第10章 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水

1、WUHEE第八章第八章 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水F第一節(jié)第一節(jié) 概述概述原因：原因：1. 1. 中小流域常常流量資料不足或代表性差，無中小流域常常流量資料不足或代表性差，無法直接用流量資料推求設(shè)計(jì)洪水，需用暴雨資法直接用流量資料推求設(shè)計(jì)洪水，需用暴雨資料。料。2. 2. 人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響，使徑流形成條件發(fā)人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響，使徑流形成條件發(fā)生顯著變化，破壞了洪水資料系列的一致性。生顯著變化，破壞了洪水資料系列的一致性。3. 3. 為了對(duì)比論證設(shè)計(jì)成果的合理性。為了對(duì)比論證設(shè)計(jì)成果的合理性。4. 4. 無資料地區(qū)小流域的設(shè)計(jì)洪水，一般都通過無資料地區(qū)小流域的設(shè)計(jì)洪水，一

2、般都通過暴雨資料推求。暴雨資料推求。5. 5. 可能最大降水可能最大降水/ /洪水是暴雨資料推求。洪水是暴雨資料推求。WUHEE主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1. 1. 推求設(shè)計(jì)暴雨。根據(jù)實(shí)測(cè)暴雨資料，用統(tǒng)計(jì)分析和典推求設(shè)計(jì)暴雨。根據(jù)實(shí)測(cè)暴雨資料，用統(tǒng)計(jì)分析和典型放大法求得。型放大法求得。2. 2. 推求設(shè)計(jì)洪水過程線。由求得的設(shè)計(jì)暴雨，利用產(chǎn)流推求設(shè)計(jì)洪水過程線。由求得的設(shè)計(jì)暴雨，利用產(chǎn)流方案推求設(shè)計(jì)凈雨過程，利用流域匯流方案由設(shè)計(jì)凈方案推求設(shè)計(jì)凈雨過程，利用流域匯流方案由設(shè)計(jì)凈雨過程推求設(shè)計(jì)洪水過程。雨過程推求設(shè)計(jì)洪水過程。注意：注意： 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水，其基本假定是設(shè)計(jì)暴由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪

3、水，其基本假定是設(shè)計(jì)暴雨與設(shè)計(jì)洪水是雨與設(shè)計(jì)洪水是同頻率同頻率的。但這一假定在很多情況下的。但這一假定在很多情況下并不成立。并不成立。WUHEEF第一節(jié)第一節(jié) 直接法推求設(shè)計(jì)面暴雨量直接法推求設(shè)計(jì)面暴雨量 設(shè)計(jì)面雨量是指設(shè)計(jì)斷面以上的流域的設(shè)計(jì)面暴設(shè)計(jì)面雨量是指設(shè)計(jì)斷面以上的流域的設(shè)計(jì)面暴雨量。一般有兩種計(jì)算方法：雨量。一般有兩種計(jì)算方法：1.1.直接法：直接法：雨量站多、分布較均勻、各站又有長(zhǎng)期的同雨量站多、分布較均勻、各站又有長(zhǎng)期的同期資料、能求出比較可靠的流域平均面雨量時(shí)，就可期資料、能求出比較可靠的流域平均面雨量時(shí)，就可直接選取每年指定統(tǒng)計(jì)時(shí)段的最大面暴雨量，進(jìn)行頻直接選取每年指定統(tǒng)計(jì)

4、時(shí)段的最大面暴雨量，進(jìn)行頻率計(jì)算求得設(shè)計(jì)面暴雨量。率計(jì)算求得設(shè)計(jì)面暴雨量。2. 2. 間接法：間接法：雨量站稀少、或觀測(cè)系列甚短，或同期觀測(cè)雨量站稀少、或觀測(cè)系列甚短，或同期觀測(cè)資料很少甚至沒有，無法直接求得設(shè)計(jì)面暴雨量，可資料很少甚至沒有，無法直接求得設(shè)計(jì)面暴雨量，可先求流域中心附近代表站的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量，然后通過先求流域中心附近代表站的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量，然后通過暴雨點(diǎn)面關(guān)系，求相應(yīng)的設(shè)計(jì)面暴雨量。暴雨點(diǎn)面關(guān)系，求相應(yīng)的設(shè)計(jì)面暴雨量。WUHEE一、暴雨資料的收集、審查與統(tǒng)計(jì)選樣一、暴雨資料的收集、審查與統(tǒng)計(jì)選樣1. 暴雨資料的收集暴雨資料的收集 暴雨資料主要來源于國(guó)家水文、氣象部門所刊暴雨資料主要

5、來源于國(guó)家水文、氣象部門所刊印的雨量站網(wǎng)觀測(cè)資料。強(qiáng)度特大的暴雨中心印的雨量站網(wǎng)觀測(cè)資料。強(qiáng)度特大的暴雨中心點(diǎn)雨量，往往不易為雨量站測(cè)到，因此必須結(jié)點(diǎn)雨量，往往不易為雨量站測(cè)到，因此必須結(jié)合調(diào)查收集暴雨中心范圍和歷史上特大暴雨資合調(diào)查收集暴雨中心范圍和歷史上特大暴雨資料，了解當(dāng)?shù)赜昵?，盡可能估計(jì)出調(diào)查地點(diǎn)的料，了解當(dāng)?shù)赜昵椋M可能估計(jì)出調(diào)查地點(diǎn)的暴雨量。暴雨量。WUHEE2. 暴雨資料的審查暴雨資料的審查 我國(guó)暴雨資料按其觀測(cè)方法及觀測(cè)次數(shù)不同，分為日我國(guó)暴雨資料按其觀測(cè)方法及觀測(cè)次數(shù)不同，分為日雨量資料、自記雨量資料、分段雨量資料。雨量資料、自記雨量資料、分段雨量資料。 日雨量資料：當(dāng)天日雨

6、量資料：當(dāng)天8:00 到次日到次日8:00所記錄的雨量資料所記錄的雨量資料。 自記雨量資料：以分鐘為單位記錄的雨量過程資料。自記雨量資料：以分鐘為單位記錄的雨量過程資料。 分段雨量資料：以分段雨量資料：以1、3、6、12h等不同的時(shí)間間隔記等不同的時(shí)間間隔記錄的雨量資料。錄的雨量資料。可靠性、代表性、一致性?？煽啃浴⒋硇?、一致性。WUHEE3. 3. 統(tǒng)計(jì)選樣統(tǒng)計(jì)選樣 年最大值法年最大值法 在收集流域內(nèi)和附近雨量站的資料并進(jìn)行分析在收集流域內(nèi)和附近雨量站的資料并進(jìn)行分析審查的基礎(chǔ)上，先根據(jù)當(dāng)?shù)赜炅空镜姆植记闆r審查的基礎(chǔ)上，先根據(jù)當(dāng)?shù)赜炅空镜姆植记闆r，選定推求流域平均（面）雨量的計(jì)算方法，選定

7、推求流域平均（面）雨量的計(jì)算方法，計(jì)算每年各次大暴雨的逐日面雨量。然后選定計(jì)算每年各次大暴雨的逐日面雨量。然后選定不同的統(tǒng)計(jì)時(shí)段，按獨(dú)立選樣原則，統(tǒng)計(jì)逐年不同的統(tǒng)計(jì)時(shí)段，按獨(dú)立選樣原則，統(tǒng)計(jì)逐年不同時(shí)段的年最大面雨量。不同時(shí)段的年最大面雨量。WUHEEWUHEE二、面雨量資料的插補(bǔ)展延二、面雨量資料的插補(bǔ)展延 一般可利用近期的多站平均雨量與同期少站平一般可利用近期的多站平均雨量與同期少站平均雨量建立關(guān)系。若相關(guān)關(guān)系好，可利用相關(guān)均雨量建立關(guān)系。若相關(guān)關(guān)系好，可利用相關(guān)線展延多站平均雨量作為流域面雨量。線展延多站平均雨量作為流域面雨量。三、特大值的處理三、特大值的處理 系列中是否含有特大暴雨直接

8、影響系列的系列中是否含有特大暴雨直接影響系列的代表性。代表性。 一般暴雨變幅不很大，若不出現(xiàn)特大暴雨一般暴雨變幅不很大，若不出現(xiàn)特大暴雨，統(tǒng)計(jì)參數(shù)均值、，統(tǒng)計(jì)參數(shù)均值、CvCv往往會(huì)偏小，但加入特大往往會(huì)偏小，但加入特大暴雨，未作特大暴雨處理，又會(huì)使統(tǒng)計(jì)參數(shù)偏暴雨，未作特大暴雨處理，又會(huì)使統(tǒng)計(jì)參數(shù)偏大。大。 特大值處理的關(guān)鍵是確定重現(xiàn)期。由于歷特大值處理的關(guān)鍵是確定重現(xiàn)期。由于歷史暴雨無法考證，特大暴雨的重現(xiàn)期只能通過史暴雨無法考證，特大暴雨的重現(xiàn)期只能通過小河洪水調(diào)查并結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史文獻(xiàn)中有關(guān)災(zāi)情小河洪水調(diào)查并結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史文獻(xiàn)中有關(guān)災(zāi)情資料的記錄來分析估計(jì)。資料的記錄來分析估計(jì)。WUHEEWU

9、HEE四、面雨量頻率計(jì)算四、面雨量頻率計(jì)算 適線法：經(jīng)驗(yàn)頻率（期望值公式）、線型（適線法：經(jīng)驗(yàn)頻率（期望值公式）、線型（PP型）。型）。 Cv0.6，Cs3.0Cv；CvIm時(shí)，則取時(shí)，則取Pap=Im。 上述三種方法中，擴(kuò)展暴雨過程法用得較多，第上述三種方法中，擴(kuò)展暴雨過程法用得較多，第一中方法僅適用于濕潤(rùn)地區(qū)。同頻率法往往誤差較一中方法僅適用于濕潤(rùn)地區(qū)。同頻率法往往誤差較大，常出現(xiàn)一些不合理得現(xiàn)象。大，常出現(xiàn)一些不合理得現(xiàn)象。WUHEE 二、產(chǎn)流方案和匯流方案的應(yīng)用二、產(chǎn)流方案和匯流方案的應(yīng)用 設(shè)計(jì)暴雨屬于稀遇的大暴雨，往往超過實(shí)測(cè)暴雨設(shè)計(jì)暴雨屬于稀遇的大暴雨，往往超過實(shí)測(cè)暴雨很多，在推求

10、設(shè)計(jì)洪水時(shí)，必須外延有關(guān)的產(chǎn)流、匯很多，在推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)，必須外延有關(guān)的產(chǎn)流、匯流方案。流方案。 （一）外延問題（一）外延問題產(chǎn)流方案：產(chǎn)流方案：濕潤(rùn)地區(qū)濕潤(rùn)地區(qū)常采用降雨徑流相關(guān)圖法，常采用降雨徑流相關(guān)圖法，關(guān)系線上部為關(guān)系線上部為4545線，外延比較方便。線，外延比較方便。WUHEE 干旱地區(qū)干旱地區(qū)多采用初損后損法，就需要對(duì)有關(guān)相關(guān)圖多采用初損后損法，就需要對(duì)有關(guān)相關(guān)圖在外延時(shí)必須考慮設(shè)計(jì)暴雨的雨強(qiáng)因素的影響。在外延時(shí)必須考慮設(shè)計(jì)暴雨的雨強(qiáng)因素的影響。 WUHEE匯流方案匯流方案單位線：?jiǎn)挝痪€： 由單位線的兩個(gè)假定可知，匯流方案都屬于由單位線的兩個(gè)假定可知，匯流方案都屬于“線線性系統(tǒng)性系

11、統(tǒng)”。對(duì)于實(shí)測(cè)暴雨，精度可以滿足要求，對(duì)于。對(duì)于實(shí)測(cè)暴雨，精度可以滿足要求，對(duì)于罕見的大暴雨，線性假定可能導(dǎo)致相當(dāng)大的誤差。罕見的大暴雨，線性假定可能導(dǎo)致相當(dāng)大的誤差。 因此必須注意匯流方案在特大暴雨條件下的適用性因此必須注意匯流方案在特大暴雨條件下的適用性。盡量選用實(shí)測(cè)大洪水資料分析得到的匯流方案（單。盡量選用實(shí)測(cè)大洪水資料分析得到的匯流方案（單位線），避免外延過遠(yuǎn)而擴(kuò)大誤差。位線），避免外延過遠(yuǎn)而擴(kuò)大誤差。 用一般常遇洪水分析得到的單位線推求設(shè)計(jì)洪水，用一般常遇洪水分析得到的單位線推求設(shè)計(jì)洪水，與由特大洪水資料分析的單位線推流，成果可能相差與由特大洪水資料分析的單位線推流，成果可能相差很大

12、，其差值可達(dá)很大，其差值可達(dá)20%左右。左右。WUHEE（二）移用問題（二）移用問題 如果設(shè)計(jì)流域缺乏實(shí)測(cè)降雨徑流資料，無如果設(shè)計(jì)流域缺乏實(shí)測(cè)降雨徑流資料，無法直接分析產(chǎn)流、匯流方案，就得解決移用問法直接分析產(chǎn)流、匯流方案，就得解決移用問題。題。 產(chǎn)流方案一般采用分區(qū)綜合法，如山東水產(chǎn)流方案一般采用分區(qū)綜合法，如山東水文手冊(cè)上就有適用于不同地區(qū)的文手冊(cè)上就有適用于不同地區(qū)的1414條次降雨徑條次降雨徑流相關(guān)線，供各個(gè)分區(qū)查用，匯流方案一般采流相關(guān)線，供各個(gè)分區(qū)查用，匯流方案一般采用單位線的綜合成果。用單位線的綜合成果。WUHEE三、算例三、算例集水面積集水面積341km2，由暴雨資料推求，由暴

13、雨資料推求P=2%的設(shè)計(jì)洪水。的設(shè)計(jì)洪水。1. 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算 設(shè)計(jì)暴雨時(shí)段采用設(shè)計(jì)暴雨時(shí)段采用1天。首先根據(jù)雨量站的實(shí)測(cè)了，天。首先根據(jù)雨量站的實(shí)測(cè)了，推求推求設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量，頻率計(jì)算結(jié)果為：，頻率計(jì)算結(jié)果為： 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日設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量為日設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量為296mm296mm。 通過通過動(dòng)點(diǎn)動(dòng)面動(dòng)點(diǎn)動(dòng)面的暴雨點(diǎn)面關(guān)系圖，查得暴雨點(diǎn)面折的暴雨點(diǎn)面關(guān)系圖，查得暴雨點(diǎn)面折減系數(shù)為減系數(shù)為0.920.92，則，則P=2%=2%的最大的最大1 1日日面設(shè)計(jì)暴雨量面設(shè)計(jì)暴雨量為：為： x面面1 1日日

14、=296=2960.92=272mm0.92=272mm 按該地區(qū)的暴雨時(shí)程分配，求得設(shè)計(jì)暴雨過程。按該地區(qū)的暴雨時(shí)程分配，求得設(shè)計(jì)暴雨過程。WUHEE2. 2. 設(shè)計(jì)凈雨過程的推求設(shè)計(jì)凈雨過程的推求 用用同頻率法同頻率法求得設(shè)計(jì)求得設(shè)計(jì)Pa=78mm=78mm，本流域，本流域Im=100mm=100mm，所以，所以降雨損失為降雨損失為22mm22mm，可求得設(shè)計(jì)凈雨過程。，可求得設(shè)計(jì)凈雨過程。 分割地面凈雨和地下凈雨。分割地面凈雨和地下凈雨。fc=1.5=1.5mm/ /hWUHEE第一時(shí)段凈雨歷時(shí)：第一時(shí)段凈雨歷時(shí)：tc=7.9/29.961.6h， 地下凈雨地下凈雨h下下=fctc=1.51.6=2.4mm。WUHEEWUHEE地下徑流過程視為等腰三角形出流過程，其總量等于設(shè)地下徑流過程視為等腰三角形出流過程，其總量等于設(shè)計(jì)斷面徑流停止時(shí)刻（第計(jì)