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1、工程水文及水利计算 提 纲 第一章 绪论 第二章 气象与水文 第三章 水文观测及其资料收集 第四章 水文统计基本原理与方法 第五章 年径流分析与计算 第六章 水文过程随机模拟 第七章 由流量资料推求洪水 第八章 流域产汇流计算 第九章 由暴雨资料推求设计洪水 第十章 河流泥沙计算 第十一章 水文预报 第十二章 水库兴利调节计算 第十三章 水库防洪计算 第十四章 水库调度 第七章 由流量资料推求设计洪水 7-1 概述 7-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求 7-3 设计洪水过程线的推求 7-4 分期设计洪水 7-5 入库设计洪水 7-6 设计洪水的地区组成 7-3 设计洪水过程线的推求 设计洪
2、水过程线：具有某一设计标准的洪水过程线。 但是，洪水过程线的形状千变万化，且洪水每年发生 的时间也不相同，是一种随机过程，目前尚无完善的 方法直接从洪水过程线的统计规律求出一定频率的过 程线。 为了适应工程设计要求，目前仍采用放大典型洪水过 程线的方法，使其洪峰流量和时段洪水总量的数值等 于设计标准的频率值，即认为所得的过程线是待求的 设计洪水过程线。 放大典型洪水过程线时，根据工程和流域洪水特性， 可选用同频率放大法或同倍比放大法。 7-3 设计洪水过程线的推求 典型洪水过程线是放大的基础，从实测洪水资料中选 择典型时，资料要可靠，同时应考虑下列条件： (1)选择峰高量大的洪水过程线，其洪水
3、特征接近于设 计条件下的稀遇洪水情况。 (2)要求洪水过程线具有一定的代表性，即它的发生季 节、地区组成、洪峰次数、峰量关系等能代表本流域 上大洪水的特性。 1、典型洪水过程线的选择 7-3 设计洪水过程线的推求 (3)从水库防洪安全着 眼，选择对工程防洪运 用较不利的大洪水典型 ，如峰型比较集中，主 峰靠后的洪水过程。这 样求得的防洪库容较大 ，工程偏于安全。 1、典型洪水过程线的选择 7-3 设计洪水过程线的推求 (4)如水库下游有防洪要 求,应考虑与下游洪水遭 遇的不利典型。 一般按上述条件初步选取几个典型，分别放大，并经 调洪计算，取其中偏于安全的作为设计洪水过程线的 典型。 1、典型
4、洪水过程线的选择 7-3 设计洪水过程线的推求 同频率放大法 目前采用的典型放大方法有峰量同频率控制方法(简称同频 率放大法)和按峰或量同倍比控制方法(简称同倍比放大法) 。 要求放大后的设计洪水过程线的峰和不同时段(1d、3d、) 的洪量均分别等于设计值。具体做法是先由频率计算求出设 计的洪峰值QmP和不同时段的设计洪量值W1P、W3P、W7P、 ，并求典型过程线的洪峰QmD，和不同时段的洪量W1D、 W3D、W7D 、，然后按洪峰、最大1d洪量、最大3d洪量、 的顺序，采用以下不同倍比值分别将典型过程进行放大。 2、典型洪水过程线的放大 7-3 设计洪水过程线的推求 同频率放大法 洪峰放大
5、倍比为： 最大1d洪量放大倍比 为： 最大3d洪量中除最大1d外，其 余两天的放大倍比为： 2、典型洪水过程线的放大 7-3 设计洪水过程线的推求 时段划分视过程线的长度而 定，但不宜太多，一般以3段 或4段为宜。由于各时段放大 倍比不相等，放大后的过程 线在时段分界处出现不连续 现象，此时可徒手修匀，修 匀后仍应保持洪峰和各时段 洪量等于设计值。 同频率放大法 2、典型洪水过程线的放大 7-3 设计洪水过程线的推求 某水库设计标准P1的洪峰和1天、3天、7天洪量，以及典 型洪水过程线的洪峰和1天、3天、7天洪量列于下表。要求用 分时段同频率放大法，推求P1的设计洪水过程线。 解: (1)计算
6、洪峰和各时段 洪量的放大倍比。 例题【6-4】 7-3 设计洪水过程线的推求 解： (2)将典型洪水过程线的洪峰 和不同时段的洪量乘以相应的 放大系数，得放大的设计洪水 过程线。由于各时段放大倍比 值不同，时段分界处出现不连 续现象，可徒手修匀的虚线， 最后得所求的设计洪水过程线 。 某水库设计标准P1的洪峰和1天、3天、7天洪量，以及典 型洪水过程线的洪峰和1天、3天、7天洪量列于下表。要求用 分时段同频率放大法，推求P1的设计洪水过程线。 例题【6-4】 7-3 设计洪水过程线的推求 此法是按洪峰或洪量同一个倍比放大典型洪水过程线的各纵 坐标值，从而求得设计洪水过程线。因此，此法的关键在于
7、 确定以谁为主的放大倍比值。 如果以洪峰控制，其放大倍比为： 如果以洪量控制，其放大倍比为： 同倍比放大法 2、典型洪水过程线的放大 7-3 设计洪水过程线的推求 采用同倍比放大时，若放大后洪峰或某时段洪量超过 或低于设计很多，且对调洪结果影响较大时，应另选 典型。 同倍比放大法 2、典型洪水过程线的放大 7-3 设计洪水过程线的推求 用同频率放大法求得的洪水过程线，比较符合设计标准， 计算成果较少受所选典型不同的影响，但改变了原有典型 的雏形，适用于峰量均对水工建筑物防洪安全起控制作用 的工程。 同倍比放大法计算简便，适用于峰量关系较好的河流，以 及防洪安全主要由洪峰或某时段洪量控制的水工建
8、筑物。 同频率放大法与同倍比放大法的比较 2、典型洪水过程线的放大 7-3 设计洪水过程线的推求 为了水库管理调度运用和施工期防洪的需要，必须计 算分期设计洪水。 分期设计洪水：是指一年中某个时段所拟定的设计洪 水。 计算分期设计洪水的方法：是在分析流域洪水季节性 规律的基础上，按照设计和管理要求，把整个年内划 分为若干个分期，然后在分期的时段内，按年最大值 法选样，进行频率计算。 7-4 分期设计洪水 划定分期洪水时，应对设计流域洪水季节性变化规律 进行分析，并结合工程的要求来考虑。分析时要了解 天气成因在季节上的差异，年内不同时期洪水峰量数 值及特性(如均值、变差系数)的变化，全年最大洪水
9、 出现在各个季节的情况，以及不同季节洪水过程的形 状等。 1、洪水季节性变化规律分析和分期划分 7-4 分期设计洪水 同时，可根据本流域的资 料，将历年各次洪水以洪 峰发生日期或某一定历时 最大洪量的中间日期为横 坐标，以相应洪水的峰量 数值为纵坐标，点绘洪水 年内分布图，并描绘平顺 的外包线，如有调查的特 大洪水，亦应点绘于图上 。 1、洪水季节性变化规律分析和分期划分 7-4 分期设计洪水 分期的一般原则：尽可能根据不同成因的洪水，把全 年划分为若干分期。 分期的起讫日期应根据流域洪水的季节变化规律，并 考虑设计需要确定。分期不宜太短，一般以不短于1个 月为宜。由于洪水出现的偶然性，各年分
10、期洪水的最 大值不一定正好在所定的分期内，可能往前或往后错 开几天，因此，在用分期年最大选样时，有跨期和不 跨期两种选样方法。跨期选样时，为了反映每个分期 的洪水特征，跨期选样的日期不宜超过510日。 1、洪水季节性变化规律分析和分期划分 7-4 分期设计洪水 (1)分期划定后，分期洪水一般在规定时段内，按年最 大值法选择。当一次洪水过程位于两个分期时，视其洪 峰流量或时段洪量的主要部分位于何期，就作为该期的 样本，不作重复选择，这种选取方法称为不跨期选样。 (2)分期特大洪水的经验频率计算，应根据调查考证资 料，结合实测系列分析，重新论证，合理调整。 分期洪水的统计参数计算和配线方法与年最大
11、洪水相同 。对施工洪水，由于设计标准较低，当具有较长资料时 ，一般可由经验频率曲线查取设计值。 2、分期设计洪水的计算方法 7-4 分期设计洪水 (3)分期设计洪水过程线仍可按本章第三节所述方法进 行计算。 但是，施工初期围堰往往以抗御洪峰为主，一般只要 求设计洪峰流量；大坝合龙后，则以某个时段的设计 洪量为主要控制，故要求设计洪峰和一定时段的设计 洪量，如进行调洪，则需要设计洪水过程线。 中小型工程的施工设计洪水，一般只需要分期设计洪 峰。 2、分期设计洪水的计算方法 7-4 分期设计洪水 (4)将各分期洪水的峰、量频率曲线与全年最大洪水的峰量 频率曲线画在同一张频率格纸上，检查其相互关系是否合理 。 如果它们在设计频率范围内发生交叉现象，即稀遇频率的分 期洪水大于同频率的全年最大洪水。此时应根据资料情况和 洪水的季节性变化规律予以调整。 一般来说，由于全年最大洪水在资料系列的代表性、历史洪 水的调查考证等方面，均较分期洪水研究更为充分，其成果 相对较可靠。调整时一般应以历时较长的洪水频率曲线为准 。 2、分期设计洪水的计算方法 7-4 分期设计洪水 小 结 n典型洪水过程线的选取原则 n同频率放大法、以及与同倍比放大法的区别 1、设计洪水过程线的推求 n分期设计洪水的概念 n分期设计洪水的分期划分 n分期设计洪水的计算方法 2、分期设计洪水
