第二節(jié)河流與流域武漢大學(xué)

1、WUHEE工程水文學(xué)工程水文學(xué)武漢大學(xué)水利水電學(xué)院武漢大學(xué)水利水電學(xué)院WUHEE第八章第八章 由暴雨資料推求設(shè)計洪水由暴雨資料推求設(shè)計洪水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，無法直接用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)計洪水，需用暴雨資料。流量資料推求設(shè)計洪水，需用暴雨資料。2. 2. 人類活動對徑流的影響，破壞了洪水資料系列的一致人類活動對徑流的影響，破壞了洪水資料系列的一致性。性。3. 3. 為了對比論證設(shè)計成果的合理性。為了對比論證設(shè)計成果的合理性。4. 4. 無資料地區(qū)小流域的設(shè)計洪水無資料地區(qū)小流域的設(shè)計洪水5

2、. 5. 可能最大降水可能最大降水/ /洪水洪水WUHEE主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1. 1. 推求設(shè)計暴雨。根據(jù)實測暴雨資料，用統(tǒng)計分析和典推求設(shè)計暴雨。根據(jù)實測暴雨資料，用統(tǒng)計分析和典型放大法求得。型放大法求得。2. 2. 推求設(shè)計洪水過程線。由求得的設(shè)計暴雨，利用產(chǎn)流推求設(shè)計洪水過程線。由求得的設(shè)計暴雨，利用產(chǎn)流方案推求設(shè)計凈雨過程，利用流域匯流方案由設(shè)計凈方案推求設(shè)計凈雨過程，利用流域匯流方案由設(shè)計凈雨過程推求設(shè)計洪水過程。雨過程推求設(shè)計洪水過程。注意：注意： 由暴雨資料推求設(shè)計洪水，其基本假定是設(shè)計暴由暴雨資料推求設(shè)計洪水，其基本假定是設(shè)計暴雨與設(shè)計洪水是雨與設(shè)計洪水是同頻率同頻率的。但這

3、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)計面暴雨量直接法推求設(shè)計面暴雨量 設(shè)計面雨量是指設(shè)計斷面以上的流域的設(shè)計面暴設(shè)計面雨量是指設(shè)計斷面以上的流域的設(shè)計面暴雨量。一般有兩種計算方法：雨量。一般有兩種計算方法：1.1.直接法：直接法：雨量站多、分布較均勻、各站又有長期的同雨量站多、分布較均勻、各站又有長期的同期資料、能求出比較可靠的流域平均面雨量時，就可期資料、能求出比較可靠的流域平均面雨量時，就可直接選取每年指定統(tǒng)計時段的最大面暴雨量，進行頻直接選取每年指定統(tǒng)計時段的最大面暴雨量，進行頻率計算求得設(shè)計面暴雨量。率計算求得設(shè)計面暴雨

4、量。2. 2. 間接法：間接法：雨量站稀少、或觀測系列甚短，或同期觀測雨量站稀少、或觀測系列甚短，或同期觀測資料很少甚至沒有，無法直接求得設(shè)計面暴雨量，可資料很少甚至沒有，無法直接求得設(shè)計面暴雨量，可先求流域中心附近代表站的設(shè)計點暴雨量，然后通過先求流域中心附近代表站的設(shè)計點暴雨量，然后通過暴雨點面關(guān)系，求相應(yīng)的設(shè)計面暴雨量。暴雨點面關(guān)系，求相應(yīng)的設(shè)計面暴雨量。WUHEE一、暴雨資料的收集、審查與統(tǒng)計選樣一、暴雨資料的收集、審查與統(tǒng)計選樣1. 暴雨資料的收集暴雨資料的收集2. 暴雨資料的審查暴雨資料的審查日雨量資料、自記雨量資料、分段雨量資料日雨量資料、自記雨量資料、分段雨量資料可靠性、代表性

5、、一致性?？煽啃?、代表性、一致性。3. 3. 統(tǒng)計選樣統(tǒng)計選樣 年最大值法年最大值法WUHEEWUHEE二、面雨量資料的插補展延二、面雨量資料的插補展延三、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影響系列的代表性。系列中是否含有特大暴雨直接影響系列的代表性。 一般暴雨變幅不很大，若不出現(xiàn)特大暴雨，統(tǒng)計一般暴雨變幅不很大，若不出現(xiàn)特大暴雨，統(tǒng)計參數(shù)均值、參數(shù)均值、CvCv往往會偏小，但加入特大暴雨，未作特往往會偏小，但加入特大暴雨，未作特大暴雨處理，又會使統(tǒng)計參數(shù)偏大。大暴雨處理，又會使統(tǒng)計參數(shù)偏大。WUHEEWUHEE四、面雨量頻率計算四、面雨量頻率計算適線法：經(jīng)驗頻率（期望值

6、公式）、線型（適線法：經(jīng)驗頻率（期望值公式）、線型（PP型）。型）。 Cv0.6，Cs3.0Cv；CvIm時，則取時，則取Pap=Im。 上述三種方法中，擴展暴雨過程法用得較多，第上述三種方法中，擴展暴雨過程法用得較多，第一中方法僅適用于濕潤地區(qū)。同頻率法往往誤差較一中方法僅適用于濕潤地區(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)計暴雨屬于稀遇的大暴雨，往往超過實測暴雨設(shè)計暴雨屬于稀遇的大暴雨，往往超過實測暴雨很多，在推求設(shè)計洪水時，必須外延有關(guān)的產(chǎn)流、匯很多，在推求設(shè)計洪水時，必須外延有

7、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：濕潤地區(qū)濕潤地區(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，就需要對有關(guān)相關(guān)圖多采用初損后損法，就需要對有關(guān)相關(guān)圖在外延時必須考慮設(shè)計暴雨的雨強因素的影響。在外延時必須考慮設(shè)計暴雨的雨強因素的影響。 WUHEE匯流方案匯流方案單位線：單位線： 由單位線的兩個假定可知，匯流方案都屬于由單位線的兩個假定可知，匯流方案都屬于“線線性系統(tǒng)性系統(tǒng)”。對于實測暴雨，精度可以滿足要求，對于。對于實測暴雨，精度可以滿

8、足要求，對于罕見的大暴雨，線性假定可能導(dǎo)致相當大的誤差。罕見的大暴雨，線性假定可能導(dǎo)致相當大的誤差。 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。盡量選用實測大洪水資料分析得到的匯流方案（單。盡量選用實測大洪水資料分析得到的匯流方案（單位線），避免外延過遠而擴大誤差。位線），避免外延過遠而擴大誤差。 用一般常遇洪水分析得到的單位線推求設(shè)計洪水，用一般常遇洪水分析得到的單位線推求設(shè)計洪水，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，其差值可達很大，其差值可達20%左右。左右。WUHEE（二）移用問

9、題（二）移用問題 如果設(shè)計流域缺乏實測降雨徑流資料，無如果設(shè)計流域缺乏實測降雨徑流資料，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，如山東水文手冊上就有適用于不同地區(qū)的文手冊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，供各個分區(qū)查用，匯流方案一般采流相關(guān)線，供各個分區(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，由暴雨資料推求P=2%的設(shè)計洪水。的設(shè)計洪水。1. 設(shè)計暴雨計算設(shè)計暴雨

10、計算 設(shè)計暴雨時段采用設(shè)計暴雨時段采用1天。首先根據(jù)雨量站的實測了，天。首先根據(jù)雨量站的實測了，推求推求設(shè)計點暴雨量設(shè)計點暴雨量，頻率計算結(jié)果為：，頻率計算結(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)計點暴雨量為日設(shè)計點暴雨量為296mm296mm。 通過通過動點動面動點動面的暴雨點面關(guān)系圖，查得暴雨點面折的暴雨點面關(guān)系圖，查得暴雨點面折減系數(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)計暴雨量面設(shè)計暴雨量為：為： x面面1 1日日=296=2960.92=0.92=272272mmmm 按該地區(qū)的

11、暴雨時程分配，求得設(shè)計暴雨過程。按該地區(qū)的暴雨時程分配，求得設(shè)計暴雨過程。WUHEE2. 2. 設(shè)計凈雨過程的推求設(shè)計凈雨過程的推求 用用同頻率法同頻率法求得設(shè)計求得設(shè)計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)計凈雨過程。，可求得設(shè)計凈雨過程。 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第一時段凈雨歷時：第一時段凈雨歷時：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)計斷面徑流停止時刻（第計斷面徑流停止時刻（第1313時段），地下徑流過程的底時段），地下徑流過程的底長為地面徑流底長的