设计洪水的分析计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5,设计洪水的分析计算,5.1,设计洪水概述,5.2,由流量资料推求设计洪水,5.3,由暴雨资料推求设计洪水,5.4,小流域,设计洪水估算,Ch,5,设计洪水的分析计算,5.1,设计洪水概述,本节内容提要,内容：,一、,洪水与设计洪水,二、,设计标准,三、,设计洪水计算的内容和途径,练习题,要求：,熟悉,洪水与设计洪水的概念，,了解,设计标准以及推求设计洪水的途径。,1.,设计洪水的定义,洪水：,由于流域内降雨或溶雪，大量径流汇入河道，导致流量激增，水位上涨的一种水文现象。,设计洪水：,在进行水利水电工程设计时，为了建筑物本身的安全和防护区的安全，必须按照,某种标准的洪水,进行设计，这种作为水工建筑物设计依据的洪水称为设计洪水。,一、洪水与设计洪水,水库设计洪水,十三陵水库,一、洪水与设计洪水,堤防设计洪水,长江荆江大堤,一、洪水与设计洪水,下游防护对象设计洪水,潮白河向阳闸,一、洪水与设计洪水,2.,设计洪水三要素,设计洪峰流量,Q,m,（,m,3,/s,）,设计洪水的最大流量,。,设计洪水总量,W,（,m,3,）,洪水起涨至落平的径流总量，即图上流量过程线,ABC,与时间轴包围的面积。,设计洪水过程线,Q t,一、洪水与设计洪水,二、设计标准,1.,防洪标准,担任防洪任务的水工建筑物，应具备的防御洪水能力的洪水标准。常用,重现期,表示。,2.,选定防洪标准的原则,防洪安全,经济,统一,水利水电工程等级划分,注：,1.,水库总库容指水库最高水位以下的静库容；,2.,治涝面积和灌溉面积均指设计面积。,二、设计标准,永久性水工建筑物级别,二、设计标准,三、设计洪水计算的内容和途径,1.,内容,2.,途径,设计洪峰流量,Q,m,设计洪量,W,设计洪水过程线,Q t,有资料,无资料,由,流量资料,推求,由,暴雨资料,推求,由水文气象资料推求,地区等值线插值法,经验公式法,练习题,1.,一次洪水中，涨水期历时比落水期历时（,_,）,A.,长,B.,短,C.,一样长,D.,不能肯定,2.,设计洪水是指（,_,）,A.,符合设计标准要求的洪水,B.,设计断面的最大洪水,C.,任一频率的洪水,D.,历史最大洪水,3.,大坝的设计洪水标准比下游防护对象的防洪标准（,_,）。,A.,高,B.,低,C.,一样,D.,不能肯定,B,A,A,4.,设计洪水三个要素是（,_,）,A.,设计洪水标准、设计洪峰流量、设计洪水历时,B.,洪峰流量、洪水总量和洪水过程线,C.,设计洪峰流量、,1,天洪量、三天洪量,D.,设计洪峰流量、设计洪水总量、设计洪水过程线,5.,选择水库防洪标准是依据（,_,）。,A.,集水面积的大小,B.,大坝的高度,C.,国家规范,D,C,练习题,Ch,5,设计洪水的分析计算,5.2,由流量资料推求设计洪水,上节内容回顾,1,、什么叫设计洪水？,2,、设计洪水的三要素有哪些？,3,、推求设计洪水的主要方法有哪些？,4,、由流量资料推求设计洪水的基本程序是什么？,本节内容提要,内容：,一、,洪水资料的选样与审查,二、,频率计算推求设计洪峰流量,三、,设计洪水过程线推求,练习题,要求：,掌握,洪峰与洪量的选样，,掌握,考虑特大洪水加入实测资料系列时设计洪峰流量的计算方法，,掌握,同频率法放大洪水过程线。,一、洪水资料的选样与审查,1,）什么是选样？,在现有的洪水记录中选取若干个,洪峰流量,或某一历时的,洪量,组成样本,作为频率计算的依据。,1.,洪水资料的选样,一、洪水资料的选样与审查,2,）选样方法,年最大值法,每年只选一个,最大洪峰流量,或某一历时的,最大洪量,。,1,）资料,可靠性,的审查与改正,2,）资料,一致性,的审查与还原,3,）资料,代表性,的审查与插补延长,2.,洪水资料的审查,一、洪水资料的选样与审查,二、频率计算推求设计洪峰流量,1.,特大洪水及其重要性,？,什么叫特大洪水,比一般洪水大得多的稀遇洪水。,长江历史特大洪水石刻,二、频率计算推求设计洪峰流量,？,为什么要考虑特大洪水,尽量取得较为久远和可靠的历史洪水资料，可以,延长,洪水资料系列，提高系列的,代表性,，使频率计算的成果更加,合理、准确。,二、频率计算推求设计洪峰流量,？,什么是特大洪水处理,研究有特大洪水加入水文序列时的频率计算方法,Q,m,t,(a),n,N,二、频率计算推求设计洪峰流量,2.,连序系列与不连序系列,连序系列,:,实测的短系列,(n,年,),不连序系列,:,包括历史洪水的长系列,(N,年,),Q,m,序号,n,项,连序系列,Q,m,序号,缺项,不连序系列,N,项,二、频率计算推求设计洪峰流量,Z,(m),t,(a),1800,1840,1880,1920,1960,Z,1810,Z,1888,Z,1960,Z,1935,文献考证期,调查期,实测期,n=26,N=151,某河历史洪水调查考证情况,调查考证年数：,（首项特大洪水重现期）,N,=1960 1810+1,=151,实测系列年数：,n,=1960 1935+1,=26,二、频率计算推求设计洪峰流量,3.,经验频率计算,独立样本法,统一样本法,思想,:,将特大洪水的经验频率与一般洪水的经验频率,分别计算,假设,:,调查及实测,(,包括空位,),的总年数为,N,年，,连续实测期为,n,年，共有,a,次特大洪水，,其中有,l,次发生在实测期，,a,-,l,次是历史特大洪水。,方法,:,二、频率计算推求设计洪峰流量,独立样本法,特大洪水的经验频率为：,M,=1,2,，,a,；,一般洪水的经验频率为m=,1,2,，,n,；,Q,m,p,0,独立样本法频率计算示意,n,N,a,特大洪水,一般洪水,二、频率计算推求设计洪峰流量,统一样本法,特大洪水的经验频率为：,M,=1,2,，,a,；,一般洪水的经验频率为,:,m=l+,1,l+,2,，,n,；,Q,m,p,0,统一样本法频率计算示意,n,N,a-l,特大洪水,一般洪水,l,n-l,二、频率计算推求设计洪峰流量,例,5-1,：,某站,1938-1982,共,45,年洪水资料，其中,1949,年洪水比一般洪水大得多，应从实测系列中提出作特大值处理。另外通过调查历史洪水资料，得知本站自,1903,年以来的,80,年间有两次特大洪水，分别发生在,1921,年和,1903,年。经分析考证，可以确定,80,年以来没有遗漏比,1903,年更大的洪水，洪水资料见下表，试用两种方法分析计算各次洪水的经验频率，并进行比较。,洪水资料,洪水性质,特大洪水,一般洪水,年份,1921,1949,1903,1949,1940,1979,1981,洪峰流量（,m,3,/s,）,8540,7620,7150,5020,4740,2580,排位情况,排位时期,19031982,年,(N=80,年,),19381982,年,(n=45),序号,1,2,3,-,2,3,45,独立取样,分别排位,(,方法,1),计算公式,式,(5-1),式,(5-2),经验频率,(%),1.23,2.47,3.7,-,4.35,6.52,97.8,统一取样,统一排位,(,方法,2),计算公式,式,(5-1),式,(5-3),经验频率,(%),1.23,2.47,3.7,-,5.84,7.98,97.8,表,5-8,某站洪峰流量系列经验频率分析计算,二、频率计算推求设计洪峰流量,实例分析,解,：,(1),独立样本法,特大洪水,一般洪水,(2),统一样本法,特大洪水,计算同独立样本法,一般洪水,加强练习,Z,(m),t,(a),1800,1840,1880,1920,1960,Z,1810,Z,1888,Z,1960,Z,1935,n=26,N=151,试分析确定以下四个洪水位的经验频率。,Z(m),t(a),1800,1840,1880,1920,1960,Z,1810,Z,1888,Z,1960,Z,1935,n=26,N=151,独立样本法：,统一样本法：,假定：,;,根据,/,比值按经验估算,4.,洪水统计参数的计算,二、频率计算推求设计洪峰流量,5.,设计洪水频率计算的适线,步骤：,1,）计算经验频率，绘经验频率点,2,）计算统计参数,3,）调整参数,，,使理论频率曲线与经验点配合最佳,4,）由最佳拟合曲线求得计算所需参数,二、频率计算推求设计洪峰流量,注意,:,1,）尽量照顾点群趋势，使曲线通过点群中央,2,）使曲线尽量靠近精度较高的点,3,对于特大洪水，在误差范围内调整，使曲线不脱离点群太远,二、频率计算推求设计洪峰流量,6.,计算成果的合理性分析,误差来源：,1,）实测资料误差,2,）计算误差,3,）计算方法不完善,合理性分析方法：,1,）从上下游及干支流洪水的关系上进行分析,2,）从邻近河流洪水统计参数及设计值的地区分布进行分析,3,）将稀遇的设计值与国内外河流大洪水记录进行比较,二、频率计算推求设计洪峰流量,实例分析,例,5-2,：,某流域拟建中型水库一座。经分析确定水库枢纽本身永久水工建筑物正常运用洪水标准,(,设计标准,),p,=1%,，非常运用洪水标准,(,校核标准,),p,=0.1%,。该工程坝址位置有,25,年实测洪水资料,(19581982),，经选样审查后洪峰流量资料列入表,5-9,第,栏，为了提高资料代表性，曾多次进行洪水调查，得知,1900,年发生特大洪水，洪峰流量为,3750m3/s,，考证期为,80,年，试推求,p,=1%,、,p,=0.1%,的设计洪峰流量。,解,：,(1),分析已知资料，将,1975,年洪水从实测系列中抽出作为特大值处理，故,l,=1,，,a,=2,，,N,=80,，,n,=25,。,(2),经验频率按独立样本法列表计算。,(3),计算统计参数初始值,年份,洪峰流量,Q,m,（,m,3,/s,）,序号,M,、,m,Q,m,由大到小排队,（,m,3,/s,）,经验频率,p,(%),年份,洪峰流量,Q,m,（,m,3,/s,）,序号,M,、,m,Q,m,由大到小,排队,（,m,3,/s,）,经验频率,P,(%),1900,3750,一,3750,1.23,1971,2300,14,875,53.8,1958,639,二,3300,2.46,1972,720,15,850,57.7,1959,1475,2,2510,7.70,1973,850,16,815,61.5,1960,984,3,2300,11.5,1974,1380,17,780,65.4,1961,1100,4,2050,15.4,1975,3300,18,720,69.2,1962,661,5,1800,19.2,1976,406,19,705,73.1,1963,1560,6,1560,23.1,1977,926,20,661,76.9,1964,815,7,1475,26.9,1978,1800,21,639,80.8,1965,2510,8,1450,30.8,1979,780,22,615,84.6,1966,705,9,1380,34.6,1980,615,23,510,88.5,1967,1000,10,1100,38.5,1981,2050,24,479,92.3,1968,479,11,1000,42.3,1982,875,25,406,96.2,1969,1450,12,984,46.2,合计,33640,7050,1970,510,13,926,50.0,26590,表,5-9,经验频率曲线计算成果,实例分析,解,：,(3),选取,C,S,=3.0,C,V,(4),以计算的统计参数作为初始值查表并绘制理论频率曲线，调整参数进行适线，得所求的频率曲线。相应的统计参数为,Q,m,=1168m,3,/s,，,C,V,=0.65,，,C,S,=3.5,C,V,(5),在曲线上查出,p,=1%,时，,Q,mp,=4018m,3,/s,p,=0.1%,时，,Q,mp,=5933m,3,/s,实例分析,补充实例,例,：,已知某坝址断面有,19,年的洪峰流量实测资料，经洪水调查得知,1922,年曾发生过一场特大洪水，据考证，它是,1922,年以来最大的一次，,Q=2700,1963,年的洪水为第二个特大洪水。试用试错适线法推求洪峰流量频率曲线。,某坝址洪峰流量表,年 份,1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963,Q 1400 568 1490 800 400 474 956 1320 1770 2320,年 份,1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972,Q 818 1020 464 488 334 774 610 1000 216,实例分析,解题思路：,1,、计算经验频率,2,、,计算统计参数,3,、试错适线,1,）确定,N,，,n,2,）由大到小排序,3,）计算 ；,调整参数，使理论频率曲线与经验点配合最佳,1,）计算 ；,2,）假定,/,解：,P,(%),14902 3350460,-494 244036 85,-560 313600 90,1 2 3 4 5 6,1 2700 1806 3261636 1.92,2 2320 1426 2033476 3.85,5020 5295112,2 1770 876 767376 10,3 1490 596 355216 15,4 1400 506 256036 20,5 1320 426 181476 25,6 1020 126 15876 30,7 1000 106 11236 35,8 956 62 3844 40,10 800,17 400,18 334,19 216,9 818,-76 5776 45,-94 8836 50,-678 459684 95,序号,项目,实例分析,0.1 1 3 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 97 99,3200,2800,2400,2000,1600,1200,800,400,X,m,P,(%),特大洪水,一般洪水,=894,=0.60,=1.8,特大洪水,一般洪水,=920,=0.65,=1.8,洪峰流量频率曲线（适错试线法）,实例分析,三、设计洪水过程线推求,推求思路：,典型洪水过程线,设计洪水过程线,放大,Q,t,1.,典型洪水过程线的选择,原则,水量相近,对工程不利,从资料完整、精度较高、接近设计值的实测大洪水过程线中选择,选择具有代表性的、对防洪偏于不利的洪水过程线,三、设计洪水过程线推求,2.,典型洪水过程线的放大,同倍比放大法,把典型洪水过程线的纵高都按,同一比例,系数放大，即为设计洪水过程线,三、设计洪水过程线推求,2.,典型洪水过程线的放大,同频率放大法,按洪峰和不同历时的洪量分别采用,不同的倍比,，使放大后的过程线的洪峰及各种历时的洪量分别等于设计洪峰和设计洪量,计算,计算,选 择 典 型 洪 水,计 算 放 大 倍 比,放 大 和 修 匀,三、设计洪水过程线推求,例,5-3,：,某水库千年一遇设计洪峰流量和各历时洪量计算成果如表,5-11,所示，用同频率法推求设计洪水过程线。,表,5-11,设计洪水和典型洪水特征值统计成果,三、设计洪水过程线推求,实例分析,表,同频率放大法设计洪水过程线计算表,5-12,最大,1,日,最大,3,日,最大,7,日,3500,实例分析,图,5-5,思考题,1.,在洪水峰、量频率计算中，洪峰流量选样的方法是（,_,）。,A.,最大值法,B.,年最大值法,C.,超定量法,D.,超均值法,2.,在洪水峰、量频率计算中，洪量选样的方法是（,_A.,固定时段最大值法,B.,固定时段超定量法,C.,固定时段年最大值法,D.,固定时段超均值法,3.,确定历史洪水重现期的方法是（,_,）。,A.,根据适线确定,B.,按暴雨资料确定,C.,按国家规范确定,D.,由历史洪水调查考证确定,4.,对特大洪水进行处理的内容是（,_,）。,A.,插补展延洪水资料,B.,经验频率和统计参数的计算,C.,代表性分析,D.,选择设计标准,5.,资料系列的代表性是指（,_,）。,A.,是否有特大洪水,B.,系列是否连续,C.,样本的频率分布是否接近总体的概率分布,D.,能否反映流域特点,6.,对设计流域历史特大洪水调查考证的目的是（,_,）。,A.,提高系列的代表性,B.,提高系列的可靠性,C.,提高系列的一致性,D.,使洪水系列延长一年,思考题,7.,用典型洪水同倍比法（按峰的倍比）放大推求设计洪水，则（,_,）。,A.,峰等于设计洪峰、量等于设计洪量,B.,峰等于设计洪峰、量不一定等于设计洪量,C.,峰不一定等于设计洪峰、量等于设计洪量,D.,峰和量都不等于设计值,8.,用典型洪水同频率放大推求设计洪水，则（,_,）。,A.,峰不一定等于设计洪峰、量等于设计洪量,B.,峰等于设计洪峰、量不一定等于设计洪量,C.,峰等于设计洪峰、各历时量等于设计洪量,D.,峰和量都不等于设计值,思考题,9.,用典型洪水同倍比法（按量的倍比）放大推求设计洪水，则（,_,）。,A.,峰等于设计洪峰、量等于设计洪量,B.,峰等于设计洪峰、量不一定等于设计洪量,C.,峰不一定等于设计洪峰、量等于设计洪量,D.,峰和量都不等于设计值,10.,典型洪水同频率放大的次序是（,_,）。,A.,短历时洪量、长历时洪量、峰,B.,峰、长历时洪量、短历时洪量,C.,短历时洪量、峰、长历时洪量,D.,峰、短历时洪量、长历时洪量,11.,对放大后的设计洪水进行修匀是依据（,_,）。,A.,过程线光滑,B.,过程线与典型洪水相似,C.,水量平衡,D.,典型洪水过程线的变化趋势,思考题,Ch,5,设计洪水的分析计算,5.3,由暴雨资料推求设计洪水,上节内容回顾,1.,由流量资料推求设计洪水的主要步骤是什么？,洪水资料的选样与审查,设计洪峰流量和洪量系列的频率计算,设计洪水过程线的推求,2.,常用的,洪水资料选样方法,是什么？,对于洪峰流量，采用年最大值法选样,对于洪量，采用固定时段年最大值法选样,3.,推求设计洪水时为何要考虑特大洪水？,加入特大洪水可以大大延长实测系列，增强资料的,代表性，提高设计成果的精度。,4.,特大洪水处理的内容包括什么？,加入特大洪水后经验频率的计算以及统计参数的计算。,5.,如何推求设计洪水过程线？,将典型洪水过程线进行放大得设计洪水过程线。,上节内容回顾,本节内容提要,内容：,一、,概述,二、,设计暴雨的计算,三、,设计净雨的推求,四、,设计洪水过程线,练习题,要求：,了解,由暴雨资料推求设计洪水的方法，,掌握,不同资料情况下设计暴雨的计算方法和在设计条件下将设计暴雨转化为设计净雨及设计洪水的方法。,一、概述,为什么要由暴雨资料推求设计洪水,即这种方法的适用条件是什么,?,（,1,）设计流域实测流量资料不足或缺乏,（,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,2.,由暴雨资料推求设计洪水的步骤,输入,暴雨资料,H,t,设计暴雨计算,产流计算,汇流计算,输出,设计暴雨,设计净雨,设计洪水,H,tp,t,h,tp,t,Q,p,t,一、概述,二、设计暴雨的计算,（一）,设计暴雨的推求,1暴雨资料,充分,时设计面暴雨量的计算,（,1,）面暴雨量的选样（年最大值法）,（,2,）面暴雨量的频率计算,2.,暴雨资料,短缺,时设计面暴雨量的计算,设计点雨量 设计面雨量,降雨的点面关系,（,1,）设计点雨量计算,流域中心有雨量站，且资料充足，直接进行频率计算,流域中心没有足够雨量资料，地理插值,流域缺乏雨量资料，等值线图,小流域，暴雨公式,二、设计暴雨的计算,暴雨公式法,计算小流域设计点雨量,由地区水文手册查流域中心处,24h,暴雨统计参数,（）,计算流域,24h,设计雨量,由暴雨公式计算设计雨力,计算流域任一短历时的设计暴雨,二、设计暴雨的计算,实例分析,例,5-4,：,某小流域拟建一小型水库，该流域无实测降雨资料，需推求历时,t,=2h,、设计标准,p,=1%,的暴雨量。,解,:,(1),在该省水文手册上，查得流域中心处暴雨的参数如下：,(2),求最大,24h,设计暴雨量，由暴雨统计参数和,p,=1%,，查附表,2,得,K,p,=2.74,，故,(3),计算设计雨力,S,p,(4),t,=2h,，,p,=1%,的设计暴雨量,（,2,）设计面雨量计算,点面关系,二、设计暴雨的计算,（二）,设计暴雨的时程分配,选择典型暴雨的原则,典型暴雨的选取原则,首先要考虑所选典型暴雨的分配过程应是设计条件下,比较容易发生,的；其次，还要考虑是,对工程不利,的。,雨峰个数、主雨峰位置和实际降雨日数是大暴雨中常见的情况,雨量接近设计暴雨的雨量,雨量比较集中,主雨峰比较靠后,二、设计暴雨的计算,2.,放大方法,典型暴雨过程的缩放方法与设计洪水的典型过程缩放计算基本相同，一般均采用,同频率放大法,。,二、设计暴雨的计算,实例分析,例,5-5,：,已求得某流域千年一遇,1,天、,3,天、,7,天设计面暴雨量分别为,320mm,、,521mm,、,712.4mm,，并已选定了典型暴雨过程（表,5-13,）。通过,同频率放大法,推求,设计暴雨的时程分配,。,时间,(d),1,2,3,4,5,6,7,合计,典型暴雨过程,(mm),32.4,10.6,130.2,160.0,29.8,9.2,20.8,393.0,放大倍比,K,设计暴雨过程,(mm),表,5-13,某流域设计暴雨过程计算表,解：,典型暴雨,1,天（第,4,日）、,3,天（第,35,日）、,7,天（第,17,日）最大暴雨量分别为,160mm,、,320mm,、,393mm,，结合各历时设计暴雨量计算各段放大倍比为：,最大,1,天,K,1,=320/160=2.0,最大,3,天中其余,2,天,K,3-1,=,（,521-320,）,/,（,320-160,）,=1.26,最大,7,天中其余,4,天,K,7-3,=,（,712.4-521,）,/,（,393-320,）,=2.62,时间,(d),1,2,3,4,5,6,7,合计,典型暴雨过程,(mm),32.4,10.6,130.2,160.0,29.8,9.2,20.8,393.0,放大倍比,K,2.62,2.62,1.26,2.00,1.26,2.62,2.62,设计暴雨过程,(mm),85.0,27.8,163.6,320.0,37.4,24.1,54.5,712.4,实例分析,三、设计净雨的推求,损失,净雨,（一）,径,流,系,数,法,（三）,初,损,后,损,法,（二）,降,雨,径,流,相关图法,（一）径流系数法,综合反映各种损失,径流,降雨,三、设计净雨的推求,（二）降雨径流相关图法,降雨,径流,相关关系,影响因素？,流域前期影响雨量,三、设计净雨的推求,1.,降雨径流相关图的建立,HP,a,Y,(,H+P,a,)Y,三、设计净雨的推求,2.,降雨径流相关图的应用,例,5-6,：,经分析某流域各时段的设计暴雨量分别为,H,1,=32mm,、,H,2,=48mm,、,H,3,=20mm,，设计条件下的,P,a,p,=40mm,，试根据图,5-8(a),所示的降雨径流相关图，推求其设计净雨过程。,H,1,=32mm,h,1,=5mm,H,1,+H,2,=80mm,h,1,+h,2,=31mm,H,1,+H,2,+H,3,=100mm,h,1,+h,2,+h,3,=50mm,h,1,=5mm,h,2,=26mm,h,3,=19mm,解：,三、设计净雨的推求,3.,设计净雨的划分,按蓄满产流方式：,时,时,设计净雨,设计,地面,净雨,设计,地下,净雨,三、设计净雨的推求,（三）初损后损法,1.,初损后损法基本原理,f,初损,净雨,后损,c,f,I,0,H,n,t,0,初损阶段,t,c,+,t,后损阶段,t,c,产流历时,三、设计净雨的推求,（三）初损后损法,2.,初损,I,0,的确定,-,流域较小时，降雨基本一致，洪水过程线起涨点前的累积雨量就是初损。,-,对于较大的流域，可在其中找小流域水文站按上述方法确定。,三、设计净雨的推求,（三）初损后损法,2.,初损,I,0,的确定,由于植被和土地利用具有季节性变化特点，初损量还受到,季节,的影响。因此，也可以建立如图所示的以,月份,为参数的,初损相关图,。,P,a,三、设计净雨的推求,（三）初损后损法,3.,平均下渗率,的确定,的确定必须结合实测雨洪资料进行,试算,求出,三、设计净雨的推求,四、设计洪水过程线,设计洪水过程线,设计,地面,洪水过程线,设计,地下,洪水过程线,等流时线法,单位线法,简化计算,（一）,等流时线法,1.,基本概念,流域汇流时间,(),流域上最远点的净雨流到出口的历时。,汇流时间,(,),流域各点的地面净雨流达出口断面所,经历的时间。,等流时线,净雨汇流时间相同的点连成的等值线。,等流时面积,两条相邻等流时线间所包围的面积。,四、设计洪水过程线,（一）,等流时线法,2.,出口断面流量计算通式,四、设计洪水过程线,（二）,经验单位线法,1.,基本概念,单位线,：一个流域上，,单位时段,t,内,均匀,降落,单位深度（,10mm,）,的地面净雨，在流域出口断面所形成的地面径流过程线。,单位时段,t,可取,1,、,3,、,6,、,12h,等，依流域大小而定。,t=,（,1/21/3,）,t,r,四、设计洪水过程线,（二）,经验单位线法,基本假定,倍比假定,如果一个流域上有两次降雨，降雨历时都是一个单位时段,t,，但地面净雨深不同，分别为,h,a,、,h,b,，则它们各自在流域出口形成的地面径流过程线,Q,a,t,、,Q,b,t,的洪水历时相等，且相应流量成比例，皆等于,h,a,/,h,b,。,h,a,Q,a,t,h,b,Q,b,t,四、设计洪水过程线,（二）,经验单位线法,基本假定,叠加假定,如果净雨历时不止一个时段，例如是两个时段，各时段净雨深为,h,a,、,h,b,，则各时段净雨所形成的出流过程之间互不干扰，出流断面的流量过程,Qt,等于两个流量过程,Q,a,t,、,Q,b,t,按时序叠加之和。,h,a,h,b,四、设计洪水过程线,（二）,经验单位线法,应用单位线推求洪水过程,(1),将单位线方案和设计净雨分别列于表中。,(2),按照倍比假定，用单位线求各时段净雨所产生的地面径流过程。,(3),按叠加假定将各时段降雨的同时刻流量叠加，得总的地面径流过程。,(4),计算地下径流过程,(5),地面、地下径流过程按时程叠加，得设计洪水流量过程。,四、设计洪水过程线,表,5-14,某流域单位线法推求设计洪水过程,（三）,瞬时单位线法,1.,瞬时单位线,u,(,t,),的概念,流域上均匀,分布的瞬时时刻（,t,0,）,的单位净雨，在流域出口断面形成的地面径流过程线。,四、设计洪水过程线,（三）,瞬时单位线法,2.,瞬时单位线,u,(,t,),的综合,确定参数,n,K,四、设计洪水过程线,（三）,瞬时单位线法,3.,综合瞬时单位线,u,(,t,),的应用,瞬时单位线,t=,t,c,h,=10mm,的时段单位线,求瞬时单位线的,S曲线,可查表,(2),求无因次的时段单位线,四、设计洪水过程线,（三）,瞬时单位线法,3.,综合瞬时单位线,u,(,t,),的应用,(4),汇流计算,设计地面洪水过程,设计地下洪水过程,(3),求有因次的时段单位线,四、设计洪水过程线,（三）,瞬时单位线法,例,5-7,：,江苏省某流域属于山丘区，流域面积,F,=118km,2,，干流平均坡度,J,=0.05,，,p,=1%,的设计地面净雨过程（,t,=6h,）,h,1,=15mm,，,h,2,=25mm,，设计地下总净雨深,h,g,=9.5mm,，基流,Q,基,=5m,3,/s,，地下径流历时为地面径流的,2,倍。求该流域,p,=1%,的设计洪水过程线。,解：,1.,推求瞬时单位线的,S,（,t,）曲线和无因次时段单位线,2.,将无因次时段单位线转换为,6h,、,10mm,的时段单位线,3.,设计洪水过程线的推求,四、设计洪水过程线,表,5-15,设计洪水过程线计算表,练习题,用暴雨资料推求设计洪水的原因是（,_,）,A.,用暴雨资料推求设计洪水精度高,B.,用暴雨资料推求设计洪水方法简单,C.,流量资料不足或要求多种方法比较,D.,大暴雨资料容易收集,2.,由暴雨资料推求设计洪水时，一般假定（,_,）,A.,设计暴雨的频率大于设计洪水的频率,B.,设计暴雨的频率小于设计洪水的频率,C.,设计暴雨的频率等于设计洪水的频率,D.,设计暴雨的频率大于、等于设计洪水的频率,C,C,3.,由暴雨资料推求设计洪水的方法步骤是（,_,）,A.,暴雨选样、推求设计暴雨、推求设计净雨、推求设计洪水,B.,暴雨观测、暴雨选样、推求设计暴雨、推求设计净雨,C.,推求设计暴雨、推求设计净雨、推求设计洪水,D.,暴雨选样、推求设计暴雨、推求设计净雨、选择典型洪水、推求设计洪水,4.,暴雨定点定面关系是（,_,）,A.,固定站雨量与其相应流域洪水之间的相关关系,B.,流域出口站暴雨与流域平均雨量之间的关系,C.,流域中心点暴雨与流域平均雨量之间的关系,D.,各站雨量与流域平均雨量之间的关系,A,C,练习题,5.,用典型暴雨同频率放大推求设计洪水，则（,_,）。,A.,各历时暴雨量都不等于设计暴雨量,B.,各历时暴雨量都等于设计暴雨量,C.,各历时暴雨量都大于设计暴雨量,D.,不能肯定,6.,选择典型暴雨的“对工程不利,”,原则是指（,_,）。,A.,典型暴雨主雨峰靠前,B.,典型暴雨主雨峰靠后,C.,典型暴雨主雨峰居中,D.,典型暴雨雨量较大,7.,对放大后的设计暴雨过程（,_,）。,A.,需要进行修匀,B.,不需要进行修匀,C.,用光滑曲线修匀,D.,是否修匀视典型暴雨变化趋势而定,B,B,C,练习题,Ch,5,设计洪水的分析计算,5.4,小流域设计洪水估算,上节内容回顾,1.,由暴雨资料推求设计洪水的主要步骤是什么,？,2.,设计暴雨的时程分配一般采取什么方法？,3.,推求设计净雨的方法有哪三种？,4.,单位线有哪两个基本假定？,5.,用单位线法推求洪水过程的步骤是什么？,本节内容提要,内容：,一、,小流域设计洪水的特点,二、,推理公式法计算设计洪峰流量,三、,经验公式法,四、,调查洪水法推求设计洪峰流量,练习题,要求：,了解,小流域设计洪水的特点和计算方法，,掌握,推理公式法推求设计洪峰流量。,一、小流域设计洪水的特点,水文资料缺乏，为,无资料,情况下的计算。,(2),小流域,面积小,，在,300500km,2,以下，自然地理条件趋于单一，计算时可作概化假定。,(3),小型工程一般对洪水的调节能力较小，工程规模主要受洪峰流量控制，因此以计算,设计洪峰流量,为主。,(4),为满足短时期提供设计成果的要求，计算方法力求,简便,。,二、推理公式法计算设计洪峰流量,一、推理公式的基本形式,全面汇流,部分汇流,流域特征参数,暴雨特性参数,汇流参数,二、产、汇流参数的确定,产流参数,汇流参数,代表产流历时内地面平均入渗率,与流域及河道情况等条件有关,可在当地水文手册（图集）中查到,二、推理公式法计算设计洪峰流量,三、设计洪峰流量的推求,1.,试算法,二、推理公式法计算设计洪峰流量,三、设计洪峰流量的推求,2.,图解法,分别作曲线,Q,mp,及,Q,mp,，点绘在一张图上，如图所示。两,线交点读数,Q,mp,，,即为该方程组的解。,二、推理公式法计算设计洪峰流量,例,5-8,：,在某小流域拟建一小型水库，已知该水库所在流域为山区，且土质为黏土。其流域面积,F,=84km,2,，流域的长度,L,=20km,，平均坡度,J,=0.01,，流域的暴雨资料同例,5-4,。试用推理公式法计算坝址处,p,=1%,的设计洪峰流量。,解：,1.,试算法,（,1,）设计暴雨计算,（,2,）设计净雨计算,（,3,）设计洪峰流量计算,假设,Q,mp,=500m,3,/s,，则,因,t,c,属于全面汇流，则,二、推理公式法计算设计洪峰流量,解：,（,3,）设计洪峰流量计算,将所有参数代入公式（,5-33,）得,所求结果与原假设Q,mp,=500m,3,/s,不符，重新假设,Q,mp,值，经试算，,求得,Q,mp,=640m,3,/s,。,2.,图解交点法,首先假设为全面汇流，假设 ，计算 ；假设 ，计算,根据计算成果，绘制曲线,及,，点绘在同一张图上，,交点,Q,m,=640m,3,/s,，,=5.29h,即为两式的解。,验算：,t,c,=37.2h,，,=5.29h,，,t,c,原假设为全面汇流合理。,二、推理公式法计算设计洪峰流量,二、推理公式法计算设计洪峰流量,三、经验公式法,根据一个地区内有水文站的小流域实测和调查的暴雨洪水资料，直接建立,主要影响因素,与,洪峰流量,间的经验相关方程，此即洪峰流量地区经验公式。,（一）、单因素经验公式,以流域面积为参数的地区经验公式,（二）、多因素经验公式,包含降雨因素的多参数地区经验公式,四、调查洪水法推求设计洪峰流量,（一）直接选配频率曲线法,（二）地区洪峰流量的综合频率曲线法,（三）历史洪水加成法,练习题,1.,推理公式中的损失参数,，代表（,_,）内的平均下渗率。,A.,降雨历时,B.,产流历时,C.,后损历时,D.,不能肯定,2.,经验公式法计算设计洪水，一般（,_,）。,A.,仅推求设计洪峰流量,B.,仅推求设计洪量,C.,推求设计洪峰和设计洪量,D.,仅推求设计洪水过程线,3.,小流域设计洪水的计算方法概括起来有（,_,）。,A.,推理公式法、经验单位线法、瞬时单位线法,B.,流域水文模型法、产汇流计算法、综合瞬时单位线法,C.,水文手册法、水文图集法、暴雨径流查算图表法,D.,推理公式法、地区经验公式法、调查洪水法,B,A,D,