水文分析计算-第4章课件-2015年.ppt

第四章 设计暴雨分析计算,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。,推求设计洪水间接法,第一节 暴雨特性分析 一、大暴雨形成 1、雨量等级的划分,2、形成条件 （1）充分的水汽条件（供应不断） （2）强烈的上升运动（对流、地形抬升） （3）较长的降水持续时间,二、暴雨的时空分布 1、时间分布 降雨强度it 时程分配曲线 (柱状图) 以t为时段的雨强 反映时程上分布的集中程度,做法：中心点（编号1）f1=0，Xf1=113 等值线（编号2）：f2=200，Df2-1=200， XDf2-1=（113+100）/2=107 Xf2=（ XDf2-1* Df1-2+ Xf1* f1）/ f2=107 等值线（编号3）：f3=480， Df3-2=280， XDf3-2=（100+80）/2=90 Xf3=（ XDf3-2* Df3-2+ Xf2* f2）/ f3=97 等值线（编号4）：f4=700， Df4-3=220， XDf4-3=（80+60）/2=70 Xf4=（ XDf4-3* Df4-3+ Xf3* f3）/ f4=89,fi第i条等值线面积（KM2） Xfi雨量深（mm）,求：不同等值线包围面积平均雨量,线的陡缓，表明降雨空 间分布的均匀程度,移用于无资料地区,75.8 暴雨DAD关系 整体上，重现期=400Yrs,第二节、点暴雨频率计算 研究点暴雨的原因： （1）在小流域，以点代面 （2）在中等流域，仅有中心点雨量X0，P，则通过点面关系转换，得Xf，P。,一、方法 （一）统计选样 （1）选样方法 年最大值法：适用于所有水利工程。（资料条件较好） 年多次法：一年多次。（资料系列较短） 超定量法：规定一个门限值，从历史资料中挑出大于该门限值的所有样本。主要用于城市排水工程及资料系列较短。,（2）选样时段 一般以日为界 大中流域：T=1、3、7、15、30d 小流域：T1d，T=1、3、624h,（二）插补展延 （1）直接移用邻近站的雨量 条件：地形差别不大 （2）移用区域的平均值 主要是对发生一般暴雨的年份而言。即流域内本年 份未发生特大暴雨的情况。 （3）用等值线插补 主要是对发生特大暴雨的年份，且要求站点较多， 则可以绘制特大暴雨等值线图，由此进行插补。,（4）移置改正 条件：两站的地形，下垫面条件有差异。 A）均值改正 XB=XA*（EXB/EXA） B）方差比改正 XB=EXB+（ XA-EXA）*sB/sA （5）利用雨量洪峰（量）关系插补 条件：两者关系较好，可由实测或调查的Q去推X。,（三）频率计算 经验适线法,2、单站成果在区域上协调 与所在区域或邻近地区观测的特大暴雨资料及设计成果对比，量级上应协调一致。,CvD关系 一般为铃形分布： 较小和较长D-Cv小 中间历时-Cv大 干旱区：CvmaxD1h 中部地区：CvmaxD6h 沿海地区：CvmaxD 1d,二、地区综合法推求点暴雨频率曲线 将区域其它站信息用于单站分析,1、统计参数等值线图法 EX、CV、CS等值线 Xp=EX(1+Cv),2、分区综合法 条件：分区内各站来自同一总体，分区要求在一个经纬度内（符合气候条件、地形条件基本相似）。,做法：1）将各站的经验点据点到一张图上,2）求同一频率P下，各站XP的均值 或中值（有时需要初步确定各站经验频率曲线）。,3）将点 点绘到同一张图上,4）根据 经验适线，确定的频率曲线就是区内各点的暴雨频率曲线。,(3) 指标暴雨法（index-rainfall） 假设：气候一致区内各站暴雨的模比系数（变量）同分布； （各站均值不同，但Cv，Cs/Cv相同。）,模比系数变量，,第i站样本系列，,第四节 面暴雨量频率计算,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 选样-插补展延-三性审查-频率分析-合理性检查,二、设计面雨量的间接计算 （一）定点定面点面关系 1、X0Xf关系 条件：有相应的资料 2、Xf/X0f关系 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 作法：a.绕中心点做同心圆（正方形） b.统计同心圆面积f，面平均雨量Xf， 中心点雨量X0 c.得若干（ Xf/X0，f）点， 综合出一条地区上的Xf/X0f线。,3）将Xf / X0f 关系应用于设计流域。可由设计流域面积F查出 （Xf / X0）F，则 XF，P=X0，P*（ Xf / X0）F,（三）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。,（二）动点动面点面关系 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）,第五节、设计暴雨时空分布计算,一、设计暴雨的时程分配 选典型：洪水选峰高、量峰偏后，暴雨选量大、强度大、雨峰偏后。 控制时段： 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,（1）典型暴雨图法,计算典型暴雨中，B以上、AB区间面雨量各占A以上流域面雨量的 比例：KB、KAB；,将A以上流域的设计面雨量XA，p分配到B以上及AB区间：,B,A,（2）同频率控制法,A及AB区间同频率，B以上相应； 根据水量平衡：,一、一般流程,历年降雨资料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7节 由设计暴雨推求设计洪水,Qp(t),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、设计暴雨推求设计洪水算例 某中型水库来水面积为341Km2，为了防洪复核，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