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第8章答案_由暴雨资料推求设计洪水

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第8章由暴雨资料推求设计洪水

第8章由暴雨资料推求设计洪水
式中 ， —— 洪峰径流系数 ， 即形成洪峰的净雨量与降雨量
部分产流Qm=k(i-u)FO
Qm= k(i-u)PF
当t=τ时 ， 由暴雨公式有 ， 代入式（8-7） 中得： （ 8-8）其中 ， 未知参数为： Sp、n、F 、 、τ。
二 、水文所公式Qm=0.278ΨiF （ 8-7）式中 ， i为平均降雨强度（ mm/h） ;其余同前 。我国水利部门广泛采用的推理公式。
暴雨特性（强度 、历时）流域几何形特征（河长 、 比降 、集水面积）地质地貌特征（植被 、土壤 、地质）
8.4 计算洪峰流量的地区经验公式
洪峰影响因素
例如湖南 、江西的Cp、n值表
高丘区(C=0.0239) 、低丘区(C=0.0194) 。
同时把山区分为4类： 深山区(C=0.0514) 、浅山区(C=0.0285)、
(2) m的估算m与流域特征因素θ存在密切的关系,一般 关系图。 流域特征因素θ与流域特征存在下列关系：
小流域4类下垫面条件下相应的m值 。见表8- 1 。
1. 、Cv、Cs、n1 、n2 SF Sp=P24,p ·24n2 -12. L、J、F θ m
将（8- 1） 式两边取对数得：
（8-3）
（ 1） n(n1、n2)的获取a 、 由实测暴雨资料分析得到 ;b 、从水文手册中的n值分区图上查取。（2）Sp的计算a 、地区水文手册中的Sp等值线图插t取· t,P=Pt,p=Sp ·t1-nb 、 由式（8-2） 知： Sp=Pt,p ·tn-1 ∵ P24,p 已知（ t=24h） ∴ Sp=P24,p ·24n2 -1
Sp查等值线图或由暴雨公式可求 ， 即：
未知参数： Sp、n、F 、 、τ。
三 、设计洪峰流量计算

水文判断题

水文判断题

第二章（三）判断题１.计算时段的长短，对水量平衡计算原理有影响。

[ ]２.计算区域的大小，对水量平衡计算原理没有影响。

[ ]３.水资源是再生资源，因此总是取之不尽，用之不竭的。

[ ]４.河川径流来自降水，因此，流域特征对径流变化没有重要影响。

[ ]５.闭合流域的径流系数应当小于１。

[ ]６.在石灰岩地区，地下溶洞常常比较发育，流域常常为非闭合流域。

[ ]７.非闭合流域的径流系数必须小于１。

[ ]８. 雨量筒可观测到一场降水的瞬时强度变化过程。

[ ]９.自记雨量计只能观测一定时间间隔内的降雨量。

[ ]10. 虹吸式自记雨量计纪录的是降雨累计过程。

[ ]12. 用等雨深线法计算流域平均降雨量，适用于地形变化比较大的大流域。

[ ]13. 用垂直平分法（即泰森多边形法）计算流域平均降雨量时，它的出发点是流域上各点的雨量用离该点最近的雨量站的降雨量代表。

[ ]14. 垂直平分法（即泰森多边形法）假定雨量站所代表的面积在不同降水过程中固定不变，因此与实际降水空间分布不完全符合。

[ ]型、E601型蒸发器是直接观测水面蒸发的仪器，其观测值就是当时当地水库、湖19.20泊的水面蒸发值。

[ ]20. 在一定的气候条件下，流域日蒸发量基本上与土壤含水量成正比。

[ ]21.采用流域水量平衡法推求多年平均流域蒸发量，常常是一种行之有效的计算方法。

[ ]22.降雨过程中，土壤实际下渗过程始终是按下渗能力进行的。

[ ]23.降雨过程中，降雨强度大于下渗能力时，下渗按下渗能力进行；降雨强度小于下渗能力时，下渗按降多少下渗多少进行。

[ ]24.人类活动措施目前主要是通过直接改变气候条件而引起水文要素的变化。

[ ]25.天然状况下，一般流域的地面径流消退比地下径流消退慢。

[ ]26.对于同一流域，因受降雨等多种因素的影响，各场洪水的地面径流消退过程都不一致。

[ ]27. 退耕还林，是把以前山区在陡坡上毁林开荒得到的耕地，现在再变为树林，是一项水土保持、防洪减沙的重要措施。

《工程水文学》(第4版)第8章 由流量资料推求设计洪水

《工程水文学》(第4版)第8章 由流量资料推求设计洪水
（2）历史洪水的实地调查和文献考证 历史特大洪水资料的获取一般采用实地历时洪水调查（洪水痕迹调查、走访年 长居民等形式）及历史文献资料考证（碑记、歌谣、地方志、私人日记、宗族记事、 《水经注》一类的关于自然地理河流的专著等历史文字记载资料）两种方法。 历史洪水位（洪痕高程）确定后，采用延长水位～流量关系曲线法、比降法、 控制断面法等计算相应的洪峰流量。
特大洪水：是指实测系列和调 查到的历史洪水中，比一般洪水大 得多的稀遇洪水。
特大洪水分类：特大洪水可以 发生在实测流量期间的n年之内，也 可以发生在实测流量期间的n年之外， 前者称资料内特大洪水（实测特大 洪水），后者称资料外特大洪水(历 史特大洪水)，如图所示。
三、洪水资料的分析处理
3、历史洪水的调查和考证
1000~500
2000~1000
50~20 300~100
4
50~30
500~200
1000~300
20~10 100~50
5
30~20
200~100
300~200
10
50~20
二、设计洪水的含义
1、洪水： 由于流域内降雨或冰川溶雪，大量径流汇入河道，导 致流量激增，水位上涨，这种水文现象称为洪水。
三、洪水资料的分析处理 3、历史洪水的调查和考证
（3）历史洪水在调查考证期中的排位分析
【算 例】P201
特大洪水的重现期一 般根据历史洪水发生的年 代来大致推估。
①从发生年代至今为 最大。
N=设计年份-发生年份+1
②从调查考证的最远年份至今为最大（调查考证期的最远年份迄今的年数） N = 设计年份 - 调查考证期最远年份 + 1
2、洪水三要素 一次洪水过程可用3个控制性要素加 以描述，常称为洪水三要素，即 （1）洪峰流量 Qm（m3/s），为洪水 过程线的最大流量。 （2）洪水总量 W（m3），为一次洪水 的径流总量。 （3）洪水过程线，洪水从A到B点的时 距t1为涨水历时，从B到C点的时距t2为退 水历时，一般情况下，t2>t1。T=t1+t2， 称T为洪水历时。

第八章 由暴雨资料推求设计洪水的条件和步骤及直接法推求设计暴雨

第八章 由暴雨资料推求设计洪水的条件和步骤及直接法推求设计暴雨

2、设计面暴雨过程的推求
典型暴雨选择原则：（各年面雨量过程中选取） （1）可能（代表性）：雨量接近设计值 雨型出现几率大 （2）不利：雨量比较集中、主雨峰比较靠后 （3）为了简便，也可选择单站暴雨过程
放大方法：同频率控制放大法。
实例分析 某流域具有充分雨量资料，已求得百年一遇设计暴雨量，并
选择出典型暴雨过程，是推求其设计暴雨过程。
实例分析 已求得某流域百年一遇1d、3d、7d设计暴雨分别为108mm、182mm、
270mm。经对流域内各次大暴雨资料分析比较后，选定暴雨核心部分出 现较迟的1993年的一次大暴雨作为典型，其暴雨过程如表。按同频率控 制放大法推求设计暴雨过程。
时段（d） 雨量x(mm)
1
2
3
4
13.8 6.1 20.0 0.2
（1）第一种情况 如果流域中心附近有一个具有长期雨量资料的测站，那么可依据该站 点资料进行频率计算，求得各种历时的设计点雨量。
（2）第二种情况 如果流域上完全没有长系列雨量资料，则查各省水文手册等文献中刊 载的暴雨统计参数等值线图。得到流域中心处各种历时暴雨的统计参 数，进而求得各种历时的设计点雨量。
直接法推求设计暴雨 主讲 马细霞
一、概述
1、由暴雨资料推求设计洪水的条件 (1) 设计流域实测流量资料不足或缺乏时,有必要研究由暴雨资 料推求设计洪水的问题；(2) 人类活动破坏了洪水系列的一致性; (3) 多种方法,互相印证,合理选定; (4) 无资料地区小流域的 设计洪水，一般都是根据暴雨资料推求； (5) 可能最大降水/洪 水是用暴雨资料推求的。
2、设计面雨量的推求
思路：流域面积很小时，可近似将流域中心设计点雨量作为流域 设计面雨量；对于较大面积流域，需研究点雨量与面雨量之间 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。

第八章由流量资料推求设计洪水

第八章由流量资料推求设计洪水
Qm＝110000m3/s
1870
n
1992
N
WUHEE
又经调查，在四川忠县长江北岸2km处的选 溪山洞中调查到宋绍兴23年（南宋赵构年号） 即1153年一次大洪水。
该洪水小于1870年洪水，通过调查还可以肯 定自1153年以来1870年洪水为最大，则1870年洪 水的重现期为 N＝1992-1153+1＝840（年）。
WUHEE
如何选择水工建筑物的设计洪水，涉及一个 标准问题，即设计标准。 设计标准定得过高，工程投资增大而不经济 ，但工程比较安全； 设计标准定得过低，工程造价降低，但工程 遭受破坏的风险增大。 确定设计标准是一个非常复杂的问题。
我国：SDJ12-78《水利水电枢纽工程等级划分及设 计标准（山区、丘陵区部分）（试行）》 GB50201-94《防洪标准》
WUHEE
防护对象的防洪标准：
WUHEE
三、设计洪水计算的基本方法和内容
1.我国推求设计洪水的发展 （1）历史最大洪水加成法 以历史上发生过的最大洪水再加上一个安 全值作为设计洪水。 缺点： ① 对未来洪水超过历史最大洪水的可能 性考虑不足，降低了工程的安全程度； ② 对大小不同，重要性不同的工程采用 同一个标准，显然不合理。
WUHEE
Q(m3/s)
a项特大洪水 M=1,2,...,a
实测期内特大洪水，l项
实测一般洪水，n-l项 m=l+1,l+2,...,n
... ...
缺测
...
...
n
N
T
WUHEE
（2）独立样本法 把实测一般洪水系列与特大洪水系列都看作是从 总体中独立抽出的两个随机连序样本，各项洪水可分 别在各个系列中进行排位，实测系列的经验频率仍按 连序系列经验频率公式计算：

工程水文学-第8章习题_由暴雨资料推求设计洪水附答案

工程水文学-第8章习题_由暴雨资料推求设计洪水附答案

第八章 由暴雨资料推求设计洪水本章学习的内容和意义：在设计流域实测流量资料不足或缺乏时，或人类活动破坏了洪水系列的一致性，就有必要研究由暴雨资料推求设计洪水的问题。

另外，可能最大洪水和小流域设计洪水也常用暴雨资料推求。

由暴雨资料推求设计洪水的基本假定是：暴雨与洪水同频率。

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，推求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨，再按照降雨形成径流的原理和计算方法，由设计暴雨推求出设计洪水。

本章习题内容主要涉及：暴雨资料的选样；不同资料情况下设计暴雨的计算；推求设计净雨；推求设计洪水过程线；可能最大暴雨和可能最大洪水的推求；小流域设计洪水的计算。

一、概 念 题（一）填空题1.设计暴雨的设计频率一般假定与相应的 具有相同的频率。

2.暴雨点面关系是 ，它用于由设计点雨量推求 。

3.由暴雨资料推求设计洪水时，假定设计暴雨与设计洪水频率 。

4.推求设计暴雨过程时，典型暴雨过程的放大计算一般采用 法。

5.判别暴雨资料是否为特大值时，一般的方法是 。

6.由暴雨资料推求设计洪水的一般步骤是 _______________、 、 。

7.暴雨资料的插补延展方法有 。

8.流域内测站分布均匀时，可采用 计算面雨量。

9.流域内侧站分布不均匀时，宜采用 计算面雨量。

10.一般情况下，用泰森多边形法计算流域平均雨量比用算术平均法合理些，但在 情况下，两种方法可获得相同的结果。

11.暴雨频率分析，我国一般采用 法确定其概率分布函数及统计参数。

12.暴雨点面关系有两种，其一是 ；其二 。

13.设计面雨量的时程分配通常选取 作为典型，经放大后求得。

14.对暴雨影响最大的气象因子，包括 和 两大类。

15.用W m 折算法（m p a rW P ,）计算设计暴雨的前期影响雨量P a 时，在湿润地区，当设计标准较高时，r 应取较 值；在干旱地区，当设计标准较低时，r 应取较 值。

用暴雨推算设计洪水

用暴雨推算设计洪水

二、设计面暴雨量的推求
由点雨量与面雨量之间的关系（称暴雨点面关系）将设 计点雨量转化为设计面雨量 将一个水文分区中各流域的点面关系综合为如图9-3所 示的定点定面关系a∼T∼ F。图中a为流域中心雨量折算 为流域面雨量的系数，称点面系数，随所取的暴雨历时 T和流域面积F而变化，它等于历时T的流域面雨量与相 应的流域中心点雨量的比值。
§9-4 暴雨资料缺乏时设计暴雨的推求
流域上完全没有长系列雨量资料： 1.由省水文手册等文献刊载的暴雨统计参数（各种历 时的年最大点雨量均值、CV）等值线图和CS/ CV分区 图查得流域中心处各种历时暴雨的统计参数→绘出各种 历时暴雨的理论频率曲线→由设计频率求得各种历时的 设计点雨量→2.通过暴雨公式转化为任一历时的设计点 雨量→3.通过该区的暴雨点面关系求得任一历时的设计 面雨量→4.按分区概化雨型或移用的暴雨典型同频率控 制放大，得设计暴雨过程
图9-3 某水文分区定点定面暴雨点面关系曲线
依据暴雨点面关系求设计面雨量：例如在图9-3所代 表的水文分区中的某流域，流域面积为500km2，流域 中心百年一遇1d暴雨为300mm，由图上查得点面系数 a=0.92，故该流域百年一遇1d面雨量为 P1%=0.92×300=276mm 三、设计暴雨过程的确定——典型暴雨过程同频率放 大法 典型暴雨可在有长期观测的单站中选取
§9-2 暴雨资料充分时设计暴雨的推求
流域内及附近有足够多的雨量站、且观测 资料足够 长，足以计算长系列的流域平均雨量（称面雨量） 一. 设计面暴雨量的计算 流域暴雨资料收集与审查→[选样]→每年各历时的最大 面雨量系列→[频率计算]→各种历时面暴雨量的理论频率 曲线→[设计频率]→各种历时的设计面雨量
例如已求得某流域的Wm=120mm，百年一遇的3d设计 暴雨量P1%=400mm，百年一遇的（P+Pa）1%=480mm， 则设计的Pa，1%=480-400=80mm。若计算的Pa,p大于Wm 时，则取等于Wm。 3. 扩展设计暴雨过程法 （三）推求设计净雨过程 根据Pa,p和拟定的产流计算方案，便可用第八章介绍的 方法由设计暴雨过程推求设计净雨过程。 值得注意的是，产流计算方案外延的合理性

第八章 由暴雨资料推求设计洪水

第八章 由暴雨资料推求设计洪水
（4）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，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。
（5）如与洪水的峰量关系较好，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。
6，根据动点～动面关系来换算设计面雨量，实质上引进了3项假定：
,（1）设计Leabharlann 雨中心与流域中心重合； 比较容易发生
首先是从量上来考虑，应使典型暴雨的雨量接近设计暴雨的雨量；
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。
所谓对工程不利
一是指雨量比较集中，例如七天暴雨特别集中在三天，三天暴雨特别集中在一天等；
二是指主雨峰比较靠后。这样的降雨分配过程所形成的洪水洪峰较大且出现较迟，对水库安全将是不利的。
日雨量资料一般是指当天8：00到次日8：00所记录的雨量资料。
自记雨量资料是以分钟为单位记录的雨量过程资料。
分段雨量资料一般以1、3、6、12h等不同的时间间隔记 录的雨量资料。
暴雨资料的审查 ：可靠性审查 代表性分析 一致性审查,
4特大暴雨的处理：特大值处理的关键是确定重现期。对特大暴雨的重现期必须作深入细致的分析论证，若没有充分的依据，就不宜作特大值处理。若误将一般大暴雨作为特大值处理，会使频率计算成果偏低，影响工程安全。
面雨量统计参数的估计，我国一般采用适线法
进行点暴雨系列的统计时，一般采用定时段年最大法选样
5，设计洪水规范建议采用以下方法插补展延：
（1）距离较近时，可直接借用邻站某些年份的资料。
（2）一般年份，当相邻地区测站雨量相差不大时，可采用邻近各站的平均值插补。

第8章习题由暴雨资料推求设计洪水

第8章习题由暴雨资料推求设计洪水

第8章习题由暴雨资料推求设计洪水第8章习题由暴雨资料推求设计洪水第八章由暴雨资料推求设计洪水本章学习的内容和意义：在设计流域实测流量资料不足或缺乏时，或人类活动破坏了洪水系列的一致性，就有必要研究由暴雨资料推求设计洪水的问题。

另外，可能最大洪水和小流域设计洪水也常用暴雨资料推求。

由暴雨资料推求设计洪水的基本假定是：暴雨与洪水同频率。

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，推求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨，再按照降雨形成径流的原理和计算方法，由设计暴雨推求出设计洪水。

本章习题内容主要涉及：暴雨资料的选样；不同资料情况下设计暴雨的计算；推求设计净雨；推求设计洪水过程线；可能最大暴雨和可能最大洪水的推求；小流域设计洪水的计算。

一、概念题（一）填空题1.设计暴雨的设计频率一般假定与相应的具有相同的频率。

2.暴雨点面关系是，它用于由设计点雨量推求。

3.由暴雨资料推求设计洪水时，假定设计暴雨与设计洪水频率。

4.推求设计暴雨过程时，典型暴雨过程的放大计算一般采用法。

5.判别暴雨资料是否为特大值时，一般的方法是。

6.由暴雨资料推求设计洪水的一般步骤是_______________、、。

7.暴雨资料的插补延展方法有。

8.流域内测站分布均匀时，可采用计算面雨量。

9.流域内侧站分布不均匀时，宜采用计算面雨量。

10.一般情况下，用泰森多边形法计算流域平均雨量比用算术平均法合理些，但在情况下，两种方法可获得相同的结果。

11.暴雨频率分析，我国一般采用法确定其概率分布函数及统计参数。

12.暴雨点面关系有两种，其一是 ；其二 。

13.设计面雨量的时程分配通常选取 作为典型，经放大后求得。

14.对暴雨影响最大的气象因子，包括 和 两大类。

15.用W m 折算法（m p a rW P ,）计算设计暴雨的前期影响雨量P a 时，在湿润地区，当设计标准较高时，r 应取较 值；在干旱地区，当设计标准较低时，r 应取较 值。

依据暴雨资料推算设计洪水的方法

依据暴雨资料推算设计洪水的方法

同频率法：
同时进行Ｐ和Ｐ＋Ｐａ两种系列的频率 计算，由设计频率的Ｐ＋Ｐａ值减去同一 频率的Ｐ 值,差额作为所求的设计Ｐａ值：
Ｐａｐ＝（Ｐ＋Ｐａ）ｐ－Ｐｐ。
分析法：根据流域水文气象和地理 特性、设计条件、经验分析或查手册得出 设计Pa 。在湿润地区，当设计标准较高 时，可取Pa＝Im 。
典型暴雨法：如果所采用的实际典型 年降雨量的频率接近设计频率，可以采 用实际前期降雨作为计算设计Pa的依据。
流域各时段设计面雨量
三种资料条件下推求流域设计面雨量计算框图
二、设计暴雨过程拟定
1、选择典型暴雨过程的原则 （1）暴雨强度高、降水总量大（接近设计条件，
放大后变形小）； （2）降雨过程有足够的代表性（易出现）； （3）主雨峰偏后（对工程不利）
2、放大方法 （1）同频率法（常用）； （2）同倍比法
3、由设计暴雨推求设计洪水
＝1.63
K7＝14287.60
182 108.5
＝2.20
（5）同频率法推求得设计暴雨过程
日次
1
典型暴雨 13.8
放大倍比 2.20
设计暴雨 30.4
表 4－3 设计暴雨过程
2
3
4
5
6
7
6.1 20.0 0.2
0.9 63.2 44.4
2.20 2.20 2.20 1.63 1.71 1.63
10.4 0
24.0 0 0
75.6 52.4
q (m/3s)
220 170 70 22
0
表 4－5 设计洪水过程线 Q(m/3s)
10.4 24.0 75.6 52.4
0
229
177
0
72.8 528

设计洪水计算

设计洪水计算

项目二：设计洪水计算由流量资料推求设计洪水一、填空题1．洪水的三要素是指、、。

2．防洪设计标准分为两类，一类是、另一类是。

3．目前计算设计洪水的基本途径有三种，它们分别是、、。

4．在设计洪水计算中，洪峰及各时段洪量采用不同倍比，使放大后的典型洪水过程线的洪峰及各历时的洪量分别等于设计洪峰和设计洪量值，此种放大方法称为。

5．在洪水峰、量频率计算中，洪峰流量的选样采用、时段洪量的选样采用。

6．连序样本是指。

不连序样本是指。

7．对于同一流域，一般情况下洪峰及洪量系列的C V值都比暴雨系列的C V值，这主要是洪水受＿和影响的结果。

二、问答题1．什么是特大洪水？特大洪水在频率计算中的意义是什么？2．对特大洪水进行处理时，洪水经验频率计算的方法有哪两种？分别是如何进行计算的？3．洪水频率计算的合理性分析应从几个方面进行考虑？4．采用典型洪水过程线放大的方法推求设计洪水过程线，典型洪水过程线的选择原则是什么？5．采用典型洪水过程线放大的方法推求设计洪水过程线的两种放大方法是什么？分别是如何计算的？6．在洪水峰、量频率计算工作中，为了提高资料系列的可靠性、一致性和代表性，一般要进行下列各项工作，试在下表的相应栏中用“+”表明该项措施起作用，用“-”表明该项措施不起作用。

三、计算题1．某水库坝址断面处有1958年至1995年的年最大洪峰流量资料，其中最大的三年洪峰流量分别为 7500 m3/s、 4900 m3/s和 3800 m3/s。

由洪水调查知道，自1835年到1957年间，发生过一次特大洪水，洪峰流量为 9700 m3/s ，并且可以肯定，调查期内没有漏掉 6000 m3/s 以上的洪水，试计算各次洪水的经验频率，并说明理由。

2．某水文站根据实测洪水和历史调查洪水资料，已经绘制出洪峰流量经验频率曲线，现从经验频率曲线上读取三点（2080，5%）、（760，50%）、（296，95%），试按三点法计算这一洪水系列的统计参数。

由暴雨资料推求设计洪水

由暴雨资料推求设计洪水
频率计算结果
5000 4500
洪峰流量（m3/s）
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0.01
0.2
1
2
5
10
20
30 40 50 60 70
80
90
95
99
频率（%） 几率格纸 经验频率 频率标注 理论频率
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K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。 特大值处理的关键是确定重现期。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，流域平均雨量的重现期与相应洪 水的重现期相近。
以上计算成果可从下列各方面进行检查，分析比较 其是否合理，而后确定设计暴雨量。
(1)对各种历时的点面暴雨量统计参数，如均值、Cv 值进行分析比较，暴雨量的这些统计参数应随面积增大 而逐渐较小。
(2)不同历时暴雨频率曲线不应有交叉现象。 (3)与实测大暴雨或邻近地区特大暴雨比较 （将邻近地区已出现的特大暴雨的历时、面积、雨深资 料与设计面暴雨量进行比较。）
能最大洪水、小流域设计洪水的计算方法。
9.1
内容提要：
概
述
1.为什么要用暴雨资料推求设计洪水；2.用 暴雨资料推求设计洪水的基本假设；3.用暴雨资
料推求设计洪水的方法步骤。
学习要求：
掌握在什么条件下用暴雨资料推求设计洪水，
由暴雨推求洪水的主要方法步骤。
二、由暴雨资料推求设计洪水的步骤
按照暴雨洪水的形成过程，推求设计洪水可分三 步进行。 ① 推求设计暴雨: 用频率分析法求不同历时指定频 率的设计雨量及暴雨过程。

水文水利计算第八章-由暴雨资料推求设计洪水

水文水利计算第八章-由暴雨资料推求设计洪水

第八章由暴雨资料推求设计洪水8.1 概述我国大部分地区的洪水主要由暴雨形成。

在实际工作中，中小流域常因流量资料不足无法直接用流量资料推求设计洪水，而暴雨资料一般较多，因此可用暴雨资料推求设计洪水，主要包括以下情况：（1）在中小流域上兴建水利工程，经常遇到流量资料不足或代表性差的情况，难于使用相关法来插补延长，因此，需用暴雨资料推求设计洪水。

（2）由于人类活动的影响，使径流形成的条件发生显著的改变，破坏了洪水资料系列的一致性。

因此，可以通过暴雨资料，用人类活动后新的径流形成条件推求设计洪水。

（3）为了用多种方法推算设计洪水，以论证设计成果的合理性，即使流量资料充足的情况下，也要用暴雨资料推求设计洪水。

（4）无资料地区小流域的设计洪水，一般都是根据暴雨资料推求的。

（5）可能最大降水、洪水是用暴雨资料推求的。

由暴雨资料推求设计洪水的主要程序为：（1）推求设计暴雨。

用频率分析法求不同历时制定频率的设计雨量及暴雨过程，或使用可能最大暴雨图集求可能最大暴雨（PMP）。

（2）推求设计净雨。

采用降雨径流相关图法、初损后损法或其他方法推求设计净雨。

（3）推求设计洪水过程线。

应用时段单位线法或瞬时单位线法进行汇流计算，即得流域出口断面的设计洪水过程。

由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是设计暴雨与设计洪水是同频率的。

因此，推求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨。

流域上某一指定频率的设计暴雨，可用由流量资料推求设计洪水相类似的方法推求。

即根据实测降雨资料，先用频率分析方法求得设计频率的设计雨量，然后按典型暴雨进行缩放，即得设计暴雨过程。

在计算方法上，依照暴雨资料情况分为直接法和间接法两类。

本章重点介绍由暴雨资料推求设计洪水的方法，以及小流域设计洪水计算的一些特殊方法。

8.2设计面暴雨量的推求设计面暴雨量是指设计断面以上流域的符合设计标准的面平均暴雨量及其过程。

推求设计洪水需要求出流域上的设计面暴雨过程。

根据流域资料条件和流域面积大小，设计面暴雨的分析方法有直接计算和间接计算两种。

由暴雨资料推求设计洪水

由暴雨资料推求设计洪水

习题三：由暴雨资料推求设计洪水1、己知某流域中心点暴雨统计参数和产汇流计算方案，推式P=2 %的设计洪水。

资料及计算步骤如下：1）设计暴雨计算：该设计流域集水面积F=341 km2，由点暴雨频率计算及参数的地区协调，求得该流域中心最大24小时点暴雨量统计参数x̅24=115 mm，C V=0.56，C S/C V=3.5，点面折算系数α=0.94，设计暴雨的时程分配百分比见下表。

2）设计净雨计算：本流域位于湿润地区，用同频率法求得P a=82 mm，I m=100 mm，稳渗f c=1.5 mm/h，由设计暴雨过程扣损，得地面、地下净雨过程（列表进行）。

3）设计洪水计算：设计地面径流过程由设计地面净雨用单位线进行地面汇流计算。

已知本流域综合瞬时单位线的参数n=3.5，K=4.0 h；设计地下径流过程，采用三角形过程汇流计算，再加深层基流30 m3/s。

两者叠加得设计洪水过程（列表进行）。

表1设计暴雨时程分配解：1）设计暴雨计算由点暴雨频率计算及参数分析（已求得该流域中心最大24小时点暴雨量统计参数x̅24=115 mm，C V=0.56，C S/C V=3.5）得C S=1.96，根据P-Ⅲ型分布离均系数ФP值表查出P=2 %，C S=1.95时，φp=2.897；C S=2.00时，φp=2.912。

线性内插得C S=1.96时，φp=2.900。

K p=φp C V+1=2.900×0.56+1=2.624x p=K p x̅=2.624×115=301.76即P=2 %的最大24小时点暴雨量为302 mm。

已知设计流域集水面积F=341 km2，点面折算系数为0.94，则P=2 %的最大24小时设计面暴雨量=302×0.94=284 mm。

按该地区的暴雨时程分配，求得设计暴雨过程，见表2。

2）设计净雨计算本流域位于湿润地区，用同频率法求得P a=82 mm，I m=100 mm，则初损I0=I m-P a=18 mm，求得设计净雨过程，见表2。

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)

小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)
Qm,p C
E
D
A
T
上涨历时t1
F t
B
本章小结
小流域设计洪水特点及方法 暴雨公式的理解 全部产流、部分产流的概念 推理公式推求设计洪峰的步骤 影响洪峰流量的因素
作业: P156 8-1
称为全部产流。Qm k (i u)F
式中 Qm——洪峰流量(m3/s); F——流域面积(km2); i——平均降雨强度(mm/h)； u——平均下渗强度(mm/h); k——单位换算系数。
（8-4）
3. 部分产流 当tc<τ时，即不充分供水条件下，出口断面的最大流量是 由全部降雨在部分流域面积上形成的：
2. L、J、F
θ
m
3.
P24,p
R2L4,p J 1/3F1/ 4
4. 产流历时tc计算
5. 试算求Qm
u
或
L J 1/3
u
(1
n
n)n1n
(
Sp hRn
1
)1n
1
tc
(1
n)
Sp u
n
(1) 假定一个Qm 值，计算τ；
(2)
当τ≤tc时，由式（80-1.227）8 m计J 算1/L3Qm1/
二、历时t（<24小时）的设计暴雨Pt,p的计算 将年最大24小时设计暴雨量P24，P通过暴雨公式转化为任意一历时的设计雨
量Pt,P(1<t<24)。
1. 暴雨公式
it , P
SP tn
（8-1）
式中，it.p—— 历时为t、频率为P的平均暴雨强度(mm/h);
Sp—— 单位时间的平均雨强(mm/h)，又称雨力,随地区 和重现期而变;
u

讲义《工程水文学》大学教材课件-由流量资料推求设计洪水(附例题)

讲义《工程水文学》大学教材课件-由流量资料推求设计洪水(附例题)

可处在非常情况下运行，即允许保持较高水位，电站、船闸等正
常工作允许遭到破坏
第一节
概
述
二、水工建筑物的等级和防洪标准
表6.1
水利水电工程分等指标
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
工程 工 程规 总库容 防护城镇及
等别
模
（108m³） 工矿企业的 保护农田 治涝面积 灌溉面积 供水对象 装机容量
（104亩） （104亩） （104亩） 重要性 （104kw）
Q～t 情况下，为了不使洪水漫溢坝顶造成毁坝
灾害，所需要的坝顶高程等工程规模数据。
如何设计调洪库容和泄洪建筑物？
——水工建筑物的设计洪水
第一节
概
述
2. 下游地区防洪问题，一般是水库下游河道
要求水库下泄流量不超过某一流量值。
如何设计防洪库容？
——防护对象的设计洪水
第一节
概
述
一、设计洪水
1. 设计洪水概念
空位，由大到小是不连序的
历史调查期
历史调查期
第二节
设计洪峰、洪量的计算
1. 特大洪水序列
历史特大洪水：通过洪水痕迹，查水位流量关系获得；实测特大洪
水：通过资料观测得到
特大洪水确定以后，要分析其在某一代表年限内的大小序位，以便
确定洪水的重现期
目前我国根据资料来源不同，将与确定特大洪水代表年限有关的年
➢
确定特大洪水重现期实例
[例]1992年长江重庆～宜昌河段洪水调查
同治九年（1870年）川江发生特大洪水，沿江调查
到石刻91处，推算得宜昌洪峰流量Qm＝110000m3/s。
如此洪水为1870年以来为最大，则N=1992-1870+1＝123（年）。
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23、答：在适当地点适当时间选定的地面露点值所对应的可降水量能反映暴雨期间输入雨区水汽量的多少，这个地面露点值称为暴雨代表性露点。
选取代表性露点的方法：在暖湿空气的入流方向大暴雨区边缘选取几个测站（一般4～5个），并取群站露点的平均值；每个测站代表性地面露点的选取，是包括最大24h暴雨期及前24h共48h内选取的持续12h最高露点值。
30. 24℃
31.（1）通过暴雨径流查算图表（或水文手册）查算统计历时的设计暴雨量，（2）通过暴雨公式将统计历时的设计雨量转化为任一历时的设计雨量
㈡选择题
１.[c]２.[c]3.[a]4.[b]5. [a]6. [d]7. [d]8. [c]
9. [b]10.[d]11.[c]12.[a]13.[b]14.[b]15.[b]16.[d]
25、答：原则上是典型暴雨发生地区与设计流域处于同一气象条件一致区，其间没有特别高大的山脉相隔，具体条件是：①移植距离不宜太远，一般移置范围在10个纬距之内；②地形条件不宜相差太大，两地高程相差一般不宜超过700~1000m；③暴雨气候特征相似；④形成典型暴雨的环流形势与天气系统应在设计流域也曾出现或有可能出现。移植暴雨法的方法步骤是：①查明拟移置暴雨发生的时间，地点及天气成因，等雨量线图，天气图；②由天气条件初步拟定一致区；③考虑地形、地理条件限制确定移置界限；④放大典型暴雨；⑤移置改正。
17.[b]18.[d]19.[d]20.[c]21.[d]22.[b]23.[a]24.[b]
25.[b]26.[c]27.[a]28.[c]29.[b]
㈢判断题
１.[T]２.[F]3.[F]4.[F]5. [T]6. [F]7. [T]8. [T]
9. [T]10.[T]11.[T]12.[T]13.[T]14.[T]15.[F]16.[T]
7、答：可从以下几个方面检查设计暴雨计算成果的正确性：(1)检查统计参数，设计暴雨历时越长，均值 增大，CV变小,某一历时的设计值 增大;(2) 把各统计历时的暴雨频率曲线绘在一张图上进行对比分析，不能相交，间距合理;(3)与实测大暴雨或邻近地区以及世界最大暴雨记录进行分析比较，检查其稀遇程度。
8、答：定点指流域中心点或其附近有长系列点雨量资料的雨量站, 定面是把流域作为固定面,建立固定点雨量和固定面雨量之间的关系,称定点定面关系。对于一次暴雨某种时段的固定点雨量，有一个相应的面雨量，在定点定面条件下，点面折减系数为： 。式中，xF、x0分别为某种时段固定面和固定点的暴雨量。有了若干次某时段暴雨量，则可有若干个α值，取其平均值，作为设计计算用的点面折减系数。同样的方法，可求得不同时段的点面折减系数。
8.算术平均法
9.泰森多边形法
10.流域上雨量站分布均匀，即各雨量站面积权重相同
11.适线
12.暴雨定点定面关系，暴雨动点动面关系
13.实测大暴雨
14.水汽因子，动力因子
15.大，小
16.设计的前期影响雨量Pa，p，降雨径流关系
17. Wm折算法，扩展暴雨系列法，同频率法
18.在现代气候条件下，一个特定流域一定历时的理论最大降水量
26、答：①选择典型暴雨，并计算其平均雨量P典；②计算当地典型暴雨的和可能最大暴雨的可降水量W典、Wm；③进行水汽放大，得可能最大暴雨 。式中W典由选取的代表性露点td，代查表得；Wm由选取的td，m查表得。
17、答：因流域面积小，忽略暴雨在地区上分布的不均匀性，可以把流域中心的点雨量作为流域面雨量，无需考虑点面雨量折算。
根据地区的雨量观测资料，独立地选取不同历时最大暴雨量进行统计，并转换为不同频率的平均暴雨强度～历时曲线，表达式为： 或
式中：t为暴雨历时（h）；i为历时为t、频率为P的最大平均暴雨强度，（mm/h）；SP为雨力，（mm/h）；n为暴雨衰减指数；d为检验参数。
5、答：特大值处理的关键是确定重现期。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，流域平均雨量的重现期与相应洪水的重现期相近。
6、答：“动点动面暴雨点面关系”包含了三个假定:①假定设计暴雨的中心一定发生在流域中心； ②假定设计暴雨的点面关系符合平均的点面关系；③假定流域周界与设计暴雨的某一等雨深线相重合。
15、答：全面汇流的洪峰流量推理公式
部分汇流的洪峰流量推理公式
式中：F为流域面积（km2）； 为一定时段内的最大平均雨强（mm/h），对于全面汇流，时段为流域汇流时间，对于部分汇流，时段为净雨历时； 为平均下渗强度（mm/h）；K为单位换算系数（k=0.278）；F0为净雨历时间的最大共时径流面积（km2）。
12、答：典型暴雨过程的放大方法与设计洪水的典型过程放大计算基本相同，一般均采用同频率放大法。例如设计历时为7天，以1天，3天作为控制历时，其放大倍比的计算式为：
最大1天:
最大3天中其余2天:
最大7天中其余4天:
式中， －分别为1d、3d、7d设计暴雨量（mm）；
－分别为1d、3d、7d典型暴雨量（mm）。
10、答：（1）用公式： 逐日计算，式中 ， 分别为第t+1天、第t天的前期影响雨量；Pt为第t天的降雨量； 为流域蓄水容量，K为折减系数。（2）按公式： = +Pt-Rt-Et逐日计算。式中Rt为Pt产生的径流量，Et为第t天的流域蒸散发量。方法（1）不需要逐日蒸发、径流资料，计算简便，但精度不高。方法（2）计算精度较高，但需要逐日蒸发、径流资料，计算较繁。
14、答：图解交点法不需试算，根据推理公式
通过计算作图求解。该法是对式（2-8-4）、（2-8-5）和（2-8-6）分别作曲线Qmτ及τQm，点绘在一张图上，如下图所示。两线交点的读数显然同时满足式（2-8-4）、（2-8-5）和（2-8-6），因此交点读数Qm、τ即为该方程组的解。
图2-8-1交点法推求洪峰流量示意图
9、答：在缺乏暴雨资料的流域上，常以动点动面暴雨点面关系代替定点定面关系。这种关系是按照各次暴雨的中心与暴雨等值线图计算求得，因各次暴雨的中心和暴雨分布都不尽相同，所以称为动点动面关系。分析动点动面关系的方法是：①在一个水文分区内选择若干次大暴雨资料;②绘出各场暴雨各种历时的暴雨等雨深线图;③作出各场暴雨的点面关系; ④取各场暴雨点面关系的平均线作为该区综合的点面关系线。
24、答：（1）移植典型特大暴雨法：①移植可能性分析；从邻近地区选择特大暴雨典型；②气象因子极大化，放大典型暴雨得当地PMP；③移植改正，将那里的PMP移至设计流域。
（2）应用可能最大暴雨图集推求，方法步骤为：①查得流域中心可能最大24h点雨量 ；②查PMP时面深（T～F～α）关系图，求得各时段流域可能最大暴雨折算系数α；③计算相应时段的可能最大面暴雨量 。
第八章 由暴雨资料推求设计洪水
一、概 念 题
（一）填空题
1.设计洪水
2. 流域中心点雨量与相应的流域面雨量之间的关系，设计面雨量
3.同频率
4.同频率法
5.从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K、暴雨量级、重现期等分析判断
6.推求设计暴雨，推求设计净雨，推求设计洪水
7.邻站直接借用法，邻近各站平均值插补法，等值线图插补法，暴雨移植法，暴雨与洪水峰或量相关法
目前水利部门广泛应用的是第一种形式。
22、答：可降水量是指垂直空气柱中的全部水汽凝结后在气柱底面上所形成的液态水深度，称为可降水量。计算方法有：①若是有各高度层的比湿实测资料，可直接用公式 计算；式中，q为比湿， 为分层气压厚度。②间接计算：确定地面露点值，并化算为1000hPa露点值；以露点值查表计算 ，其中 ， 分别为海平面至水汽顶界和地面高度可降水。
2、答： 洪水与暴雨同频率，即某一频率的暴雨，就产生某一频率的洪水。如百年一遇的暴雨，就产生百年一遇的洪水。
3、答：由暴雨资料推求设计洪水的方法步骤是：①暴雨选样；②推求设计暴雨；③推求设计净雨；④推求设计洪水过程线
4、答：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K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。
16、答：流域设计洪水总量可由设计净雨来推求，一般用24小时的设计净雨乘以流域面积得出，即
式中：Wp为设计洪水总量，万ｍ３；hp为设计净雨量，mm；F为流域面积（km2）。
小流域设计洪水过程线一般用概化过程线法推求。概化过程线有三角形，五边形和综合概化过程线。若概化过程线为三角形，则设计洪水过程线的峰为Qp，量为Wp，则底宽T=2Qp/Wp。
18、答：推理公式法计算设计洪峰流量流程如下图：
图2-8-2推理公式法计算设计洪峰流量流程图
19、答：基本原理：推理公式是从成因概念出发，认为降落在流域上的暴雨经过产流和汇流，按等流时线的原理，形成流域出口的最大流量。
基本假定：①设计暴雨及损失时空分布均匀；②暴雨、洪水同频率；③汇流遵循等流时线原理。
13、答：推理公式法是基于暴雨形成洪水的基本原理推求设计洪水的一种方法。
推理公式法计算设计洪峰流量是联解如下一组方程
便可求得设计洪峰流量Qm，及相应的流域汇流时间τ。
计算中涉及三类共7个参数，即流域特征参数F、L、J；暴雨特征参数SP、n；产汇流参数μ、m。为了推求设计洪峰值，首先需要根据资料情况分别确定有关参数。对于没有任何观测资料的流域，需查有关图集。从公式可知，洪峰流量Qm和汇流时间τ互为隐函数，而根据净雨历时tc与流域汇流时间τ的大小不同，流域汇流又分为全面汇流和部分汇流，因而需要试算法。试算方法是：① 通过对设计流域调查了解，结合水文手册及流域地形图，确定流域的几何特征值F、L、J，设计暴雨的统计参数（均值、CV、Cs/CV）及暴雨公式中的参数n（或n1、n2），损失参数μ及汇流参数m。② 计算设计暴雨的Sp、xTP，进而由损失参数μ计算设计净雨历时tc。③ 将F、L、J、tc、m代入式（2-8-1）、（2-8-2）和（2-8-3），其中仅剩下Qm、τ未知，故可求解。④ 用试算法求解。先设一个Qm，代入式（2-8-3）得到一个相应的τ，将它与tc比较，判断属于何种汇流情况，再将该τ值代入式（2-8-1）或式（2-8-2），又求得一个Qm，若与假设的一致（误差不超过1%），则该Qm及τ即为所求；否则，另设Qm仿以上步骤试算，直到两式都能共同满足为止。