《工程水文第9章课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程水文第9章课件（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章由暴雨资料推求设计洪水 授课教师：梁忠民 zmlianghhu.edu 13951645871,工程水文学解决的问题,“测”,“报”,“算”,水文信息采集与处理 （chap. 3 ）,流域产汇流及水文预报 （chap. 4-5）,工程水文设计（或水文计算） （设计洪水、暴雨、 年径流、排涝） chap. 710,概率论与数理统计 （chap. 6）,径流形成原理 （chap. 2）,水文学 电工学,基本内容回顾,Z死,Z正,Z设,V死（泥沙淤积）,V兴（发电、灌溉）,Q泄,V防 (防洪为主),工程水文设计问题描述（以水库建设为例） 基本问题：工程规模设计多大？,库容？ 坝高？ 溢洪道尺寸
2、？ 。,Q,t,V防,入流 Q（t）,泄流 q（t）,以确定防洪库容为例（满足下游防洪要求）,Q,t,河道泄流q(t) =河道入流 Q（t）,建水库前,q安全,建水库后,河道泄流q(t)峰值 河道入流 Q（t）峰值,qm,qm,由流量资料进行水文频率分析流程,第九章 由暴雨资料推求设计洪水,概述,（1）流量资料较短时，直接推求设计洪水有困难 （2）直接法和间接法相互检验 （3）暴雨资料相对较长，受人类影响较小,间接法 有其优势。,设计暴雨,产汇流计算,设计洪水,推求设计洪水的间接法,暴雨资料频率分析,第二节 设计面雨量计算,资料充分：根据面（平均）雨量系列直接计算。,一、设计面雨量的直接计算
3、选样-插补展延-三性审查-频率分析-合理性检查 具体方法与流量资料的频率分析计算类同。,资料短缺：,以点代面 （小流域F=0.110 km2） 点面关系转换,二、设计面雨量的间接计算-点面关系法 1. 定点定面点面关系 Xf/X0f 关系； X0：流域中心点附近雨量；Xf：流域面平均雨量,条件：适用于本流域除中心点外无其他资料 做法：（1）在邻近地区找有资料流域（资料充分） （2）做邻近流域的Xf/X0f关系 a.绕中心点做同心圆（正方形） b.统计同心圆面积 f 统计中心点雨量X0，计算面平均雨量Xf。 c.得若干（ Xf/X0，f）点，综合出一条地区上 的Xf/X0f线。,2. 动点动面点
4、面关系 做法：（1）做每场雨的等值线图 （2）对第i场雨做Xf/X0f关系 i=1、2（场数） （3）n场雨综合，取上外包线（较安全） 3. 存在的问题 （1）点面关系对大、中流域一般较弱，因此不易采用 （2）定点定面关系未考虑到暴雨的地区分布特性 （3）运用时，仅考虑流域F大小，未考虑形状影响， 无法修正。 （4）用动点动面代替定点定面时，假设不易满足。 （5）尽量使用直接法计算。,（3）将Xf/X0f 线用于设计流域 进行设计流域点雨量频率计算，推求X0，P； 由设计流域面积查出 Xf/X0，则 XF，P=X0，P*（ Xf/X0）F ， F设计流域流域面积。,第三节 设计暴雨时空分布计算
5、,一、设计暴雨时程分配 选典型：选量大、强度大、雨峰偏后。 时段：长时段：1d、3d、7d、15d 等 短时段：1h、3h、6h 等,时程分配：不同控制时段之间为同频率,某流域百年一遇各种时段设计暴雨,暴雨日程分配,暴雨典型示意,303,36,55,27,30,34,0,算例：,二、设计暴雨的空间分配,方法：典型暴雨图法、同频率控制法,B,A,计算目标： A断面以上 B断面以上 区间AB设计暴雨,（2）同频率控制法,同频率原则A以上及AB区间同频率，B以上相应； 先分别进行A及AB区间设计面暴雨量计算，分别记为 XA,p和XAB，p 根据水量平衡求B以上设计面暴雨量：,一、一般流程,历年降雨资
6、料X（t）,输入,设计暴雨计算,设计暴雨,Xp（t）,流域产流汇流方案,设计洪水Qp（t）,输出,第五节 由设计暴雨推求设计洪水,设计洪水Qp(t),设计暴雨Xp(t),雨洪 同频,二、产汇流计算方法,三、设计前期雨量Pa计算 （1）取Pa=Im（土壤最大缺水量）, 适用于湿润地区。,产流,汇流,单位线：用于地表净雨 简化法：用于地下净雨（如概化三角形法）,降雨径流关系 模型方法（如新安江模型）,（3）同频率法 在暴雨频率计算求得XP的同时计算（x+Pa）P,X,则： Pa=(X+Pa)PXP 当得出的Pa值大于Im时，取Pa=Im,三、算例（P244） 某中型水库来水面积为341Km2，为了
7、防洪复核，根据雨洪资料的条件，拟采用暴雨资料来推求P=2%的设计洪水。,1、设计暴雨计算 最大1日: EX=110mm，CV=0.58，CS=3.5 CV,点面折减系数=0.92,2、设计暴雨时程分配及净雨划分,3、设计洪水过程线的推求 地面径流过程：单位线推流,地下径流过程：概化为等腰三角形出流:底宽 Tg2Ts,地下径流总量(Wg)地下净雨量（hg）*流域面积（F） =29.4mm*341km2=1000*104m3,地下径流洪峰Qm,g2Wg/Tg=2*1000*104m3 / (2*13*6*3600) =35.6(m3/s),地表地下叠加,第六节 小流域设计洪水计算,一、特点、方法,
8、通过暴雨推求洪水,二、小流域设计暴雨,（一般采用暴雨公式转换）,（一）概述,（二）暴雨公式 1、暴雨公式的形式,at,p,Xt,p,2、公式讨论 将公式两边取对数,即：简化为直线公式 y=a+bx 形式,（1）我国实际：双对数线图上出现折线而不是折线，转折点大概在历时1小时处,（2）分段公式,三、水科院推理公式推求设计洪水 （一）几个术语 （1）雨强i: 单位时间内雨量（mm/h,或 mm/min）; （2）平均损失强度m：流域平均下渗（损失）强度(mm/h)； （3）产流条件：超渗产流 i （4）净雨历时tc：地表径流（净雨）的连续时间(h)； （5）流域汇流时间t：流域最远点流出出口断面的
9、时间(h)。,i（t）,tc,t,地表净雨,（2）产流计算,（1）设计暴雨-采用暴雨公式计算 Xt，P=SPt1-n,(二) 设计暴雨及产流计算,(三) 汇流时间 的计算,经验公式： t = 0.278 L /（mJ1/3Qm，P1/4） 式中：L 河长 （km2） J 河道比降 m：汇流经验参数，一般取0.7左右,和结合，构成求解Qm，P及t的方程组（超越方程组），需要迭代求解。,（五）计算实例,（1）收集流域特征资料：F、L、J 本例：F=104km2, L=26km, J=8.75/1000,教材P251: 江西某流域上需建小水库一座，要求用水科院推理公式计算设计标准p=1%的洪峰流量。
10、,（2） 设计暴雨参数SP 、 n 对本例：已知:最大一日暴雨统计参数,所以：,（3）产流和汇流参数 m、m 本例：查水文手册： 损失参数 m3.0 mm/h, 汇流参数m=0.7,(4) 计算迭代求解,所以：Qm,p=510 m3/s 代入 t = 50.1 / Qm，P1/4 ， 得到： t = 10.54(小时),4) 检验,Qm，P=234.1 Qm，P 0.15 86.7,526,512,512,510,510,510,526,五、设计洪水过程线,（1）基本原则：综合概化地区洪水过程线,（2）做法 先对单站各次洪水过程进行综合、概化 Qi/QmTi/T， Qm洪峰流量，T 洪水过程总历时 再对地区上多站进行综合、概化,例如：江西省1048场洪水概化成果,：1日设计暴雨所形成的径流深（mm）,F: km2,W: 104 m3,
