1、第九章第九章 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水第九章第九章 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水第一节第一节 概述概述第二节第二节 直接法推求设计面暴雨量直接法推求设计面暴雨量第三节第三节 间接法推求设计面暴雨量间接法推求设计面暴雨量第四节第四节 设计暴雨时空分配计算设计暴雨时空分配计算第五节第五节 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算v 我国大部分地区的洪水主要由暴雨形成。在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的不足实际工作中，中小流域常因流量资料的不足无法直接利用流量资料推求
2、设计洪水，而暴无法直接利用流量资料推求设计洪水，而暴雨资料一般比较多，因此可用暴雨资料推求雨资料一般比较多，因此可用暴雨资料推求设计洪水。设计洪水。v 特别是：特别是：第一节第一节 概述概述在中小流域上兴建水利工程，经常遇到流量资料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，难于用相关法插补延长。不足或代表性差的情况，难于用相关法插补延长。由于人类活动的影响，使径流形成的条件发生由于人类活动的影响，使径流形成的条件发生显著的改变，破坏了洪水系列的一致性。显著的改变，破坏了洪水系列的一致性。为了用多种方法推算设计洪水，以论证设计成为了用多种方法推算设计洪水，以论证设计成果的合
3、理性，即使是流量资料充足的情况下。果的合理性，即使是流量资料充足的情况下。无资料地区小流域设计洪水，一般都是根据暴无资料地区小流域设计洪水，一般都是根据暴雨资料推求的。雨资料推求的。可能最大降水可能最大降水/洪水是用暴雨资料推求洪水是用暴雨资料推求v 由暴雨资料推求设计洪水的主要内容有：由暴雨资料推求设计洪水的主要内容有：推求设计暴雨推求设计暴雨。根据实测暴雨资料，用统计分。根据实测暴雨资料，用统计分析和典型放大法求得。析和典型放大法求得。推求设计洪水过程线推求设计洪水过程线。由求得的设计暴雨，利。由求得的设计暴雨，利用产汇流方案推求设计净雨过程，利用流域汇流用产汇流方案推求设计净雨过程，利用
4、流域汇流方案由设计净雨过程求得设计洪水过程。方案由设计净雨过程求得设计洪水过程。v 由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是设计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。暴雨与设计洪水是同频率的。v 适用于不同流域的由暴雨资料推求适用于不同流域的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。些特殊方法。暴雨资料的收集、审查和统计选样暴雨资料的收集、审查和统计选样面雨量资料的插补展延面雨量资料的插补展延特大值的处理特大值的处理面雨量频率计算面雨量频率计算设计面暴雨量计算成果的合理性检查设计面暴雨量计算成果的合理性
5、检查第二节第二节 直接法推求设计面暴雨量直接法推求设计面暴雨量设计断面以上流域的设计面暴雨量。设计断面以上流域的设计面暴雨量。选取指定统计时段的选取指定统计时段的最大面暴雨量。最大面暴雨量。采用间接法计算，先求本采用间接法计算，先求本流域中心附近代表站的设计点暴雨量，然后通过暴雨流域中心附近代表站的设计点暴雨量，然后通过暴雨点面关系，求相应设计面暴雨量。点面关系，求相应设计面暴雨量。主要来源：国家水文、气象部门所刊印的雨主要来源：国家水文、气象部门所刊印的雨量站网观测资料。结合调查收集暴雨中心范围量站网观测资料。结合调查收集暴雨中心范围和历史上特大暴雨资料，尽可能估计出调查地和历史上特大暴雨资
6、料，尽可能估计出调查地点的暴雨量。点的暴雨量。我国暴雨资料分为：日雨量资料、自记雨量我国暴雨资料分为：日雨量资料、自记雨量资料和时段雨量资料。资料和时段雨量资料。一、暴雨资料的收集、审查和统计选样一、暴雨资料的收集、审查和统计选样第二节第二节 直接法推求设计面暴雨量直接法推求设计面暴雨量重点审查特大或特小雨量观测资料重点审查特大或特小雨量观测资料是否真实。是否真实。通过与临近地区长系列雨量资料或通过与临近地区长系列雨量资料或其他水文资料，以及本流域或临近流域实际大洪其他水文资料，以及本流域或临近流域实际大洪水资料进行对比分析。水资料进行对比分析。对于按年最大值选样的情况，实际对于按年最大值选样
7、的情况，实际上有困难；对于求分期设计暴雨时，要注意暴雨上有困难；对于求分期设计暴雨时，要注意暴雨资料的一致性，不同类型暴雨特性是不一样的，资料的一致性，不同类型暴雨特性是不一样的，宜分别考虑。宜分别考虑。计算每年各次大暴雨的逐日面雨量。计算每年各次大暴雨的逐日面雨量。选定不同的统计时段。选定不同的统计时段。按独立选样的原则，统计逐年不同时段的年最按独立选样的原则，统计逐年不同时段的年最大面雨量。大面雨量。对于大、中流域的暴雨统计时段，一般取对于大、中流域的暴雨统计时段，一般取1 1、3 3、7 7、1515、3030日。其中，日。其中，1 1、3 3、7 7日暴雨的核心部分，日暴雨的核心部分，
8、是直接形成所求的设计洪水部分。统计更长时段是直接形成所求的设计洪水部分。统计更长时段的雨量则是为了分析暴雨核心部分起始时刻流域的雨量则是为了分析暴雨核心部分起始时刻流域的蓄水状况。的蓄水状况。时间（月.日）点雨量面平均雨 量最大1日、最大3日、最大7日面雨量及起讫时间A站B站C站6.307.17.27.37.47.57.67.77.87.98.188.198.208.218.228.238.248.255.350.411.5134.832.55.635.53.711.16.622.742.660.181.82.326.910.8125.921.410.525.27.15.80.22.451.7
9、68.654.11.00.225.314.7129.010.04.727.61.49.76.95.454.853.532.30.11.834.212.3129.921.36.929.44.18.94.610.249.760.756.11.17月4日为年最大1日，x1日=129.9mm8月22-24日为年最大3日，x3日=166.5mm7月1日-7月7日为年最大7日，x7日=234.0mm一般可利用近期的多站一般可利用近期的多站平均雨量与同期少站平平均雨量与同期少站平均雨量建立关系。均雨量建立关系。若相若相关关系好，可利用相关关关系好，可利用相关线展延多站平均雨量作线展延多站平均雨量作为流域面雨
10、量。为流域面雨量。为了解决同期观测资为了解决同期观测资料较短、相关点据较少料较短、相关点据较少的问题，在建立相关关的问题，在建立相关关系时，可利用一年多次系时，可利用一年多次法选样，以增添一些相法选样，以增添一些相关点据。关点据。v 在实际计算中，若不出现特大暴雨，统计参数往往会偏小。在实际计算中，若不出现特大暴雨，统计参数往往会偏小。v 例如：福建长汀县四都站：根据例如：福建长汀县四都站：根据19721972年以前的最大年以前的最大1 1日雨日雨量系列计算，其统计参数：量系列计算，其统计参数：据此计算得万年一遇最大据此计算得万年一遇最大1 1日雨量为日雨量为332mm332mm；而四都站而四
11、都站19731973年出现一次特大暴雨，实测最大年出现一次特大暴雨，实测最大1 1日雨量达日雨量达332mm332mm，恰好万年一遇的数值。由于未做特大值处理，恰好万年一遇的数值。由于未做特大值处理，19731973年暴雨点据悬高于点据上。年暴雨点据悬高于点据上。19731973年暴雨参加计算后，参数值又明显偏高。年暴雨参加计算后，参数值又明显偏高。v 需要利用其他信息资料，正确估计出特大值的重现期，可需要利用其他信息资料，正确估计出特大值的重现期，可以提高代表性，起到展延系列的作用。以提高代表性，起到展延系列的作用。11020.353.5vsvxmmCCC日，一般可从经验频率点据偏离频率曲一
12、般可从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数的大小、暴雨量级在地区上是否线的程度、模比系数的大小、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。很突出，以及论证暴雨的重现期等方面进行分析判断。若没有特大暴雨资料，则可进行暴雨调查，或移用临若没有特大暴雨资料，则可进行暴雨调查，或移用临近流域已发生过的特大暴雨资料。移用时，注意分析近流域已发生过的特大暴雨资料。移用时，注意分析暴雨和天气资料的统计分析。暴雨和天气资料的统计分析。由于历史暴雨无法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历史文献中有关灾情
13、资料的记载来分析估计。并结合历史文献中有关灾情资料的记载来分析估计。第二节第二节 直接法推求设计面暴雨量直接法推求设计面暴雨量面雨量统计参数的估计：我国一般采用适线法。面雨量统计参数的估计：我国一般采用适线法。设计洪水规范规定：其经验频率公式采用期望值设计洪水规范规定：其经验频率公式采用期望值公式，线型采用皮尔逊型。公式，线型采用皮尔逊型。我国暴雨我国暴雨CsCs与与CvCv的比值：一般地区为的比值：一般地区为3.53.5左右，左右，在在Cv0.6Cv0.6的地区，约为的地区，约为3.03.0；Cv0.45Cv0.45的地区，约的地区，约为为4.04.0。频率计算时，最好将不同历时的暴雨量频率
14、曲线频率计算时，最好将不同历时的暴雨量频率曲线点绘在同一张频率格纸上，并注明相应的统计参点绘在同一张频率格纸上，并注明相应的统计参数，加以比较。数，加以比较。对各种历时的点面暴雨量统计参数，进行分对各种历时的点面暴雨量统计参数，进行分析比较。（暴雨量的统计参数应随面积增大而析比较。（暴雨量的统计参数应随面积增大而逐渐减小）逐渐减小）将直接法计算的面暴雨量与间接法计算的结将直接法计算的面暴雨量与间接法计算的结果进行比较。果进行比较。将临近地区已出现的特大暴雨的历时、面积、将临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。雨深资料与设计面暴雨量进行比较。有较充分点雨量资料时设
15、计点暴雨量的计算有较充分点雨量资料时设计点暴雨量的计算v推求设计点暴雨量，此点最好在流域的形心处，推求设计点暴雨量，此点最好在流域的形心处，如果流域形心处或附近有一观测系列较长的雨如果流域形心处或附近有一观测系列较长的雨量站，则可利用该站的资料进行频率计算，推量站，则可利用该站的资料进行频率计算，推求设计暴雨量。求设计暴雨量。v 当长系列的站不在流域的形心处时，可先求出当长系列的站不在流域的形心处时，可先求出流域内各站的设计点暴雨量，然后绘制设计暴流域内各站的设计点暴雨量，然后绘制设计暴雨量等值线图，用地理插值法推求流域中心站雨量等值线图，用地理插值法推求流域中心站的设计暴雨量。的设计暴雨量。
16、1 1、距离较近时，可直接借用邻站某些年份的资、距离较近时，可直接借用邻站某些年份的资料。料。2 2、一般年份，当相邻地区测站雨量相差不大时，、一般年份，当相邻地区测站雨量相差不大时，可采用临近各站的平均值插补。可采用临近各站的平均值插补。3 3、大水年份，当临近地区测站较多时，可绘制、大水年份，当临近地区测站较多时，可绘制次暴雨或年最大值等值线图进行插补。次暴雨或年最大值等值线图进行插补。4 4、大水年份缺测，可移用气象条件分析可能发、大水年份缺测，可移用气象条件分析可能发生的临近地区的特大暴雨资料。注意移植订正。生的临近地区的特大暴雨资料。注意移植订正。5 5、与洪水的峰量关系较好时，可建
17、立暴雨与洪、与洪水的峰量关系较好时，可建立暴雨与洪水峰或量的相关关系，插补大水年份缺测的暴雨水峰或量的相关关系，插补大水年份缺测的暴雨资料。资料。缺乏雨量资料时设计点暴雨量的计算缺乏雨量资料时设计点暴雨量的计算设计暴雨的推求可利用暴雨等值线图或参数的分区综设计暴雨的推求可利用暴雨等值线图或参数的分区综合成果：暴雨洪水图集或手册合成果：暴雨洪水图集或手册（如（如1d、3d、7d及及1h、6h、24h等）的暴雨均值及等）的暴雨均值及Cv值和值和Cs/Cv的分区数值表）的分区数值表）经分区综合分析所得各种历时暴雨地区综合统计参数经分区综合分析所得各种历时暴雨地区综合统计参数成果成果一般推求出的设计暴
18、雨量精度不高一般推求出的设计暴雨量精度不高v 流域中心设计点暴雨量求得后，要用点面关流域中心设计点暴雨量求得后，要用点面关系折算成面设计暴雨量。系折算成面设计暴雨量。v 定点定面关系；动点动面关系。定点定面关系；动点动面关系。在流域内有一定数量且分在流域内有一定数量且分布均匀的雨量站资料时，用长系列站作为固定布均匀的雨量站资料时，用长系列站作为固定点，以设计流域做为固定面，根据同期观测资点，以设计流域做为固定面，根据同期观测资料，建立各种时段暴雨的点面关系。料，建立各种时段暴雨的点面关系。45定点定面关系图定点定面关系图流域平均雨量xF（mm）中心点雨量（mm)x0流域中心位置雨量站00=Fx
19、x0为点面折算系数 以暴雨中心点面关系代以暴雨中心点面关系代替定点定面关系，即以流域中心设计点暴雨量替定点定面关系，即以流域中心设计点暴雨量以及地区综合的暴雨中心点面关系去推求设计以及地区综合的暴雨中心点面关系去推求设计面暴雨量。面暴雨量。v 这种暴雨中心点面关系是按照各次暴雨的中这种暴雨中心点面关系是按照各次暴雨的中心与暴雨分布等值线图求得的，各次暴雨中心心与暴雨分布等值线图求得的，各次暴雨中心的位置和暴雨分布不尽相同。的位置和暴雨分布不尽相同。设计暴雨中心与流域中心重合；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的点面关系；设计暴雨的点面关系符合平均的点面关系；假定流域的边界与
20、某条等雨量线重合。假定流域的边界与某条等雨量线重合。v 使用时应分析几个与设计流域面积相近的流域使用时应分析几个与设计流域面积相近的流域或对地区的定点定面关系做验证。或对地区的定点定面关系做验证。v 在计算设计面暴雨量时，应尽可能采用直接法。在计算设计面暴雨量时，应尽可能采用直接法。设计暴雨的时程分配计算与设计洪水过程线的设计暴雨的时程分配计算与设计洪水过程线的计算方法相同，一般采用典型暴雨同频率缩放。计算方法相同，一般采用典型暴雨同频率缩放。典型暴雨过程应在暴雨特性一致的气候区典型暴雨过程应在暴雨特性一致的气候区选择有代表性的面雨量过程，资料不足时可由选择有代表性的面雨量过程，资料不足时可由
21、点暴雨量过程来代替。要求典型暴雨特征能反点暴雨量过程来代替。要求典型暴雨特征能反映设计地区的情况，符合设计要求。映设计地区的情况，符合设计要求。采用同频率设计暴雨量控制方法，对典型暴雨采用同频率设计暴雨量控制方法，对典型暴雨分段进行缩放。不同时段控制放大时，控制时段分段进行缩放。不同时段控制放大时，控制时段划分不宜过细，一般以划分不宜过细，一般以1 1、3 3、7 7日控制。多暴雨中日控制。多暴雨中心部分心部分24h24h暴雨的时程分配，时段划分视流域大小暴雨的时程分配，时段划分视流域大小及汇流计算所用的时段而定，一般取及汇流计算所用的时段而定，一般取1h1h、2h2h、3h3h、6h6h、1
22、2h12h、24h24h控制。控制。【例例】已求得某流域百年一遇已求得某流域百年一遇1d1d、3d3d、7d7d设计暴雨分别为设计暴雨分别为108mm108mm、182mm182mm、270mm270mm。经对流域内各次大暴雨资料分析比。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较后，选定暴雨核心部分出现较迟的19931993年的一次大暴雨作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。雨过程。时段（时段（d d）1 12 23 34 45 56 67 7雨量雨量x(mm)x(mm)13.81
23、3.86.16.120.020.00.20.20.90.963.563.5 44.144.1表表 19931993年的一次暴雨过程年的一次暴雨过程 解：（解：（1 1）计算典型暴雨时段雨量）计算典型暴雨时段雨量 最大最大1 1天雨量、天雨量、最大最大3 3天雨量、天雨量、最大最大7 7天雨量天雨量 （2 2）计算放大倍比）计算放大倍比163.5Dxmm3108.5Dxmm7148.6Dxmm1111081.7063.5PDxKx313 131182 1081.64108.563.5PPDDxxKxx737 373270 1822.19148.6 108.5PPDDxxKxx时段（时段（d d）
24、1 12 23 34 45 56 67 7典型雨量典型雨量(mm(mm）13.813.86.16.120.020.00.20.20.90.963.563.5 44.144.1放大倍比放大倍比k k2.192.19 2.192.19 2.192.19 2.192.19 1.641.64 1.701.70 1.641.64设计暴雨设计暴雨(mm)(mm)30.330.3 13.513.5 43.943.90.40.41.51.510810872.472.4（3 3）典型暴雨同频率放大推求设计暴雨过程）典型暴雨同频率放大推求设计暴雨过程【例例】某流域百年一遇各种时段设计雨量如下：某流域百年一遇各种时
25、段设计雨量如下：时段（时段（d）137面设计暴雨P面，1%303394485选定的典型暴雨日程分配和设计暴雨的日程分配计算如下表：选定的典型暴雨日程分配和设计暴雨的日程分配计算如下表：设计时段雨量设计时段雨量分配比及设计雨量分配比及设计雨量1d2d3d4d5d6d7dP（1）p=303mm典型分配比典型分配比设计雨量设计雨量100%303P（3）p-P（3）p=91mm典型分配比典型分配比设计雨量设计雨量40%3660%55P（7）p-P（3）p=91mm典型分配比典型分配比设计雨量设计雨量30%2733%3037%340%0设计暴雨过程（设计暴雨过程（mm）27303403630355v 梯
26、级水库或水库承担下游防洪任务时，需要拟订梯级水库或水库承担下游防洪任务时，需要拟订流域上各部分的洪水过程，因此需给出设计暴雨流域上各部分的洪水过程，因此需给出设计暴雨量在面上的分布。其计算方法与设计洪水的地区量在面上的分布。其计算方法与设计洪水的地区组成计算方法相似。组成计算方法相似。v 在实际工作中，一般先对已有实测大暴雨资料的在实际工作中，一般先对已有实测大暴雨资料的地区组成进行分析，了解暴雨中心经常出现的位地区组成进行分析，了解暴雨中心经常出现的位置，并统计水库以上和区间暴雨所占的比重等，置，并统计水库以上和区间暴雨所占的比重等，作为选定设计暴雨面分布的依据，再从工程规划作为选定设计暴雨
27、面分布的依据，再从工程规划设计的安全与经济考虑，选定一种可能出现而且设计的安全与经济考虑，选定一种可能出现而且偏于不利的暴雨分布形式，进行设计暴雨的模拟偏于不利的暴雨分布形式，进行设计暴雨的模拟放大，常采用的方法：放大，常采用的方法：一部分来自防一部分来自防洪水库洪水库A A以上以上流域的暴雨；流域的暴雨；另一部分来自另一部分来自水库水库A A以下至以下至防洪断面防洪断面B B这这一区间面积上一区间面积上的暴雨。的暴雨。从实际资料中选择暴雨量大的一个暴雨图形移植于流从实际资料中选择暴雨量大的一个暴雨图形移植于流域上。常将暴雨中心置放在区间，使区间所占的比例更域上。常将暴雨中心置放在区间，使区间
28、所占的比例更大，偏于不安全。然后量取典型暴雨等雨量线图，计算大，偏于不安全。然后量取典型暴雨等雨量线图，计算各断面间的典型面雨量和区间典型面雨量，乘以各自的各断面间的典型面雨量和区间典型面雨量，乘以各自的面积得各自区间的总水量和比例。最后通过设计暴雨时面积得各自区间的总水量和比例。最后通过设计暴雨时程分配计算，得出两部分设计暴雨过程。程分配计算，得出两部分设计暴雨过程。以上图为例，即：分别求出水库以上图为例，即：分别求出水库A A以上和区间以上和区间ABAB的典型面的典型面雨量：雨量：x xA A,x xABAB；乘以各自的面积，得水库；乘以各自的面积，得水库A A以上和区间的以上和区间的总水
29、量，并求它们所占的相对比例。设计暴雨按各自所总水量，并求它们所占的相对比例。设计暴雨按各自所占的比例分配，即得水库占的比例分配，即得水库A A上和上和ABAB区间上设计暴雨面分布。区间上设计暴雨面分布。对防洪断面以上流域的面雨量和区间面积对防洪断面以上流域的面雨量和区间面积上的面雨量分别进行频率计算，求得各自的设上的面雨量分别进行频率计算，求得各自的设计面雨量，按同频率原则考虑，采取防洪断面计面雨量，按同频率原则考虑，采取防洪断面以上流域发生指定频率的设计面暴雨量，区间以上流域发生指定频率的设计面暴雨量，区间也发生同频率暴雨，水库以上则为相应雨量。也发生同频率暴雨，水库以上则为相应雨量。以上图
30、为例：求的各自的设计面雨量：以上图为例：求的各自的设计面雨量：水库以上流域相应雨量为：水库以上流域相应雨量为：,BpABpxxBpBABpABAAx FxFxF由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水一、由设计暴雨推求设计净雨一、由设计暴雨推求设计净雨 设计暴雨扣除相应的损失，即得设计净雨设计暴雨扣除相应的损失，即得设计净雨 （一）拟定设计流域的产流计算方案（一）拟定设计流域的产流计算方案 有暴雨径流资料时，可采用降雨径流相有暴雨径流资料时，可采用降雨径流相关图法、初损后损法等关图法、初损后损法等 缺乏暴雨径流资料时，可采用省水文手缺乏暴雨径流资料时，可采用省水文手册等规定的方法册等规定的
31、方法 由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水（二）确定设计暴雨的前期影响雨量（二）确定设计暴雨的前期影响雨量Pa,pPa,p（或前期流域蓄水量（或前期流域蓄水量W W）由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水统计年最大暴雨量统计年最大暴雨量P P时，同时计算时，同时计算PaPa，并求出，并求出(P+Pa)(P+Pa)；对对P P和（和（P+PaP+Pa）两个系列，分别进行频率计算，由）两个系列，分别进行频率计算，由前者求得前者求得 设计暴雨量设计暴雨量PpPp，由后者求得同频率的，由后者求得同频率
32、的(P+Pa)p(P+Pa)p。（P PP Pa a）P PP PP P由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水 根据根据Pa,pPa,p和拟定的产流计算方案，便可由设计和拟定的产流计算方案，便可由设计暴雨过程推求设计净雨过程。暴雨过程推求设计净雨过程。3 3、推求设计净雨过程、推求设计净雨过程由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水 1.1.拟定地面汇流计算方案。一般采用时段单位线法。拟定地面汇流计算方案。一般采用时段单位线法。2.2.按地面汇流方案，将地面净雨转化为地面径流过程按地面汇流方案，将
33、地面净雨转化为地面径流过程 3.3.选定地下汇流计算方案，确定地下径流过程。选定地下汇流计算方案，确定地下径流过程。4.4.将地面、地下径流叠加，即得设计洪水过程。将地面、地下径流叠加，即得设计洪水过程。二、由设计净雨推求设计洪水二、由设计净雨推求设计洪水地面、地下汇流计算方案地面、地下汇流计算方案地面汇流方案：地面汇流方案：有雨洪资料时有雨洪资料时：等流时线法、时段单位线法、瞬时：等流时线法、时段单位线法、瞬时单位线法等。单位线法等。雨洪资料缺乏时雨洪资料缺乏时：综合单位线法、推理公式法、地区：综合单位线法、推理公式法、地区经验公式法等。经验公式法等。地下汇流方案：地下汇流方案：对于设计洪水
34、而言，地面径流是主体，地对于设计洪水而言，地面径流是主体，地下径流相对很小，常常按经验取大洪水的基流作为设下径流相对很小，常常按经验取大洪水的基流作为设计洪水的地下径流，或其它计洪水的地下径流，或其它简化计算方法简化计算方法。由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水算例算例时段时段（t=12ht=12h）123456合合计计设计暴雨设计暴雨P Pi i（mmmm）10155508040200P+Pa(mm)P+Pa(mm)90105160160240280累积净雨累积净雨（mmmm）4135050110140设计净雨设计净雨R Rs,is,i(m
35、m)(mm)4937060301401、设计暴雨及设计净雨推求、设计暴雨及设计净雨推求2 2、推求设计洪水过程线、推求设计洪水过程线由设计暴雨推求设计洪水由设计暴雨推求设计洪水第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算一、概述一、概述 小流域设计洪水计算的特点小流域设计洪水计算的特点 （1 1）在小流域上修建的工程数量很多，往往缺乏）在小流域上修建的工程数量很多，往往缺乏暴雨和流量资料，特别是流量的资料。暴雨和流量资料，特别是流量的资料。（2 2）小型工程一般对洪水的调节能力较小，工程）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控制，因而对设计洪峰流量的要求规模主要受洪峰
36、控制，因而对设计洪峰流量的要求高。高。（3 3）小型工程数量多，分布广，计算方法力求简）小型工程数量多，分布广，计算方法力求简便，易于掌握和使用。便，易于掌握和使用。计算方法：推理公式法、经验公式法、综合单位计算方法：推理公式法、经验公式法、综合单位线法及水文模型等方法。线法及水文模型等方法。第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算二、小流域设计暴雨二、小流域设计暴雨小流域暴雨特点小流域暴雨特点把流域中心点雨量作为流域面雨量，无需考虑点面雨把流域中心点雨量作为流域面雨量，无需考虑点面雨量折算量折算由最大由最大1日设计雨量日设计雨量X1日日,p推求历时推求历时t的设计雨量的设计雨量
37、Xt,p（1 1）历时短，一般从几十分钟到若干小时；）历时短，一般从几十分钟到若干小时；（2 2）缺乏实际观测资料）缺乏实际观测资料（3 3）面积小，可以忽略暴雨在地区上的分布不均）面积小，可以忽略暴雨在地区上的分布不均匀性匀性第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算 小流域设计暴雨与其所形成的洪峰流量假定具有相同的小流域设计暴雨与其所形成的洪峰流量假定具有相同的频率。当小流域缺少实测暴雨系列时，多采用一下步骤推求频率。当小流域缺少实测暴雨系列时，多采用一下步骤推求设计暴雨：设计暴雨：（1 1）按省（区市）水文手册级）按省（区市）水文手册级暴雨径流查算图表暴雨径流查算图表上的上的
38、资料计算特定历时的暴雨量。资料计算特定历时的暴雨量。（2 2）将特定历时的设计暴雨量通过暴雨公式转化为任一历）将特定历时的设计暴雨量通过暴雨公式转化为任一历时的设计雨量。时的设计雨量。（一）年最大（一）年最大24h24h设计暴雨量计算设计暴雨量计算 年最大日雨量必须折算成年最大年最大日雨量必须折算成年最大2424雨量折算公式如下：雨量折算公式如下：P P2424=KP=KP日日 ，k k为系数，一般在为系数，一般在1.11.11.21.2间，常采用间，常采用1.1.1.1.二、小流域设计暴雨二、小流域设计暴雨第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算 将年最大日雨量系列换算成年最大
39、将年最大日雨量系列换算成年最大24h24h雨量系列，然后进雨量系列，然后进行频率计算，即可得设计年最大行频率计算，即可得设计年最大24h24h雨量雨量P P24,P24,P。如果设计流域没有雨量站，可用水文手册查处流域中心如果设计流域没有雨量站，可用水文手册查处流域中心点的年最大点的年最大24h24h平均雨量平均雨量 、（常采用（常采用C CS S=3.5C=3.5CV V）。即可得设计年最大）。即可得设计年最大24h24h雨量雨量P P24,P24,P24PVCSC（二）设计暴雨公式（二）设计暴雨公式nPpttSi/.nPnPpttSttSP1./S SP P:频率为频率为P P的雨力，当的
40、雨力，当t=1ht=1h时时的暴雨强度，的暴雨强度，mm/hmm/h；n:n:暴雨衰减指数；暴雨衰减指数；P Pt.pt.p:历时为历时为t t，频率为，频率为P P的暴雨的暴雨量。量。1、暴雨公式的形式、暴雨公式的形式第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算2、暴雨公式参数确定、暴雨公式参数确定nPpttSi/.对公式两边取对数：对公式两边取对数：lglglgisnt 上式为一直线方程式，上式为一直线方程式，lgs为截距，为截距，n为斜率，在双为斜率，在双对数坐标格纸上以对数坐标格纸上以i为纵坐标，为纵坐标，t为横坐标，可点汇出一为横坐标，可点汇出一组近乎平行的直线，在线上量取
41、组近乎平行的直线，在线上量取t=1小时的纵坐标值即小时的纵坐标值即为为s值。值。第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算（1）当）当t=1小时，转折点的纵坐标即为小时，转折点的纵坐标即为s；（2）当）当t1时，取时，取n=n2；水文手册查水文手册查n n值分区图值分区图2124,24nppxs2124,24nppsx2111,24,24nnnt pppxstxt由由2424小时设计暴雨量转换为历时小时设计暴雨量转换为历时t t的设计雨量的设计雨量第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算【例例1 1】：试求湖北省某
42、小型水库处历时：试求湖北省某小型水库处历时t=10t=10，5050年一遇的设年一遇的设计暴雨强度。计暴雨强度。解：根据水库所在地，查湖北省解：根据水库所在地，查湖北省“水文手册水文手册”，求得，求得5050年一年一遇的最大遇的最大24h24h暴雨量为：暴雨量为：P P24,2%24,2%=250mm=250mm，n=nn=n2 2=0.7=0.7)/(5.9624/250/3.01.hmmtPSnptP)/(26.1910/5.96/7.0.hmmtSinPpt第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算【例例2 2】某小型水库，需推求某小型水库，需推求t=3ht=3h，10010
43、0年一遇的设计暴雨。年一遇的设计暴雨。解：根据水库所在地，查当地解：根据水库所在地，查当地水文手册水文手册，得，得 =123mm,=123mm,=0.5 =3.5C=0.5 =3.5CV,V,n=0.71n=0.71 当当P=1%P=1%时，时，K KP P=2.74=2.74 P P24,P24,P=123=1232.74=337(mm)2.74=337(mm)S SP P=P=P24.P24.P2424n-1n-1 =337 =33724240.71-10.71-1 =134(mm/h)=134(mm/h)当当t=3ht=3h时时,P=1%,P=1%的设计雨力的设计雨力 P P3.P3.P
44、=S=SP Pt t1-n1-n=134=1343 31-0.711-0.71 =184mm =184mm24PVCSC小流域设计暴雨的最长时段一般不超过小流域设计暴雨的最长时段一般不超过2424小时，最大小时，最大3 3小时或小时或6 6小时雨量对小流域洪峰流量的影响较大，暴雨时小时雨量对小流域洪峰流量的影响较大，暴雨时程分配一般采用程分配一般采用3 3小时、小时、6 6小时、小时、2424小时作为控制时段。小时作为控制时段。根据典型暴雨过程各控制时段降雨量百分根据典型暴雨过程各控制时段降雨量百分比进行分配。（地区水文图集或水文手册）比进行分配。（地区水文图集或水文手册）第六节第六节 小流域
45、设计洪水的计算小流域设计洪水的计算第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算三、设计净雨计算三、设计净雨计算由暴雨推求设计洪水，一般分产流和汇流两个阶由暴雨推求设计洪水，一般分产流和汇流两个阶段。段。产流产流由降雨过程求净雨过程由降雨过程求净雨过程汇流汇流由净雨过程求流量过程由净雨过程求流量过程利用损失参数利用损失参数值的地区值的地区综合规律计算设计净雨法综合规律计算设计净雨法损失参数损失参数是指产流历时是指产流历时tctc内的平均损失强度内的平均损失强度（1 1）ii时，降雨全耗于损失，时，降雨全耗于损失，不产生净雨；不产生净雨；（2 2）i i 时，损失按时，损失按值进行，值进
46、行，超渗部分即为净雨。超渗部分即为净雨。当设计暴雨和当设计暴雨和值确定值确定后，即可求出任何一历时后，即可求出任何一历时的净雨量及平均净雨强度的净雨量及平均净雨强度i i。为了便于小流域设计洪水计算，各省区水利水文部门为了便于小流域设计洪水计算，各省区水利水文部门在分析大量暴雨洪水资料之后，提出了决定在分析大量暴雨洪水资料之后，提出了决定值的简便方值的简便方法。参阅各地区的法。参阅各地区的水文手册水文手册可确定可确定的取值。的取值。第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算基本原理基本原理:推理公式是从成因概念出发推理公式是从成因概念出发,认为降落在流认为降落在流域上的暴雨经过产流
47、和汇流域上的暴雨经过产流和汇流,按等流时线的原按等流时线的原理理,形成流域出口的洪峰流量。形成流域出口的洪峰流量。基本假定：基本假定：a)a)设计暴雨与损失时间和空间分布均匀。设计暴雨与损失时间和空间分布均匀。b)b)设计暴雨与设计洪水同频率。设计暴雨与设计洪水同频率。c)c)流域汇流符合线性规律。流域汇流符合线性规律。c)c)流域汇流面积随汇流时间的增加而均匀流域汇流面积随汇流时间的增加而均匀增加。增加。1 1、推理公式的假定和基本形式、推理公式的假定和基本形式四、由推理公式推求设计洪水四、由推理公式推求设计洪水第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算tcm瞬时暴雨强度瞬时暴雨
48、强度i历时历时(a)瞬时暴雨强度瞬时暴雨强度imtc历时历时(b)（a a）全面汇流情况）全面汇流情况 （b b）部分汇流情况）部分汇流情况第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算推理公式：推理公式：0.278()()mcmQiFt0.278()()cmtccmmtQiFt:cmmmtctii净雨历时流域汇流时间损失参数时段内的降雨强度净雨历时内的降雨强度0.278()()mmcmnSQFt0.278()()ccmcmnmtSQFt第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算nPpttSi/.将暴雨强度公式代入：将暴雨强度公式代入：第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流
49、域设计洪水的计算2 2、推理公式参数估计、推理公式参数估计（1 1）暴雨参数）暴雨参数S S、n n 方法方法1 1：查等值线图或水文手册：查等值线图或水文手册 方法方法2 2：若已知：若已知2424小时设计雨量小时设计雨量P P24p24p，可根据，可根据 查出的查出的n n代入暴雨公式反推代入暴雨公式反推S S：P PtptpS tS t1 1n n P P24p24pS24S241 1n n S SP P24p24p2424n n1 1 nn1nCRS方法方法1 1：查区域或流域水文手册：查区域或流域水文手册 方法方法2 2：计算公式：计算公式可以证明可以证明 （1-n）n n11fc:
50、t)cRt本次降雨所产生的总净雨量（2 2）损失参数）损失参数第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算（3 3）净雨历时）净雨历时t tc c f 证明证明:瞬时雨强瞬时雨强 nntSnStdtdi)1(1i=时t=tc代入得证代入得证当ncSnt1)1(f第六节第六节 小流域设计洪水的计算小流域设计洪水的计算（4 4）流域汇流时间）流域汇流时间mm 出口概化为三角形，取出口概化为三角形，取1/31/3；1/41/4代入上式得代入上式得 mQmSV,:m:经验指数，与出口断面形状有关。汇流参数，查表相关表0.278mLV11340.278mmLmSQ第六节第六节 小流域设计洪水的
