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1、第六章 由流量资料推求设计洪水一、概述：1.水利工程（水库、大坝）的作用：兴利、防洪2.洪水 ：由于流域内降雨或融雪，大量径流汇入河道，导致流量激增，水位猛涨的水文现象。3. 设计洪水：指水利水电工程规划、设计中所依据的各种设计标准的洪水。4.水工建筑物的等级和防洪标准 设计标准：水库枢纽正常运行，而不被破坏的标准。对应着设计洪水。校核标准 水利工程不正常运用，主要水工建筑物必须确保安全的标 准，允许效能设施、次要建筑物部分破坏。对应着校核洪水。 坝顶高程 取大者 设计洪水位+安全超高+风浪爬高 校核洪水位+安全超高+风浪爬高5.设计洪水计算的内容和方法：内容：三要素-设计洪峰流量、设计洪量、
2、设计洪水过程线，不同工程有所侧重 方法：由流量资料直接推求设计洪水的方法 由降雨资料间接推求设计洪水的方法二、设计洪峰流量QmP及设计洪量WtP的推求 1.资料审查： 可靠性（实测年份差，调查大洪水）、一致性（洪水改道）、代表性（历史特大洪水） 2.样本选取：洪峰流量-年最大值法；固定时段独立选取年最大值法-洪量系列 3.洪水资料的插补延长：相关分析-上下游站的洪水特征值、本站峰量关系、暴雨径流关系、相邻河流测站的洪水特征值4.特大洪水的处理1）特大洪水重现期的确定 从发生年代至今为最大 N=设计年份 - 调查期发生年份+1 从调查考证的最远年份至今为最大 N=设计年份 - 文献考证期最远年份
3、+1 如果能调查到N年（Nn）中的特大洪水，就相当于把n年资料展延到了N年，提高了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。2）洪水经验频率的估算独立样本法5.频率曲线线型选择皮尔逊型6.频率曲线参数的估算：初估参数1）矩法2）三点法：三点的选取 计算查SCs关系表，求Cs再查Cs值表，得 (P1,Cs)， (P2,Cs)， (P3,Cs)。7.适线法注意事项 1) 尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群中心。 2）曲线与点据拟合时，侧重考虑中、上部的较大洪水点据。 3）适线是不宜机械地通过特大洪水点据，也不宜脱离大洪水 点据过远。 8.设计洪水估计值的抽样误差 9.计算成果的合理性检验：（1）据本站
4、频率计算成果，检查洪峰、各时段洪量的统计参数与历时之间的关各历时洪量频率曲线不相交。 随历时增长，洪量均值增大，Cv、Cs一般减小。(2)根据上下游、干支流及邻近地区各河流洪水频率分析成果进行比较。从上游到下游，均值增大、Cv值减小（3）与暴雨频率分析结果进行比较：一般洪水径流深应小于相应天数的暴雨深，而洪水的Cv值大于相应暴雨量的Cv值。三、设计洪水过程线的推求 1.典型洪水过程线的选择 1）资料完整，精度较高，峰高量大的实测大洪水过程线； 2）具有较好的代表性，即在发生季节、地区组成、峰型、主峰位置、洪水历时及峰量关系等能代表设计流域大洪水的特性； 3）选对防洪不利典型，如峰型集中、主峰靠
5、后。 4）如下游有防洪要求，考虑与下游洪水遭遇的不利典型2.典型洪水过程线放大 典型洪水过程线上选取不同时段洪量，时段应长包短同倍比放大 同频率放大 优缺点:优-同倍比：简单、快捷；能保持典型洪水过程线的形状. 同频率：峰、量同频率，符合设计标准 缺-同倍比：峰、量不能保持同一频率；与设计标准有较大差异 同频率：复杂；放大的典型洪水过程线的形状与实际有差异。 四、分期设计洪水：施工阶段的防洪需要分期划分依据：设计流域洪水季节变化规律、工程要求、 原则：尽可能根据不同成因的洪水，把全年划分为若干分期。 分期不宜过短，一般以不短于1个月为宜。 施工初期围堰设计洪峰流量 大坝合龙设计洪峰和洪量调洪设
6、计洪水工程线五、入库设计洪水1.入库洪水的组成：水库回水末端干支流河道断面的洪水；上述干支流河道断面以下到水库周围的区间陆地所产生的洪水；水库库面的降水量2.入库洪水与坝址洪水的差异：库区产流条件改变，使入库洪水的洪量增大；流域汇流时间缩短，入库洪峰流量出现时间提前，涨水段的洪量增大。六、设计洪水的地区组成作用：为研究流域开发方案，计算水库对下游的防洪作用，以及进行梯级水库或水库群的联合调洪计算等问题。内容：计算当下游控制断面发生某设计频率的洪水时，其上游各控制断面和区间相应的洪峰洪量及其洪水过程线。第七章流域产汇流计算一、 降雨径流要素的分析计算1.降雨特性分析（1） 单站降雨性分析：降雨强
7、度过程线、降雨量累积曲线、降雨强度-历时曲线。（2） 流域降雨特性分析1） 流域平均降雨量计算算术平均法：垂直平分法： 等雨深线法： 2）时面深关系曲线3）点面关系：定点-定面关系；动点-动面关系2.径流量计算：割除前期洪水、后续洪水、深层地下径流R=3.6Qt/F 水源划分 退水曲线3.前期影响雨量的计算如果第t日内无降雨 Pa,t+1=KPa,t如果第t日内有降雨Pt Pa,t+1=K(Pa,t+Pt)二、流域产流分析计算1.蓄满产流降雨径流相关图法适用于湿润地区 PPaR三变量相关图F当雨强ifc时， （i-fc）形成地面径流，fc形成地下径流当雨强ifc时， i 形成地下径流， 地面径
8、流为0。2.超渗产流与初损后损法初损I0的确定：实测雨洪资料分析起涨点前累积雨量 ；Pa-I0相关图。 干旱半干旱地区 i 大于下渗强度 f 时产流三、流域汇流计算1.地面径流的汇流计算（1）等流时线法 等流时线：将流域上汇流时间相等的点子连成的线。 等流时面积：两条相邻等流时线间的面积，记为（f1、f2、f3、.）。一般公式（2） 时段单位线法单位线基本概念：在给定的流域下，单位时段内均匀分布的单位地面净雨量，在流域出口断面形成的地面径流过程线。10mm、t 单位线的假定：倍比假定：如果单位时段内的净雨不是一个单位而是k个单位，则形成的流量过程是单位线纵坐标的k倍。 叠加假定：如果净雨不是一
9、个时段而是m个时段，则形成的流量过程是各时段净雨形成的部分流量过程错开相加。 单位线法推流步骤 分析单位线不同时段单位线的时段转换时段单位线存在的问题：汇流速度的非线性（净雨强大）非均匀性（暴雨中心位置）（3）瞬时单位线2.地下径流汇流：概化三角形法 第八章 由暴雨资料推求设计洪水一、概述:由暴雨资料推求设计洪水的主要程序；暴雨洪水同频率。二、直接法推求设计面暴雨量：暴雨资料比较充分1.暴雨资料的收集、审查、选样与统计：1） 暴雨资料的收集 雨量站网观测资料：日雨量、自记雨量 特大值2） 暴雨资料的审查 可靠性：特大、特小值；代表性：邻近长系列；一致性：雨型3）统计选样： 固定时段年最大值独立
10、选样法 a 根据流域雨量站分布情况，选定面雨量计算方法，计算各 年逐日面雨量； b 选定不同时段，统计逐年不同时段的年最大面雨量。 核心部分洪水，更长时段起始流域蓄水（Pa） c 选各年不同时段最大值组成样本：年最大、独立、连续 2.面雨量资料的展延插补：利用长期少站资料展延短期多站资料3.特大暴雨的处理：系列中是否含有特大暴雨直接影响系列的代表性确定重现期：直接考证；与相应洪水重现期相近4.面雨量频率计算：矩法、三点法统计参数估计；P-型目估适线；一般地区Cs3.5Cv5.设计面暴雨量计算成果的合理性检查：1） 本流域各时段雨量频率曲线在实用范围内不相交。随历时增加暴雨均值、设计值增加，变差
11、系数减小或单峰铃形曲线 2）面上，与本流域或邻近地区比较，地区上协调。 3）各种历时的设计暴雨量与邻近地区、全省、全国、世界特大暴雨实测记录比较。 注意：由于大中流域点面雨量关系一般都很微弱，应尽可能的采用直接法计算设计面暴雨量。三、间接法退求设计面暴雨量1.设计点暴雨量 1）有较充分点雨量资料 设计点雨量是流域形心处的设计点暴雨量。 a.如果流域中心或附近有雨量站，且有长系列观测资料，可 采用频率计算方法直接计算。 b.长系列站不在流域中心或附近，一般是求出流域各站的设 计点暴雨，绘制设计点暴雨量等值线图，用地理插值法求 出流域形心的设计点暴雨量。 选样：固定时段年最大值选样法，大暴雨可移置
12、2）暴雨资料短期，因其局地性，不宜相关法插补： 移用附近站资料；采用邻近各站平均值插补；移用邻近特大 值；暴雨和洪水峰量相关。3）暴雨资料缺乏,利用地区水文手册中各时段年最大暴雨量的均值、Cv等值线图，地理插值法。 Cs=3.5Cv。2.设计面暴雨量的计算 设计点暴雨量-点面关系-设计面暴雨量1）当流域面积很小时,流域形心处的设计点雨量可代表流域设计面雨量;2）当流域面积很大时,则建立点面关系,分两种情况: A 定点定面关系 ：流域中心点雨量与流域平均面雨量的关系，同序号对应 不同时段 B动点动面关系： 运用若干场大暴雨、特大暴雨资料，求出暴雨中心设计点暴雨量与等雨深线所围面积的平均面雨量的关
13、系。 三个假定：设计暴雨中心与流域中心重合； 设计暴雨的点面关系符合平均点面关系；假定流域边界与某条等雨量线重合四、设计暴雨时空分配的计算1.设计暴雨时程分配的计算（1）典型暴雨的选择和概化A有实测资料情况下 比较容易发生雨量接近设计值，雨型（雨峰个数，主 峰位置）常见。 对工程不利雨量集中主雨峰偏后，对水库安全影响大。 B无实测资料情况下 借用邻近暴雨特性相似流域的典型暴雨过程；可引用暴雨洪 水图集中的地区综合概化的典型概化雨型(以百分数表示)。（2）同频率分段控制法，对典型暴雨分段进行缩放 2.设计暴雨的地区分配 两部分: A以上流域的设计暴雨; AB区间的暴雨. 常采用两种方法: 典型暴雨图法、同频率控制法五、由设计暴雨推求设计洪水1.设计Pa的计算经验方法：按地区特性取值扩展暴雨过程法：把核心暴雨前面一段加入统计时段。同频率法：Pap=(Pt+Pa)p-Ptp 当 PapIm时 取 Pap=Im2.产流方案与汇流方案的应用外延问题：P-Pa-R Pa-Io移用问题：缺乏资料，分区综合六、小流域设计洪水的计算1.概述：小流域设计洪水特点（1）工程数量多，缺乏水文资料，尤其是流量资料；（2）工程规模小，对洪水的调节能力小，主要受洪峰流量控制（3）量多面广，计算方法简单易行，
