第10章 由暴雨资料推求设计洪水

1、WUHEE 第八章第八章 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水 F第一节第一节 概述概述 原因：原因： 1. 1. 中小流域常常流量资料不足或代表性差，无中小流域常常流量资料不足或代表性差，无 法直接用流量资料推求设计洪水，需用暴雨资法直接用流量资料推求设计洪水，需用暴雨资 料。料。 2. 2. 人类活动对径流的影响，使径流形成条件发人类活动对径流的影响，使径流形成条件发 生显著变化，破坏了洪水资料系列的一致性。生显著变化，破坏了洪水资料系列的一致性。 3. 3. 为了对比论证设计成果的合理性。为了对比论证设计成果的合理性。 4. 4. 无资料地区小流域的设计洪水，一般都通过无资料地区

2、小流域的设计洪水，一般都通过 暴雨资料推求。暴雨资料推求。 5. 5. 可能最大降水可能最大降水/ /洪水是暴雨资料推求。洪水是暴雨资料推求。 WUHEE 主要内容：主要内容： 1. 1. 推求设计暴雨。根据实测暴雨资料，用统计分析和典推求设计暴雨。根据实测暴雨资料，用统计分析和典 型放大法求得。型放大法求得。 2. 2. 推求设计洪水过程线。由求得的设计暴雨，利用产流推求设计洪水过程线。由求得的设计暴雨，利用产流 方案推求设计净雨过程，利用流域汇流方案由设计净方案推求设计净雨过程，利用流域汇流方案由设计净 雨过程推求设计洪水过程。雨过程推求设计洪水过程。 注意：注意： 由暴雨资料推求设计洪水

3、，其基本假定是设计暴由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是设计暴 雨与设计洪水是雨与设计洪水是同频率同频率的。但这一假定在很多情况下的。但这一假定在很多情况下 并不成立。并不成立。 WUHEE F第一节第一节 直接法推求设计面暴雨量直接法推求设计面暴雨量 设计面雨量是指设计断面以上的流域的设计面暴设计面雨量是指设计断面以上的流域的设计面暴 雨量。一般有两种计算方法：雨量。一般有两种计算方法： 1.1.直接法：直接法：雨量站多、分布较均匀、各站又有长期的同雨量站多、分布较均匀、各站又有长期的同 期资料、能求出比较可靠的流域平均面雨量时，就可期资料、能求出比较可靠的流域平均面雨量时，就可 直接选取每

4、年指定统计时段的最大面暴雨量，进行频直接选取每年指定统计时段的最大面暴雨量，进行频 率计算求得设计面暴雨量。率计算求得设计面暴雨量。 2. 2. 间接法：间接法：雨量站稀少、或观测系列甚短，或同期观测雨量站稀少、或观测系列甚短，或同期观测 资料很少甚至没有，无法直接求得设计面暴雨量，可资料很少甚至没有，无法直接求得设计面暴雨量，可 先求流域中心附近代表站的设计点暴雨量，然后通过先求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，求相应的设计面暴雨量。暴雨点面关系，求相应的设计面暴雨量。 WUHEE 一、暴雨资料的收集、审查与统计选样一、暴雨资料的收集、审查与统计选样 1. 暴雨资料的

5、收集暴雨资料的收集 暴雨资料主要来源于国家水文、气象部门所刊暴雨资料主要来源于国家水文、气象部门所刊 印的雨量站网观测资料。强度特大的暴雨中心印的雨量站网观测资料。强度特大的暴雨中心 点雨量，往往不易为雨量站测到，因此必须结点雨量，往往不易为雨量站测到，因此必须结 合调查收集暴雨中心范围和历史上特大暴雨资合调查收集暴雨中心范围和历史上特大暴雨资 料，了解当地雨情，尽可能估计出调查地点的料，了解当地雨情，尽可能估计出调查地点的 暴雨量。暴雨量。 WUHEE 2. 暴雨资料的审查暴雨资料的审查 我国暴雨资料按其观测方法及观测次数不同，分为日我国暴雨资料按其观测方法及观测次数不同，分为日 雨量资料、

6、自记雨量资料、分段雨量资料。雨量资料、自记雨量资料、分段雨量资料。 日雨量资料：当天日雨量资料：当天8:00 到次日到次日8:00所记录的雨量资料所记录的雨量资料 。 自记雨量资料：以分钟为单位记录的雨量过程资料。自记雨量资料：以分钟为单位记录的雨量过程资料。 分段雨量资料：以分段雨量资料：以1、3、6、12h等不同的时间间隔记等不同的时间间隔记 录的雨量资料。录的雨量资料。 可靠性、代表性、一致性。可靠性、代表性、一致性。 WUHEE 3. 3. 统计选样统计选样 年最大值法年最大值法 在收集流域内和附近雨量站的资料并进行分析在收集流域内和附近雨量站的资料并进行分析 审查的基础上，先根据当地

7、雨量站的分布情况审查的基础上，先根据当地雨量站的分布情况 ，选定推求流域平均（面）雨量的计算方法，选定推求流域平均（面）雨量的计算方法， 计算每年各次大暴雨的逐日面雨量。然后选定计算每年各次大暴雨的逐日面雨量。然后选定 不同的统计时段，按独立选样原则，统计逐年不同的统计时段，按独立选样原则，统计逐年 不同时段的年最大面雨量。不同时段的年最大面雨量。 WUHEE WUHEE 二、面雨量资料的插补展延二、面雨量资料的插补展延 一般可利用近期的多站平均雨量与同期少站平一般可利用近期的多站平均雨量与同期少站平 均雨量建立关系。若相关关系好，可利用相关均雨量建立关系。若相关关系好，可利用相关 线展延多站

8、平均雨量作为流域面雨量。线展延多站平均雨量作为流域面雨量。 三、特大值的处理三、特大值的处理 系列中是否含有特大暴雨直接影响系列的系列中是否含有特大暴雨直接影响系列的 代表性。代表性。 一般暴雨变幅不很大，若不出现特大暴雨一般暴雨变幅不很大，若不出现特大暴雨 ，统计参数均值、，统计参数均值、CvCv往往会偏小，但加入特大往往会偏小，但加入特大 暴雨，未作特大暴雨处理，又会使统计参数偏暴雨，未作特大暴雨处理，又会使统计参数偏 大。大。 特大值处理的关键是确定重现期。由于历特大值处理的关键是确定重现期。由于历 史暴雨无法考证，特大暴雨的重现期只能通过史暴雨无法考证，特大暴雨的重现期只能通过 小河洪

9、水调查并结合当地历史文献中有关灾情小河洪水调查并结合当地历史文献中有关灾情 资料的记录来分析估计。资料的记录来分析估计。 WUHEE WUHEE 四、面雨量频率计算四、面雨量频率计算 适线法：经验频率（期望值公式）、线型（适线法：经验频率（期望值公式）、线型（PP型）。型）。 Cv0.6，Cs3.0Cv；CvIm时，则取时，则取Pap=Im。 上述三种方法中，扩展暴雨过程法用得较多，第上述三种方法中，扩展暴雨过程法用得较多，第 一中方法仅适用于湿润地区。同频率法往往误差较一中方法仅适用于湿润地区。同频率法往往误差较 大，常出现一些不合理得现象。大，常出现一些不合理得现象。 WUHEE 二、产流

10、方案和汇流方案的应用二、产流方案和汇流方案的应用 设计暴雨属于稀遇的大暴雨，往往超过实测暴雨设计暴雨属于稀遇的大暴雨，往往超过实测暴雨 很多，在推求设计洪水时，必须外延有关的产流、汇很多，在推求设计洪水时，必须外延有关的产流、汇 流方案。流方案。 （一）外延问题（一）外延问题 产流方案：产流方案： 湿润地区湿润地区常采用降雨径流相关图法，常采用降雨径流相关图法， 关系线上部为关系线上部为4545线，外延比较方便。线，外延比较方便。 WUHEE 干旱地区干旱地区多采用初损后损法，就需要对有关相关图多采用初损后损法，就需要对有关相关图 在外延时必须考虑设计暴雨的雨强因素的影响。在外延时必须考虑设计

11、暴雨的雨强因素的影响。 WUHEE 汇流方案汇流方案单位线：单位线： 由单位线的两个假定可知，汇流方案都属于由单位线的两个假定可知，汇流方案都属于“线线 性系统性系统”。对于实测暴雨，精度可以满足要求，对于。对于实测暴雨，精度可以满足要求，对于 罕见的大暴雨，线性假定可能导致相当大的误差。罕见的大暴雨，线性假定可能导致相当大的误差。 因此必须注意汇流方案在特大暴雨条件下的适用性因此必须注意汇流方案在特大暴雨条件下的适用性 。尽量选用实测大洪水资料分析得到的汇流方案（单。尽量选用实测大洪水资料分析得到的汇流方案（单 位线），避免外延过远而扩大误差。位线），避免外延过远而扩大误差。 用一般常遇洪水

12、分析得到的单位线推求设计洪水，用一般常遇洪水分析得到的单位线推求设计洪水， 与由特大洪水资料分析的单位线推流，成果可能相差与由特大洪水资料分析的单位线推流，成果可能相差 很大，其差值可达很大，其差值可达20%左右。左右。 WUHEE （二）移用问题（二）移用问题 如果设计流域缺乏实测降雨径流资料，无如果设计流域缺乏实测降雨径流资料，无 法直接分析产流、汇流方案，就得解决移用问法直接分析产流、汇流方案，就得解决移用问 题。题。 产流方案一般采用分区综合法，如山东水产流方案一般采用分区综合法，如山东水 文手册上就有适用于不同地区的文手册上就有适用于不同地区的1414条次降雨径条次降雨径 流相关线，

13、供各个分区查用，汇流方案一般采流相关线，供各个分区查用，汇流方案一般采 用单位线的综合成果。用单位线的综合成果。 WUHEE 三、算例三、算例 集水面积集水面积341km2，由暴雨资料推求，由暴雨资料推求P=2%的设计洪水。的设计洪水。 1. 设计暴雨计算设计暴雨计算 设计暴雨时段采用设计暴雨时段采用1天。首先根据雨量站的实测了，天。首先根据雨量站的实测了， 推求推求设计点暴雨量设计点暴雨量，频率计算结果为：，频率计算结果为： x1日 日=110mm、 、Cv=0.58、Cs=3.5Cv 求得求得P=2%=2%的最大的最大1 1日设计点暴雨量为日设计点暴雨量为296mm296mm。 通过通过动

14、点动面动点动面的暴雨点面关系图，查得暴雨点面折的暴雨点面关系图，查得暴雨点面折 减系数为减系数为0.920.92，则，则P=2%=2%的最大的最大1 1日日面设计暴雨量面设计暴雨量为：为： x面 面1 1日日=296 =2960.92=0.92=272272mmmm 按该地区的暴雨时程分配，求得设计暴雨过程。按该地区的暴雨时程分配，求得设计暴雨过程。 WUHEE 2. 2. 设计净雨过程的推求设计净雨过程的推求 用用同频率法同频率法求得设计求得设计Pa=78mm=78mm，本流域，本流域Im=100mm=100mm，所以，所以 降雨损失为降雨损失为22mm22mm，可求得设计净雨过程。，可求得设计净雨过程。 分割地面净雨和地下净雨。分割地面净雨和地下净雨。fc=1.5=1.5mm/ /h WUHEE 第一时段净雨历时：第一时段净雨历时：tc=7.9/29.961.6h， 地下净雨地下净雨h下 下=fc tc=1.51.6=2.4mm。 WUHEE WUHEE 地下径流过程视为等腰三角形出流过程，其总量等于设地下径流过程视为等腰三角形出流过程，其总量等于设 计断面径流停止时刻（第计断面径流停止时刻（第1313时段），地下径流过