水文分析计算学习教案

1、会计学1水文分析水文分析(fnx)计算计算第一页，共27页。.11312346080100做法做法(zuf)：中心点（编号：中心点（编号1）f1=0，Xf1=113 等值线（编号等值线（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（编号等值线（编号4）：）：f4=700， Df

2、4-3=220， XDf4-3=（80+60）/2=70 Xf4=（ XDf4-3* Df4-3+ Xf3* f3）/ f4=89fi第第i条等值线面积条等值线面积(min j)（KM2） Xfi雨量深（雨量深（mm）编号编号1234面积面积 fi0200480700雨量雨量Xfi1131008060求：不同等值线包求：不同等值线包围围(bowi)面积平面积平均雨量均雨量第2页/共27页第二页，共27页。AD7d3d1dB）历）历时时面面积积雨雨深深（DAD ）曲线）曲线 线的陡缓，表明(biomng)降雨空 间分布的均匀程度 移用于无资料(zlio)地区 75.8 暴雨暴雨DAD关系关系整体

3、上，重现期整体上，重现期=400Yrs第3页/共27页第三页，共27页。一、方法一、方法（一）统计选样（一）统计选样（1）选样方法）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）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值的所有样本(yngbn)。主要用于城市排水工程及资料系。主要用于城市排水工程及资料系列较短。列较短。第4页/共27页第四页，共27页。（二）插补展延（二）插补展延 （1）直接

4、移用邻近站的雨量）直接移用邻近站的雨量 条件条件(tiojin)：地形差别不大：地形差别不大 （2）移用区域的平均值）移用区域的平均值 主要是对发生一般暴雨的年份而言。即流域内本主要是对发生一般暴雨的年份而言。即流域内本年年 份未发生特大暴雨的情况。份未发生特大暴雨的情况。 （3）用等值线插补）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。则可以绘制特大暴雨等值线图，由此进行插补。第5页/共27页第五页，共27页。（三）频率（三）频率(pnl)计算计算 经验适线法经验适线法1、同站、同站、 不同历

5、不同历时间协调时间协调 1）频率曲线不交叉（适用范围内）频率曲线不交叉（适用范围内）2）不同历时的频率曲线变化平缓）不同历时的频率曲线变化平缓， 避免避免突变。突变。 所有点据总体拟合最优所有点据总体拟合最优 （四）合理性分析（四）合理性分析地区地区Cv0.6地区地区Cv0.45地区地区一般地区一般地区Cs/Cv3.04.03.5第6页/共27页第六页，共27页。2、单站成果在区域、单站成果在区域(qy)上协调上协调 与所在区域与所在区域(qy)或邻近地区观测的特大或邻近地区观测的特大暴雨资料及设计成果对比，量级上应协调一暴雨资料及设计成果对比，量级上应协调一致。致。 CvD关系一般为铃形分布

6、： 较小和较长D-Cv小 中间历时(l sh)-Cv大干旱区：CvmaxD1h中部地区：CvmaxD6h沿海地区：CvmaxD 1d第7页/共27页第七页，共27页。1、统计、统计(tngj)参数等值线图法参数等值线图法 EX、CV、CS等值线等值线 Xp=EX(1+Cv)第8页/共27页第八页，共27页。第9页/共27页第九页，共27页。第10页/共27页第十页，共27页。2、分区综合法、分区综合法 条件：分区内各站来自条件：分区内各站来自(li z)同一总体，分区同一总体，分区要求在一个经纬度内（符合气候条件、地形条件基要求在一个经纬度内（符合气候条件、地形条件基本相似）。本相似）。（1）

7、站年法）站年法 基本假定：分区内各站的暴雨资料，属于基本假定：分区内各站的暴雨资料，属于同一总体的独立随机抽样。同一总体的独立随机抽样。 （很少使用）（很少使用）（2）均值法（中值法）均值法（中值法） 假设：各站同分布，并不要求独立。假设：各站同分布，并不要求独立。第11页/共27页第十一页，共27页。 做法：做法：1）将各站的经验）将各站的经验(jngyn)点据点到一张图点据点到一张图上上 0.1% 1%pX1日，日，P2）求同一频率）求同一频率P下，各站下，各站XP的均值的均值 或中值（有时需要初或中值（有时需要初步确定各站经验频率曲线）。步确定各站经验频率曲线）。 pX3）将点）将点 点

8、绘到同一张图上点绘到同一张图上 p)X(P,4）根据）根据 经验适线，确定的频率曲线就是区内经验适线，确定的频率曲线就是区内各点的暴雨频率曲线。各点的暴雨频率曲线。p)X(P,第12页/共27页第十二页，共27页。(3) (3) 指标暴雨法（指标暴雨法（index-rainfallindex-rainfall）假设：气候一致区内各站暴雨的模比系数（变量假设：气候一致区内各站暴雨的模比系数（变量(binling)(binling)）同分布；）同分布； （各站均值不同，但（各站均值不同，但CvCv，Cs/CvCs/Cv相同。）相同。）模比系数模比系数(xsh)变量，变量，第第i站样本站样本(yng

9、bn)系列，系列，对模比系数变量对模比系数变量Ki，用均值法（或中值法），用均值法（或中值法）推求出该分区综合模比系数频率曲线；推求出该分区综合模比系数频率曲线； 乘以各站均值，转换成各站频率曲线乘以各站均值，转换成各站频率曲线 第13页/共27页第十三页，共27页。一、设计面雨量的直接一、设计面雨量的直接(zhji)计算计算 选样选样-插补展延插补展延-三性审查三性审查-频率分析频率分析-合理性检查合理性检查 资料短缺资料短缺：以点代面以点代面 （小流域（小流域F=0.110 km2） 点点面关系转换面关系转换第14页/共27页第十四页，共27页。第15页/共27页第十五页，共27页。3）将

10、）将Xf / X0f 关系应用于设计关系应用于设计(shj)流域。可由设计流域。可由设计(shj)流域面积流域面积F查出查出 （Xf / X0）F，则，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(shyng)直接法计算。（二）动点动面点面关系（二）动点动面点面关系 做法做法(zuf)：1）做每场雨的等值线图）做每场雨的等值线图 2）对第）对第i场雨做

11、场雨做Xf / X0f关系关系 i=1、2（场（场数）数） 3）n场雨综合，取上外包线（较安全）场雨综合，取上外包线（较安全）第16页/共27页第十六页，共27页。 时程分配(fnpi)：不同控制时段之间为同频率第17页/共27页第十七页，共27页。T（日） 1 3 7XT,p（mm）3033944851234567(1)X1日，P 1 0 0% (2)X3日，P-X1日，P 4 0% 6 0%(3)X7日，P-X3日，P3 0%3 3%3 7% 0% (4)Xp(t) 某流域某流域(liy)百年一遇各种时段设计暴雨百年一遇各种时段设计暴雨暴雨日程暴雨日程(rchng)分配分配暴雨典暴雨典型型

12、(dinxng)示示意意30336552730340算例：算例：第18页/共27页第十八页，共27页。二、设计暴雨的空间二、设计暴雨的空间(kngjin)分分配配方法：典型暴雨图法方法：典型暴雨图法(t f)、同频率控制、同频率控制法法BA计算计算(j sun)目标：目标： A断面以上断面以上 B断面以上断面以上 区间区间AB设计暴雨设计暴雨（1）典型暴雨图法）典型暴雨图法移置实际大暴雨（等雨量线图）于设计流域，暴雨中心放到移置实际大暴雨（等雨量线图）于设计流域，暴雨中心放到AB区间上区间上； 计算典型暴雨中，计算典型暴雨中，B以上、以上、AB区间面雨量各占区间面雨量各占A以上流域面雨量的以上

13、流域面雨量的 比例：比例：KB、KAB；pABBXKX,pABABAXKX,将将A以上流域的设计面雨量以上流域的设计面雨量XA，p分配到分配到B以上及以上及AB区间：区间：第19页/共27页第十九页，共27页。BA（2）同频率）同频率(pnl)控制法控制法A及及AB区间同频率，区间同频率，B以上相应以上相应(xingyng)；根据水量平衡：根据水量平衡：第20页/共27页第二十页，共27页。历年降雨历年降雨(jin y)资料资料X（t）输入输入(shr)设计暴雨计算设计暴雨计算设计暴雨设计暴雨Xp（t）流域产流汇流方案流域产流汇流方案设计洪水设计洪水Qp（t）输出输出Qp(t)Xp(t)雨洪雨

14、洪同频同频第21页/共27页第二十一页，共27页。三、设计前期雨量三、设计前期雨量Pa计算计算（1）取）取Pa=Im（土壤最大缺水量）（土壤最大缺水量）, 适用适用(shyng)于湿润于湿润地区。地区。产流产流汇流汇流(huli)单位线：用于地表净雨单位线：用于地表净雨简化法：用于地下净雨（如概化三角形法）简化法：用于地下净雨（如概化三角形法）降雨径流关系降雨径流关系 模型方法（如新安江模型模型方法（如新安江模型） （2）扩展暴雨过程法）扩展暴雨过程法加长暴雨历时，核心暴加长暴雨历时，核心暴雨前雨前1530天包括在内天包括在内。15日Xp(t)Pa(t+1)=kPa(t)+P(t)第22页/共

15、27页第二十二页，共27页。X(第第i年年,i=1n）XXiX+Pap（X+Pa）PP=1%Xi+Pa，iPXPP=1%Xit则：则： Pa=(X+Pa)PXP 当得出当得出(d ch)的的Pa值大于值大于Im时，取时，取Pa=Im第23页/共27页第二十三页，共27页。1、设计暴雨、设计暴雨(boy)计算计算最大最大1日日: EX=110mm，CV=0.58，CS=3.5 CVXo,2%=296mm;点面折点面折(min sh)减减系数系数=0.922、设计暴雨时程分配及净雨划分、设计暴雨时程分配及净雨划分最大最大1日日 XP,f=296*0.92=272mm第24页/共27页第二十四页，共

16、27页。时段序号（Dt=6h）1234合计占最大1天分配百分比1163179100（1）用同频率法求得）用同频率法求得Pa=78mm；Im=100mm损失损失 I0=100-78=22mm设计净雨量设计净雨量: I0从第一时段设计暴雨量依次扣除，扣完为止。从第一时段设计暴雨量依次扣除，扣完为止。（2）稳定下渗率）稳定下渗率fc=1.5mm/h。第一时段净雨历时第一时段净雨历时净雨历时净雨历时 t0=（7.9/29.9）*6=1.6h地下净雨量（地下净雨量（下渗量）下渗量）fc*tc=1.5*1.6=2.4mm地面净雨量地面净雨量7.92.45.5mm设计面暴雨量（mm）29.9171.346.224.6272设计净雨量（mm）7.9171.346.224.6250地面净雨量（mm）5.5162.337.215.6220.6地下净雨量（mm）2.49.09.09.029.4第25页/共27页第二十五页，共27页。 地下径流(jngli)