工程水文及水利计算-第讲

工程水文及水利计算门宝辉可再生能源学院提纲第一章绪论第二章水循环及径流形成第三章水文资料的观测、收集与处理

第四章水文统计基本知识第五章设计年径流及径流随机模拟（分3讲）第六章由流量资料推求洪水（分3讲）第七章流域产、汇流计算（分4讲）第八章由暴雨资料推求设计洪水（分3讲）第九章水文预报第十章水库兴利调节计算（分2讲）第十一章水电站的水能计算（分2讲）第十二章水库防洪计算（分2讲）第六章目录第六章由流量资料推求设计洪水6-1概述6-2设计洪峰流量及设计洪水总量的推求6-3设计洪水过程线的推求6-4分期设计洪水6-5入库设计洪水6-6设计洪水的地区组成6-3设计洪水过程线的推求

设计洪水过程线：具有某一设计标准的洪水过程线。但是，洪水过程线的形状千变万化，且洪水每年发生的时间也不相同，是一种随机过程，目前尚无完善的方法直接从洪水过程线的统计规律求出一定频率的过程线。为了适应工程设计要求，目前仍采用放大典型洪水过程线的方法，使其洪峰流量和时段洪水总量的数值等于设计标准的频率值，即认为所得的过程线是待求的设计洪水过程线。放大典型洪水过程线时，根据工程和流域洪水特性，可选用同频率放大法或同倍比放大法。6-3设计洪水过程线的推求

典型洪水过程线是放大的基础，从实测洪水资料中选择典型时，资料要可靠，同时应考虑下列条件：(1)选择峰高量大的洪水过程线，其洪水特征接近于设计条件下的稀遇洪水情况。(2)要求洪水过程线具有一定的代表性，即它的发生季节、地区组成、洪峰次数、峰量关系等能代表本流域上大洪水的特性。1、典型洪水过程线的选择

6-3设计洪水过程线的推求

(3)从水库防洪安全着眼，选择对工程防洪运用较不利的大洪水典型，如峰型比较集中，主峰靠后的洪水过程。这样求得的防洪库容较大，工程偏于安全。1、典型洪水过程线的选择

6-3设计洪水过程线的推求

(4)如水库下游有防洪要求,应考虑与下游洪水遭遇的不利典型。一般按上述条件初步选取几个典型，分别放大，并经调洪计算，取其中偏于安全的作为设计洪水过程线的典型。1、典型洪水过程线的选择

6-3设计洪水过程线的推求

同频率放大法

目前采用的典型放大方法有峰量同频率控制方法(简称同频率放大法)和按峰或量同倍比控制方法(简称同倍比放大法)。要求放大后的设计洪水过程线的峰和不同时段(1d、3d、…)的洪量均分别等于设计值。具体做法是先由频率计算求出设计的洪峰值QmP和不同时段的设计洪量值W1P、W3P、W7P、…，并求典型过程线的洪峰QmD，和不同时段的洪量W1D、W3D、W7D、…，然后按洪峰、最大1d洪量、最大3d洪量、…的顺序，采用以下不同倍比值分别将典型过程进行放大。2、典型洪水过程线的放大

6-3设计洪水过程线的推求

同频率放大法

洪峰放大倍比为：最大1d洪量放大倍比为：最大3d洪量中除最大1d外，其余两天的放大倍比为：2、典型洪水过程线的放大

6-3设计洪水过程线的推求

时段段划划分分视视过过程程线线的的长长度度而而定定，，但但不不宜宜太太多多，，一一般般以以3段段或或4段段为为宜宜。。由由于于各各时时段段放放大大倍倍比比不不相相等等，，放放大大后后的的过过程程线线在在时时段段分分界界处处出出现现不不连连续续现现象象，，此此时时可可徒手手修修匀匀，修修匀匀后后仍仍应应保保持持洪洪峰峰和和各各时时段段洪洪量量等等于于设设计计值值。。同频率放大大法2、典型洪洪水过程线线的放大6-3设设计洪水过过程线的推推求某水库设计计标准P＝1％的洪洪峰和1天天、3天、、7天洪量量，以及典典型洪水过过程线的洪洪峰和1天天、3天、、7天洪量量列于下表表。要求用用分时段同同频率放大大法，推求求P＝1％的设设计洪水过过程线。解:(1)计算洪峰和和各时段洪洪量的放大大倍比。例题【6-4】6-3设设计洪水过过程线的推推求解：(2)将典典型洪水过过程线的洪洪峰和不同同时段的洪洪量乘以相相应的放大大系数，得得放大的设设计洪水过过程线。由由于各时段段放大倍比比值不同，，时段分界界处出现不不连续现象象，可徒手手修匀的虚虚线，最后后得所求的的设计洪水水过程线。。某水库设计计标准P＝1％的洪洪峰和1天天、3天、、7天洪量量，以及典典型洪水过过程线的洪洪峰和1天天、3天、、7天洪量量列于下表表。要求用用分时段同同频率放大大法，推求求P＝1％的设设计洪水过过程线。例题【6-4】6-3设设计洪水过过程线的推推求此法是按洪峰或洪量同一个倍比比放大典型型洪水过程程线的各纵纵坐标值，，从而求得得设计洪水水过程线。。因此，此此法的关键键在于确定定以谁为主主的放大倍倍比值。如果以洪峰控制，其放放大倍比为为：如果以洪量控制，其放放大倍比为为：同倍比放大大法2、典型洪洪水过程线线的放大6-3设设计洪水过过程线的推推求采用同倍比比放大时，，若放大后后洪峰或某某时段洪量量超过或低于于设计很多，，且对调洪洪结果影响响较大时，，应另选典型型。同倍比放大大法2、典型洪洪水过程线线的放大6-3设设计洪水过过程线的推推求用同频率放放大法求得得的洪水过过程线，比比较符合设设计标准，，计算成果果较少受所所选典型不不同的影响响，但改变变了原有典典型的雏形形，适用于于峰量均对水工建建筑物防洪洪安全起控控制作用的的工程。同倍比放大大法计算简简便，适用用于峰量关关系较好的的河流，以以及防洪安安全主要由由洪峰或某时段洪量量控制的水工工建筑物。。同频率放大大法与同倍倍比放大法法的比较2、典型洪洪水过程线线的放大6-3设设计洪水过过程线的推推求为了水库管管理调度运运用和施工工期防洪的的需要，必必须计算分分期设计洪洪水。分期设计洪洪水：是指一年中中某个时段段所拟定的的设计洪水水。计算分期设设计洪水的的方法：是在分析流流域洪水季季节性规律律的基础上上，按照设设计和管理理要求，把把整个年内内划分为若干个分期期，然后在分分期的时段段内，按年最大值法法选样，进行行频率计算算。6-4分分期设计洪洪水划定分期洪洪水时，应应对设计流流域洪水季季节性变化化规律进行行分析，并并结合工程程的要求来来考虑。分分析时要了了解天气成成因在季节节上的差异异，年内不不同时期洪洪水峰量数数值及特性性(如均值值、变差系系数)的变变化，全年年最大洪水水出现在各各个季节的的情况，以以及不同季季节洪水过过程的形状状等。1、洪水季季节性变化化规律分析析和分期划划分6-4分分期设计洪洪水同时，可根根据本流域域的资料，，将历年各各次洪水以以洪峰发生生日期或某某一定历时时最大洪量量的中间日日期为横坐坐标，以相相应洪水的的峰量数值值为纵坐标标，点绘洪洪水年内分分布图，并并描绘平顺顺的外包线线，如有调调查的特大大洪水，亦亦应点绘于于图上。1、洪水季季节性变化化规律分析析和分期划划分6-4分分期设计洪洪水分期的一般般原则：尽可能根据据不同成因因的洪水，，把全年划划分为若干干分期。分期的起讫讫日期应根根据流域洪洪水的季节节变化规律律，并考虑虑设计需要要确定。分分期不宜太太短，一般般以不短于于1个月为为宜。由于于洪水出现现的偶然性性，各年分分期洪水的的最大值不不一定正好好在所定的的分期内，，可能往前前或往后错错开几天，，因此，在在用分期年年最大选样样时，有跨期和不跨期两种选样方方法。跨期期选样时，，为了反映映每个分期期的洪水特特征，跨期期选样的日日期不宜超超过5—10日。1、洪水季季节性变化化规律分析析和分期划划分6-4分分期设计洪洪水(1)分期期划定后，，分期洪水水一般在规规定时段内内，按年最大值法法选择。当一一次洪水过过程位于两两个分期时时，视其洪峰流量或时段洪量的的主要部分分位于何期，，就作为该该期的样本本，不作重重复选择，，这种选取取方法称为为不跨期选样样。(2)分期期特大洪水水的经验频频率计算，，应根据调调查考证资资料，结合合实测系列列分析，重重新论证，，合理调整整。分期洪水的的统计参数数计算和配配线方法与与年最大洪洪水相同。。对施工洪洪水，由于于设计标准准较低，当当具有较长长资料时，，一般可由由经验频率率曲线查取取设计值。。2、分期设设计洪水的的计算方法法6-4分分期设计洪洪水(3)分期期设计洪水水过程线仍仍可按本章章第三节所所述方法进进行计算。。但是，施工工初期围堰堰往往以抗抗御洪峰为为主，一般般只要求设设计洪峰流流量；大坝坝合龙后，，则以某个个时段的设设计洪量为为主要控制制，故要求求设计洪峰峰和一定时时段的设计计洪量，如如进行调洪洪，则需要要设计洪水水过程线。。中小型工程程的施工设设计洪水，，一般只需需要分期设设计洪峰。。2、分期设设计洪水的的计算方法法6-4分分期设计洪洪水(4)将各各分期洪水水的峰、量量频率曲线线与全年最最大洪水的的峰量频率率曲线画在在同一张频频率格纸上上，检查其其相互关系系是否合理理。如果它们在在设计频率率范围内发发生交叉现现象，即稀稀遇频率的的分期洪水水大于同频频率的全年年最大洪水水。此时应应根据资料料情况和洪洪水的季节节性变化规规律予以调调整。一般来来说，，由于于全年年最大大洪水水在资资料系系列的的代表表性、、历史史洪水水的调调查考考证等等方面面，均均较分分期洪洪水研研究更更为充充分，，其成成果相相对较较可靠靠。调调整时时一般般应以以历时较较长的的洪水水频率率曲线线为准。。2、分分期设设计洪洪水的的计算算方法法6-4分分期设设计洪洪水小结结典型洪洪水过过程线线的选选取原原则同频率率放大大法、、以及及与同同倍比