第三講設(shè)計洪水流量演示文稿

第三講設(shè)計洪水流量演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有46頁\編輯于星期四（優(yōu)選）第三講設(shè)計洪水流量現(xiàn)在是2頁\一共有46頁\編輯于星期四第四章設(shè)計洪水流量水文統(tǒng)計法經(jīng)驗公式或推理公式相關(guān)分析資料多，中等以上流域小流域資料較少地區(qū)經(jīng)驗公式無水文站觀測資料現(xiàn)在是3頁\一共有46頁\編輯于星期四第四章設(shè)計洪水流量第二節(jié)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗公式推算設(shè)計流量2第一節(jié)根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量

31第三節(jié)推理公式和經(jīng)驗公式33第四節(jié)橋位斷面設(shè)計流量水位推算4現(xiàn)在是4頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量實測資料累計頻率統(tǒng)計參數(shù)經(jīng)驗頻率曲線理論頻率曲線

但是，由于洪水觀測年限與總體相比差之甚遠(yuǎn)，經(jīng)驗頻率點群分布并不是一條光滑的連續(xù)曲線；而由三個參數(shù)確定的皮爾遜Ⅲ型理論頻率曲線，抽樣誤差也比較大，從而使由計算參數(shù)得到的皮爾遜Ⅲ理論頻率曲線，與經(jīng)驗頻率點群偏離較大，即兩者配合不是很好，因此必須采用某種方法來確定合適的統(tǒng)計參數(shù)，使兩者擬合最好。通過調(diào)整統(tǒng)計參數(shù)CS、CV，選擇一條與經(jīng)驗頻率曲線點群擬合最好的理論頻率曲線，這種方法叫適線法?，F(xiàn)在是5頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量一、適線法的步驟將審核過的水文資料按遞減順序排列，計算各隨機(jī)變量的經(jīng)驗頻率，并點繪于概率格紙上。計算統(tǒng)計參數(shù)CV，假定CS=m·CV，在我國一般取m=2～4。確定線型，根據(jù)、CS、Pi查表計算確定理論頻率曲線的縱坐標(biāo)，繪制理論頻率曲線。觀察理論頻率曲線與經(jīng)驗頻率曲線的符合程度，反復(fù)調(diào)整統(tǒng)計參數(shù)，直到兩者符合得最好為止，即可確定統(tǒng)計參數(shù)、CV和CS的采用值及采用的理論頻率曲線?，F(xiàn)在是6頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量二、資料中特大值的處理（特大洪水處理）

特大洪水：歷史上曾經(jīng)發(fā)生過的，或近期觀測到的，比其它一般洪水大得多的稀遇洪水。它的重現(xiàn)期不能僅根據(jù)實測系列的長度來確定，而需要進(jìn)行調(diào)查和考證。實測期、調(diào)查期、文獻(xiàn)考證期

[例3-1-3]某一級公路擬建一座大橋。橋位上游附近的一個水文站，能搜集到14年斷續(xù)的流量觀測資料，經(jīng)插補和延長，獲得1963年至1982年連續(xù)20年的年最大流量資料；又通過洪水調(diào)查和文獻(xiàn)考證，得到1784年、1880年、1949年和1955年連續(xù)系列前四次特大洪水；1975年在實測期內(nèi)也出現(xiàn)過一次特大洪水。

調(diào)查期文獻(xiàn)考證期實測期現(xiàn)在是7頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量二、資料中特大值的處理（特大洪水處理）按年最大值法所得的實測洪峰流量，若依年序排列，可有三種類型：QN——特大值；n——實測期N——調(diào)查或考證的年數(shù)，包括實測期n年，首項最大值的重現(xiàn)期a——特大值的總個數(shù)l——實測年內(nèi)的特大值個數(shù)不連續(xù)系列現(xiàn)在是8頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量

1、不連續(xù)系列的經(jīng)驗頻率計算（1）不連續(xù)系列中前a項特大洪水的經(jīng)驗頻率計算，按數(shù)學(xué)期望公式：PM——不連續(xù)N年系列前M項的經(jīng)驗頻率；M——特大洪水由大到小的排位序號，M=1，2，…，a；N——調(diào)查或考證的年數(shù)，包括實測期n年，首項特大洪水的重現(xiàn)期

N=T2-T1+1T2——實測連續(xù)系列最近的年份；T1——調(diào)查考證到最近的年份。現(xiàn)在是9頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量

1、不連續(xù)系列的經(jīng)驗頻率計算（2）實測n年系列普通洪水經(jīng)驗頻率的計算：

方法一：Pm——連續(xù)n年系列中第m項的經(jīng)驗頻率；m——由大到小排位的順序號，若實測期中無特大洪水，則m=1，2，…，n；若有l(wèi)項特大洪水，則m=l+1，l+2，…，n方法二：現(xiàn)在是10頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量對于不連續(xù)的年最大流量系列，其統(tǒng)計參數(shù)的最后確定，仍是應(yīng)用適線法最適宜。以上計算的均值和變差系數(shù)，作為初試值。適線法的基本步驟與連續(xù)系列相同。現(xiàn)在是11頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量

[例4-1-3]某一級公路擬建一座大橋。橋位上游附近的一個水文站，能搜集到14年斷續(xù)的流量觀測資料，經(jīng)插補和延長，獲得1963年至1982年連續(xù)20年的年最大流量資料；又通過洪水調(diào)查和文獻(xiàn)考證，得到1784年、1880年、1949年和1955年連續(xù)系列前四次特大洪水；1975年在實測期內(nèi)也出現(xiàn)過一次特大洪水。以上洪水資料列于4-1-2第2欄。

1、參數(shù)計算不連續(xù)系列特大值項數(shù)：實測期：實測期內(nèi)特大值個數(shù)：調(diào)查考證期：a=5n=20l=1N=(1982-1784）+1=199現(xiàn)在是12頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量

[例4-1-3]

2、經(jīng)驗頻率計算

（1）前5項特大值經(jīng)驗頻率計算現(xiàn)在是13頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量

[例4-1-3]

2、經(jīng)驗頻率計算

（2）實測連續(xù)系列經(jīng)驗頻率計算第一項：m=l+1=1+1=2

第二項：m=l+2=1+2=3現(xiàn)在是14頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量現(xiàn)在是15頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量

[例4-1-3]

3、不連續(xù)系列統(tǒng)計參數(shù)計算4、適線現(xiàn)在是16頁\一共有46頁\編輯于星期四4.1根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量現(xiàn)在是17頁\一共有46頁\編輯于星期四4.2根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗公式推算設(shè)計流量1979年4月，在交通部公路規(guī)劃設(shè)計院主持下，28個省(自治區(qū))的交通廳和3個部屬設(shè)計院參加，根據(jù)全國1785個水文站的觀測資料，2198站年的歷史洪水調(diào)查資料，制定了《我國公路大中橋流量經(jīng)驗公式匯總報告》。報告中把全國分為111個分區(qū)，分區(qū)圖見圖4-2-1。制定了3個表即：

全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表全國水文分區(qū)Cv值表全國水文分區(qū)CS／Cv經(jīng)驗關(guān)系表現(xiàn)在是18頁\一共有46頁\編輯于星期四4.2根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗公式推算設(shè)計流量全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表現(xiàn)在是19頁\一共有46頁\編輯于星期四4.2根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗公式推算設(shè)計流量一、全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表現(xiàn)在是20頁\一共有46頁\編輯于星期四4.2根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗公式推算設(shè)計流量二、全國水文分區(qū)Cv值表現(xiàn)在是21頁\一共有46頁\編輯于星期四4.2根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗公式推算設(shè)計流量三、全國水文分區(qū)CS／Cv

值表現(xiàn)在是22頁\一共有46頁\編輯于星期四4.2根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗公式推算設(shè)計流量四、以上各表的使用五、使用范圍一般用于流域面積F小于50000km2的中等流域的橋位。首先在地圖上勾繪出橋位以上的流域面積F，視流域大部分在哪一分區(qū)中(圖4-2-1)，就可采用該分區(qū)公式?，F(xiàn)在是23頁\一共有46頁\編輯于星期四4.2根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗公式推算設(shè)計流量現(xiàn)在是24頁\一共有46頁\編輯于星期四習(xí)題作業(yè)1.2.在長江南岸深丘區(qū)，橋位上游流域面積為250Km2，計算其橋位斷面Q5%的流量?，F(xiàn)在是25頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式公路沿線跨越的小河、溪流、溝壑等都是屬于小流域。小流域洪水暴漲暴落，歷時短，很少能留下明顯的痕跡，往往又不會引起人們的注意，難以調(diào)查到較為可靠的歷史洪水資料，且一般沒有水文站的觀測資料。實際工作中小流域河流上的橋梁和涵洞及路基排水系統(tǒng)的設(shè)計，一般由暴雨資料來推求。流量計算多采用推理公式或經(jīng)驗公式?，F(xiàn)在是26頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式由暴兩資料推求設(shè)計洪峰是以降雨形成洪水的理論為基礎(chǔ)的。按照暴雨洪峰的形成過程，推求設(shè)計峰可分三步進(jìn)行：①推求設(shè)計暴雨，求不同歷時指定頻率的設(shè)計雨量及暴雨過程；②推求設(shè)計凈雨，設(shè)計暴雨扣除損失就是設(shè)計凈雨；③推求設(shè)計洪水，對設(shè)計凈雨進(jìn)行匯流計算，得流域出口斷面的設(shè)計洪水?，F(xiàn)在是27頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式一、基本概念暴雨：24小時降雨量大于50mm或1小時降雨量大于16mm。

H24＞50mm或H1＞16mm

凈雨：降雨扣除各種損失后形成地面徑流的那部分雨量，即地面徑流。

產(chǎn)流過程：從降雨到凈雨的過程。

匯流過程：坡面出現(xiàn)匯流后，從流域各處匯集到流域出口斷面的過程。

匯流時間τ（h）：從流域最遠(yuǎn)點流到出口斷面的時間

現(xiàn)在是28頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式水文循環(huán)流域匯流現(xiàn)在是29頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式一、基本概念

暴雨強(qiáng)度公式：暴雨強(qiáng)度、歷時及累積頻率三者關(guān)系的數(shù)學(xué)模型i＝f(t，P)，稱為暴雨強(qiáng)度公式。它用以反映實測點雨量資料的暴雨特性，也是一種地區(qū)性較強(qiáng)的經(jīng)驗公式。

i——時段平均暴雨強(qiáng)度；

Sp——頻率為p的雨力，Sp=A+BlgT

；

n——降雨遞減系數(shù)現(xiàn)在是30頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式一、基本概念

暴雨形成洪峰：小流域的特點是面積小、匯流歷時短，形成洪峰流量最不利情況只是數(shù)小時的短歷時暴雨。因此可假定暴雨強(qiáng)度在全流域內(nèi)分布均勻，時空分布變化不大，并可利用點雨量資料。產(chǎn)生洪峰流量的主要因素是暴雨強(qiáng)度I與流域面積F，設(shè)計洪水以“峰”控制，洪峰流量計算的計算式可寫成：

K為單位換算系數(shù)水文學(xué)中，Q、i、F的慣用單位有兩類，因此K有兩種取值。現(xiàn)在是31頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式二、推理公式公式基本形式：Qp——頻率為p%的流量（m3/s）K——單位換算系數(shù)0.278

——頻率為p%的平均凈雨強(qiáng)度（mm/h）F——流域面積（km2）凈雨量的推求：降雨量乘以洪峰徑流系數(shù)，以ψ表示；降雨量減去雨損（μmm/h）現(xiàn)在是32頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式二、推理公式公式基本形式：1、水科院公式（1958年）ψ——洪峰徑流系數(shù)，與流域匯流時間、面積、入滲率，降雨衰減系數(shù)有關(guān)的一參數(shù)

K——，取0.278現(xiàn)在是33頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式二、推理公式2、交通部公路科學(xué)研究所公式（1980年）Qp——頻率為p%的流量（m3/s）Sp——設(shè)計頻率p%的雨力（mm/h），查圖表獲得μ——降雨損失參數(shù)（mm/h）北方地區(qū)：南方地區(qū)：現(xiàn)在是34頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式三、經(jīng)驗公式公式1Sp、

F——同前；C、β、λ3——系數(shù)，查表4-3-6。公式2Sp、

μ、F——同前；ψ——地貌系數(shù)，查表4-3-5；m、λ2——指數(shù)，查表4-3-5?，F(xiàn)在是35頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式四、公式使用范圍交通部制定的推理公式和經(jīng)驗公式：流域面積小于100km2的小河溝；水科院的推理公式：對于多雨濕潤地區(qū)，流域面積一般在300km2至500km2以下；干旱地區(qū)為100km2至200km2以下。現(xiàn)在是36頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式五、公式的應(yīng)用解：1、求雨力SP查圖4-3-1雨力SP等值線圖（P=1%）以橋涵的地理位置（經(jīng)緯度）查本圖，可線性內(nèi)插。對本圖，可在圖4-3-4n值分區(qū)圖上獲得大致的經(jīng)緯度經(jīng)度90-100,緯度40。查圖得SP=50mm/s現(xiàn)在是37頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式五、公式的應(yīng)用2、求降雨損失參數(shù)μ北方：查表4-3-2，K1、β1K1=0.65β1=0.82現(xiàn)在是38頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式五、公式的應(yīng)用3、求流域匯流時間北方地區(qū)：L=13Km，I=8‰，K3和α1通過查表4-3-4獲得：甘肅?、瘼颌笃皆鹆陞^(qū)山區(qū)0.960.620.390.710.710.71匯流時間和系數(shù)指數(shù)現(xiàn)在是39頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式五、公式的應(yīng)用4、求暴雨衰減指數(shù)n

首先由圖4-3-4查n值的分區(qū)，得分區(qū)為Ⅱ類地區(qū)；然后查表4-3-11h＜τ=1.83h＜6h，取n2=0.76現(xiàn)在是40頁\一共有46頁\編輯于星期四4.3推理公式和經(jīng)驗公式五、公式的應(yīng)用SP=50mm/sn=0.76F=95km2現(xiàn)在是41頁\一共有46頁\編輯于星期四4.4橋位斷面設(shè)計流量水位推算

一、橋位斷面設(shè)計流量計算

設(shè)計流量往往是利用水文站觀測資料或洪水調(diào)查資料推算，其流量是根據(jù)水文站的觀流斷面或橋位附近的形態(tài)斷面計算而得，因而需要換算到橋位斷面。

1、如果水文站測流斷面或形態(tài)斷面距離橋位斷面很近，流域面積相差不超過5%時，則推算的設(shè)計流量可以不必?fù)Q算，而直接作為橋位斷面的設(shè)計流量。

現(xiàn)在是42頁\一共有46頁\編輯于星期四4.4橋位斷面設(shè)計流量水位推算

一、橋位斷面設(shè)計流量計算2、如果距離橋位較遠(yuǎn)，則應(yīng)進(jìn)行換算。當(dāng)流域面積相差不超過20%時，則按下式下式計算3、當(dāng)流域面積相差超過20%時，按上式計算的結(jié)果誤差較大，應(yīng)結(jié)合