过程计。即先由各历时的设计雨量和典型暴雨过程计算各段放大倍比，然后与对应的各时段典型雨量相乘，得设计暴雨在各算各段放大倍比，然后与对应的各时段典型雨量相乘，得设计暴雨在各时段的雨量，此即为推求的设计暴雨过程时段的雨量，此即为推求的设计暴雨过程工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水已知：已知：HT1,P HT2,P HT3,P HT1,D HT2,D HT3,D HD(t)放大倍比放大倍比同频率放大同频率放大

31、工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水某流域各统计历时设计面雨量某流域各统计历时设计面雨量工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水某流域设计暴雨过程计算表某流域设计暴雨过程计算表工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水【例【例】鱼龙溪流域位于某省第二水文分区，试推求鱼龙溪流域位于某省第二水文分区，试推求p=1%p=1%的的设计暴雨过程。设计暴雨过程。解：解：计算计算1 1、6 6、24h24h流域设计雨量，內插出流域设计雨量，內插出3h3h雨量雨量算例二算例二00 xxF工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资

32、料推求设计洪水（101.2101.265.465.4）* *38/10038/100（101.2101.265.465.4）* *62/10062/100工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 水库或梯级水库承担下游防洪任务时，需水库或梯级水库承担下游防洪任务时，需要拟定流域上各分区的洪水过程，因此需要要拟定流域上各分区的洪水过程，因此需要给出设计暴雨在流域上的分布。其计算方法给出设计暴雨在流域上的分布。其计算方法与设计洪水的地区组成计算方法相似与设计洪水的地区组成计算方法相似 在推求防洪断面在推求防洪断面B以上流域的设计暴雨时，必须分成两部分，一部分以上流域的设计暴

33、雨时，必须分成两部分，一部分来自防洪水库来自防洪水库A以上流域的暴雨，另一部分来自以上流域的暴雨，另一部分来自AB区间上的暴雨。实际工区间上的暴雨。实际工作中，一般先对已有实测大暴雨资料的地区组成进行分析，了解暴雨中心作中，一般先对已有实测大暴雨资料的地区组成进行分析，了解暴雨中心经常出现的位置，并统计经常出现的位置，并统计A库以上和区间暴雨所占的比重等，作为选择设库以上和区间暴雨所占的比重等，作为选择设计暴雨地区分布的依据，再从工程规划设计的安全与经济考虑，选定一种计暴雨地区分布的依据，再从工程规划设计的安全与经济考虑，选定一种可能出现且偏于不利的暴雨面分布形式，进行设计暴雨的模拟放大可能出

34、现且偏于不利的暴雨面分布形式，进行设计暴雨的模拟放大 二、二、 设计暴雨的地区分布设计暴雨的地区分布工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水一、一、 由设计暴雨推求设计净雨由设计暴雨推求设计净雨 设计流域到底应选择什么样的产流计算方法，应根据本流域的特点、设计流域到底应选择什么样的产流计算方法，应根据本流域的特点、资料情况、过去的经验和设计上的要求等进行考虑。例如对于南方湿润多资料情况、过去的经验和设计上的要求等进行考虑。例如对于南方湿润多雨地区，多采用雨地区，多采用前期流域蓄水量为参数的降雨径流相关图法前期流域蓄水量为参数的降雨径流相关图法。为了容易向。为了容易向设计

35、条件外延，多采用设计条件外延，多采用蓄满产流模型蓄满产流模型。但也有不少单位应用。但也有不少单位应用初损后损法初损后损法，认为该法能保证设计的精度认为该法能保证设计的精度 流域水文模型流域水文模型 暴雨径流相关图法暴雨径流相关图法 初损后损法初损后损法 缺乏暴雨径流资料时：采用省水文手册等规定的方法。缺乏暴雨径流资料时：采用省水文手册等规定的方法。工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水makWP 设计标准较高，湿润地区：设计标准较高，湿润地区：k1，一般，一般k=0.50.8设计标准较低，特干旱地区：设计标准较低，特干旱地区：k0半干旱半湿润地区：半干旱半湿润地区：k

36、01，黑龙江，黑龙江k0.570.79；陕西省；陕西省0.230.67工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 在统计暴雨资料时，加长在统计暴雨资料时，加长统计历时统计历时，使之包括前期降雨历时在内使之包括前期降雨历时在内。例。例如根据设计暴雨的需要只统计如根据设计暴雨的需要只统计7天暴雨就够了，但是由于要计算设计天暴雨就够了，但是由于要计算设计7天暴天暴雨的雨的Pa,P，统计历时就得往前延长数十天，以便得出一个长达数十天的扩展，统计历时就得往前延长数十天，以便得出一个长达数十天的扩展了的暴雨系列。除对了的暴雨系列。除对7天暴雨系列进行频率计算以求得历时为天暴雨系列进行

37、频率计算以求得历时为7天的设计暴天的设计暴雨量以外，雨量以外， 也对此长历时的暴雨系列进行频率计算，得出长历时的设计暴也对此长历时的暴雨系列进行频率计算，得出长历时的设计暴雨量，选择典型，按同频率放大法分两段雨量，选择典型，按同频率放大法分两段( 7天设计暴雨段及前期降雨段天设计暴雨段及前期降雨段)对对此长历时设计暴雨进行分配，此长历时设计暴雨进行分配， 以以7天设计暴雨以前的逐日雨量计算天设计暴雨以前的逐日雨量计算Pa,P 工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 对于某统计历时，在从实测暴雨资料摘录年最大暴雨量对于某统计历时，在从实测暴雨资料摘录年最大暴雨量X时，时

38、， 还还同时计算同时计算X的前期影响雨量的前期影响雨量Pa，并求出，并求出(X+ Pa)，于是有，于是有X和和(X+ Pa)两两个系列，通过频率计算，个系列，通过频率计算， 由前者求得设计暴雨量由前者求得设计暴雨量Xp， 由后者求得同由后者求得同频率的频率的(x+ Pa)P，则设计暴雨相应的，则设计暴雨相应的Pa,p为两者之差为两者之差(X+Pa)p-xp工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水根据根据Pa,pPa,p和拟定的产流计算方案，便可由设计和拟定的产流计算方案，便可由设计暴雨过程推求设计净雨过程。

39、暴雨过程推求设计净雨过程。3 3、推求设计净雨过程、推求设计净雨过程工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水二、二、 由设计净雨推求设计洪水由设计净雨推求设计洪水拟定地面汇流计算方案。一般采用单位线法作拟定地面汇流计算方案。一般采用单位线法作汇流计算汇流计算按拟定的地面汇流计算方案，将地面净雨过程按拟定的地面汇流计算方案，将地面净雨过程转化为地面径流过程转化为地面径流过程选定地下径流计算方案，确定设计洪水的地下选定地下径流计算方案，确定设计洪水的地下径流过程径流过程将设计地面径流过程与设计地下径流过程叠加，

40、将设计地面径流过程与设计地下径流过程叠加，得设计洪水过程线得设计洪水过程线工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水地面、地下汇流计算方案地面、地下汇流计算方案地面汇流方案：地面汇流方案：有雨洪资料时有雨洪资料时：等流时线法、时段单位线法、瞬时：等流时线法、时段单位线法、瞬时单位线法等。单位线法等。雨洪资料缺乏时雨洪资料缺乏时：综合单位线法、推理公式法、地区：综合单位线法、推理公式法、地区经验公式法等。经验公式法等。地下汇流方案：地下汇流方案：对于设计洪水而言，地面径流是主体，地对于设计洪水而言，地面径流是主体，地下径流相对很小，常常按经验取大洪水的基流作为设下径流相对很

41、小，常常按经验取大洪水的基流作为设计洪水的地下径流，或其它计洪水的地下径流，或其它简化计算方法简化计算方法。工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水三、三、 注意问题注意问题线性假设问题：流域产汇流方案均属于线性假设问题：流域产汇流方案均属于“线性系统线性系统”，当用于罕见，当用于罕见的特大暴雨时线性假定有可能导致相当大的误差，虽然有些人提的特大暴雨时线性假定有可能导致相当大的误差，虽然有些人提出了不少的出了不少的“非线性系统非线性系统”，但内于受到资料所限，这些力案都还，但内于受到资料所限，这些力案都还未得到充分论证未得到充分论证汇流方案问题：汇流方案中，一般常遇洪水

42、分所得出的单位线来推汇流方案问题：汇流方案中，一般常遇洪水分所得出的单位线来推算设计洪水，与由特大洪水资料分析的单位线推流，成果可能相差算设计洪水，与由特大洪水资料分析的单位线推流，成果可能相差很大其差值可达很大其差值可达20左右。如果当地缺乏大洪水资料，只好左右。如果当地缺乏大洪水资料，只好参照参照有关汇流方案非线性处理的方法作适当修正有关汇流方案非线性处理的方法作适当修正，这时需要十分慎重和，这时需要十分慎重和多方论证分析多方论证分析工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水三、三、 注意问题注意问题如果设计流域缺乏实侧降雨径流资料，无法直接如果设计流域缺乏实侧降雨径

43、流资料，无法直接分析产流、汇流方案，就得解决移用问题分析产流、汇流方案，就得解决移用问题产流方案一般采用产流方案一般采用分区综合方法分区综合方法，如山东省水文，如山东省水文手册上就有适用于不同地区的手册上就有适用于不同地区的14条次降雨径流相条次降雨径流相关线，供各个分区查用，汇流方案一般采用关线，供各个分区查用，汇流方案一般采用单位单位线的综合成果线的综合成果工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水例：某流域集水面积例：某流域集水面积F=3360km2，为解决下游灌溉、防洪问，为解决下游灌溉、防洪问题，拟在流域出口处建一大型水库，为此，需要推求该处百题，拟在流域出口处

44、建一大型水库，为此，需要推求该处百年一遇设计洪水年一遇设计洪水思路：根据该流域实测资料情况，不可能由流量资思路：根据该流域实测资料情况，不可能由流量资料直接推求设计洪水。现实可行的途径是采用由料直接推求设计洪水。现实可行的途径是采用由暴暴雨资料推求设计洪水雨资料推求设计洪水工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水该流域降水资料充分，直接按面雨量系列计算该流域降水资料充分，直接按面雨量系列计算1日和日和3日设计面雨量，然后按日设计面雨量，然后按1993年暴雨典型同频率控制放大，得年暴雨典型同频率控制放大，得3 日设计暴雨过程日设计暴雨过程由由5年同期观测的降雨径流资料分析

45、，得出该流域降雨地面径流相关图年同期观测的降雨径流资料分析，得出该流域降雨地面径流相关图（x+Pa）RS。分析得流域平均蓄水容量分析得流域平均蓄水容量WM=100mm，流域蓄水量日消退系数，流域蓄水量日消退系数K=0.95设计设计Pa按按WM用经验法确定。根据当地经验，取用经验法确定。根据当地经验，取r=0.8，故百年一遇设计，故百年一遇设计暴雨得暴雨得Pa,1%=1000.8=80mm根据（根据（x+Pa）RS相关图和设计暴雨得相关图和设计暴雨得Pa,1%，计算设计净雨。，计算设计净雨。 工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪

46、水由暴雨资料推求设计洪水时段时段 t=12h 净雨净雨 （mm） 单位线单位线 （m3/s） 各时段净雨得地面径流过程（各时段净雨得地面径流过程（m3/s） 总地面总地面径流过径流过程程QS （m3/s） 地下径地下径流过程流过程 Qg （m3/s） 设计洪设计洪水水Q （m3/s） 4.0mm 9.0mm 37mm 60mm 30mm (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 4.0 0 0 0 80 80 1 9.0 50 20 0 20 80 100 2 37.0 200 80 45 0 125 80 205 3 0 154 62 180

47、 185 427 80 507 4 60.0 121 48 139 740 0 927 80 1007 5 30.0 90 36 109 570 300 0 1015 80 1095 6 61 24 81 448 1200 150 1903 80 1983 7 40 16 55 333 924 600 1928 80 2008 8 25 10 36 226 726 462 1460 80 1540 9 16 6 23 148 540 363 1080 80 1160 10 9 4 14 93 366 270 747 80 827 11 6 2 8 59 240 183 492 80 572 1

48、2 4 2 5 33 150 120 310 80 390 13 2 1 3 22 96 75 197 80 277 14 0 0 2 15 54 48 119 80 199 0 7 36 27 70 80 150 0 24 18 42 80 122 12 12 24 80 104 0 6 6 80 86 0 0 80 80 合计合计140.0788（合（合10mm）10892 工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水选定地面汇流计算方案：根据选定地面汇流计算方案：根据5年同期降雨径流资料，分析得到年同期降雨径流资料，分析得到9次大暴雨次大暴雨的时段的线。最后按照设计净

49、雨的大小及暴雨中心位置，从中选定用以推的时段的线。最后按照设计净雨的大小及暴雨中心位置，从中选定用以推求设计洪水的求设计洪水的12h10mm单位线，列于表第单位线，列于表第3栏栏计算地面径流过程：根据选定的单位线，按单位线倍比假定，求得各时段计算地面径流过程：根据选定的单位线，按单位线倍比假定，求得各时段地面净于产生的地面径流过程，列于地面净于产生的地面径流过程，列于4-8栏。把同时刻的流量相加，得总栏。把同时刻的流量相加，得总得地面径流过程，如第得地面径流过程，如第9栏栏计算地下径流过程：根据过去实测洪水分析，基流所占比重不大，基流平计算地下径流过程：根据过去实测洪水分析，基流所占比重不大，

50、基流平均流量为均流量为80m3/s，以此作为设计洪水的地下径流过程，如第，以此作为设计洪水的地下径流过程，如第10栏栏计算设计洪水过程线：将总的地面径流过程河地下径流过程相加，得设计计算设计洪水过程线：将总的地面径流过程河地下径流过程相加，得设计洪水过程线，列于第洪水过程线，列于第11栏，绘成设计洪水过程线如图栏，绘成设计洪水过程线如图工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水下周实习安排 周一周一9:009:00开始：分组到实验室开始：分组到实验室9J4039J403，了解基本水文观测仪器（水位、，了解基本

51、水文观测仪器（水位、流速、泥沙）及方法。最好流速、泥沙）及方法。最好10-2010-20人一组，别太多。课代表或班长负人一组，别太多。课代表或班长负责分组。责分组。 周二周二8:3011:508:3011:50，10J40910J409，观看水文观测录像。补课一次，主要内容，观看水文观测录像。补课一次，主要内容是小课程设计，把任务布置给大家。注意带计算器，铅笔等。是小课程设计，把任务布置给大家。注意带计算器，铅笔等。 周三周三7:307:30（计划）：到卧虎山水库及锦绣城水库参观。（计划）：到卧虎山水库及锦绣城水库参观。 周四：小设计及实习笔记、报告撰写。周四：小设计及实习笔记、报告撰写。 周

52、五：补课一次，时间看教室安排，讨论小设计。课下及周末需花些周五：补课一次，时间看教室安排，讨论小设计。课下及周末需花些时间完成实习报告及小设计。时间完成实习报告及小设计。 考核方式：实习单独考核（参观考核方式：实习单独考核（参观50%50%，实习报告、笔记，实习报告、笔记50%50%）；小设计）；小设计结果作为平时成绩一部分。结果作为平时成绩一部分。工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水绝大多数小流域都没有水文站，即缺乏实测径流资料，甚至降雨资料绝大多数小流域都没有水文站，即缺乏实测径流资料，甚至降雨资料也没有也没有小流域面积小，自然地理条件趋于单一，拟定计算方法时，

53、允许作适小流域面积小，自然地理条件趋于单一，拟定计算方法时，允许作适当的简化，即允许作出一些概化的假定。例如假定短历时的设计暴雨当的简化，即允许作出一些概化的假定。例如假定短历时的设计暴雨时空分布均匀时空分布均匀小流域分布广、数量多。因此，所拟定的计算方法，在保持一定精度小流域分布广、数量多。因此，所拟定的计算方法，在保持一定精度的前提下，将力求简便，一般借助水文手册即可完成的前提下，将力求简便，一般借助水文手册即可完成小型工程一般对洪水的调节能力较小，工程规模主要受小型工程一般对洪水的调节能力较小，工程规模主要受洪峰流量洪峰流量控制，控制，因此对因此对设计洪峰流量设计洪峰流量的要求，高于对洪

54、水过程线的要求的要求，高于对洪水过程线的要求一、概一、概 念念工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水小流域由于面积小，雨深随面积变化不大，可不考小流域由于面积小，雨深随面积变化不大，可不考虑暴雨在空间面分布上的不均匀性，面以虑暴雨在空间面分布上的不均匀性，面以流域中心流域中心的设计点雨量代替全流域的设计面雨量的设计点雨量代替全流域的设计面雨量小流域汇流面积小汇流历时短，在一次暴雨过程小流域汇流面积小汇流历时短，在一次暴雨过程中仅有较短历时的核心部分雨量参与形成洪峰流量，中仅有较短历时的核心部分雨量参与形成洪峰流量，这部分雨量称为这部分雨量称为“成峰暴雨成峰暴雨”二、小

55、流域设计暴雨二、小流域设计暴雨工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水若流域中心附近有充分长的人工观测的日雨量资料，可对日若流域中心附近有充分长的人工观测的日雨量资料，可对日雨量系列进行频率计算，先求得年雨量系列进行频率计算，先求得年最大一日设计雨量最大一日设计雨量X日日,P，然后按然后按X24,P1.11.2 X日日,P 进行换算进行换算如流域无日雨量资料，可由暴雨洪水图案或手册查阅年最大如流域无日雨量资料，可由暴雨洪水图案或手册查阅年最大24小时暴雨均值和小时暴雨均值和Cv等值绘图，求出流域中心处的均值和等值绘图，求出流域中心处的均值和Cv ，Cs常采用常采用3.5

56、Cv，由确定的，由确定的统计参数统计参数，便可求得流域中，便可求得流域中心处年最大心处年最大24小时设计雨量小时设计雨量X24,P工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 暴雨强度暴雨强度和和历时历时的关系可用的关系可用指数方程指数方程来表达，来表达，它反映一定频率情况下所取历时的平均降雨强度它反映一定频率情况下所取历时的平均降雨强度P与历时与历时t的关系，称为短历时暴雨公式的关系，称为短历时暴雨公式 式中式中SP习惯上称频率为习惯上称频率为P的的“雨力雨力”，它表示最大，它表示最大l小时暴雨的平均小时暴雨的平均强度（强度（mmh），），n为暴雨衰减指数，为暴雨衰减指数

57、，n=0.60.8nPPttSa,nPPtPttStax1,工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水tnSaPPtlglglg,在双对数纸上在双对数纸上SP为为t=1h的纵坐标读数、而的纵坐标读数、而n是直线的斜率是直线的斜率P=0.1%P=1%工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水如果在双对数纸上点绘如果在双对数纸上点绘aPt关系，应为关系，应为一直线一直线。但很多地区反映暴雨递。但很多地区反映暴雨递减速度的参数减速度的参数n值并非常数，因此绘在值并非常数，因此绘在双对数纸双对数纸上的上的aPt关系关系就往关系关系就往往不是直线分布，而是往不

58、是直线分布，而是曲线状曲线状。这时，通常将它概化成。这时，通常将它概化成变斜率的折线变斜率的折线，通过分段图解确定公式中的暴雨衰减指数通过分段图解确定公式中的暴雨衰减指数n值值n值反映地区暴雨特性，在一定的气候区内具有一定的数值，因而可对值反映地区暴雨特性，在一定的气候区内具有一定的数值，因而可对n值进行地区综合，给出值进行地区综合，给出n值的分区图，供无资料流域查用值的分区图，供无资料流域查用工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 SP值的大小随频率值的大小随频率P变化，变化，P愈大，愈大，SP愈小。有愈小。有的部门对的部门对SP也进行地区综合，绘制成也进行地区综合

59、，绘制成SP等值线图供等值线图供查用。但水利部门更广泛地采用由年最大查用。但水利部门更广泛地采用由年最大24h设计设计雨量雨量X24,P反推反推SP的方法的方法,nPt pSx t1,2424nppxS工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水21,24,)24(nPPttxx11,1,)(nPPttxx6,11,6,)6(nPPttxx24,61,24,)24(nPPttxxnPPtPttStax1,1,2424nppxS工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水产流计算：由降雨过程求净雨过程产流计算：由降雨过程求净雨过程汇流计算：由净雨过程求流量

60、过程汇流计算：由净雨过程求流量过程iuiu三三. 设计净雨计算设计净雨计算工程水文学工程水文学由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 推理公式是在假定流域上降雨与损失均匀，即净雨强度推理公式是在假定流域上降雨与损失均匀，即净雨强度不随时间和空间变化等条件下，根据流域线性汇流原理推导不随时间和空间变化等条件下，根据流域线性汇流原理推导出来的流域出口断面处设计洪水流量的计算公式，又称出来的流域出口断面处设计洪水流量的计算公式，又称合理合理化公式化公式FuaQPm)(278. 0,式中式中u 为损失强度（为损失强度（mm/h），），a为平均强度（为平均强度（mm/h)，F为流域面积（为流域面积