答案-由暴雨资料推求设计洪水

第八章由暴雨资料推求设计洪水一、概念题（一）填空题设计洪水流域中心点雨量与相应的流域面雨量之间的关系，设计面雨量同频率同频率法从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K、暴雨量级、重现期等分析判断推求设计暴雨，推求设计净雨，推求设计洪水邻站直接借用法，邻近各站平均值插补法，等值线图插补法，暴雨移植法，暴雨与洪水峰或量相关法算术平均法泰森多边形法流域上雨量站分布均匀，即各雨量站面枳权重相同适线暴雨定点定面关系，暴雨动点动面关系实测人暴雨水汽因子，动力因子大，小16•设计的前期影响雨量Pa.p,降雨径流关系Wm折算法，扩展暴雨系列法，同频率法在现代气候条件下，一个特定流域一定历时的理论最人降水量19•可能最人暴雨产生的洪水垂直地平面的空气柱中的全部水汽凝结后在现代气候条件下，一个特定地区露点的理论最人值饱和湿度水汽条件，动力条件水汽压，饱和差，比湿，露点大，低假湿绝热过程0.2/11匕=二P,Pm=^-^-PmW W〃29•历史最人露点加成法，露点频率计算法，露点移植法24°C（1）通过暴雨径流查算图表（或水文手册）查算统计历时的设计暴雨量，（2）通过暴雨公式将统计历时的设计雨量转化为任一历时的设计雨量㈡选择题1•[c]2.[c]3.[aZ4・[b]5.[a]6.[d]7.[d]8. [c]9.[b]10.[d]11.[c]12.[a]13.[b]14.[b]15.[b]16.[d]17.[b]18.Ed]19.[d]20.[c]21.[d]22.[b]23.[a]24.[b]25.[b]26.[c]27.[a]28.[c]29.[b]㈢判断题1•[T]2.[F]3.[F]4.[F]5.[T]6.[F]7.[T]8.[T]9.[T]10.[T]11.[T]12.[T]13.[T]14.[T]15.[F]16.[T]17.[T]18.[F]19.LT]20.[F]21.[T]22.[F]23.[T]24.[F]25.[T]26.[T]27.[T]28.[T]29.[F]30.[F]（四）问答题1、 答：由流量资料推求设计洪水最直接，精度也较高。但在以下几种情况，则必须由暴雨资料推求设计洪水，即：①设计流域实测流量资料不足或缺乏时：②人类活动破坏了洪水系列的一致性；③要求多种方法，互相印证，合理选定;④PHP和小流域设计洪水常用暴雨资料推求。2、 答：洪水与暴雨同频率，即某一频率的暴雨，就产生某一频率的洪水。如百年一遇的暴雨，就产生百年一遇的洪水。3、 答：由暴雨资料推求设计洪水的方法步骤是：①暴雨选样；②推求设计暴雨；③推求设计净雨；④推求设计洪水过程线4、 答：判断犬暴雨资料是否属于特犬值，一般可从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K的人小、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。5、 答：特人值处理的关键是确定重现期。由于历史暴雨无法直接考证，特人暴雨的重现期只能通过小河洪水调查，并结合当地历史文献有关灾情资料的记载分析估计。一般认为，当流域面枳较小时，流域平均雨量的重现期与相应洪水的重现期相近。6、 答：“动点动面暴雨点面关系”包含了三个假定:①假定设计暴雨的中心一定发生在流域中心；②假定设计暴雨的点面关系符合平均的点面关系；③假定流域周界与设计暴雨的某一等雨深线相重合。7、 答：可从以卞几个方面检查设计暴雨计算成果的正确性：（1）检查统计参数，设计暴雨历时越长，均值看增人，G•变小，某一历时的设计值兀卩增人；（2）把各统计历时的暴雨频率曲线绘在一张图上进行对比分析，不能相交，间距合理；（3）与实测大暴雨或邻近地区以及世界最大暴雨记录进行分析比较，检查其稀遇程度。8、 答：定点指流域中心点或其附近有长系列点雨量资料的雨量站，定面是把流域作为固定面，建立固定点雨量和固定面雨量之间的关系，称定点定面关系。对于一次暴雨某种时段的固定点雨量，有一个相应的面雨量，在定点定面条件下，点面折减系数为：a=xF/xQO式中，卫、x。分别为某种时段固定面和固定点的暴雨量。有了若干次某时段暴雨量，则可有若干个a值，取其平均值，作为设计计算用的点面折减系数。同样的方法，可求得不同时段的点面折减系数。9、 答：在缺乏暴雨资料的流域上，常以动点动面暴雨点面关系代替定点定面关系。这种关系是按照各次暴雨的中心与暴雨等值线图计算求得，因各次暴雨的中心和暴雨分布都不尽相同，所以称为动点动面关系。分析动点动面关系的方法是：①在一个水文分区内选择若干次大暴雨资料;②绘出各场暴雨各种历时的暴雨等雨深线图;③作出各场暴雨的点面关系；④取各场暴雨点面关系的平均线作为该区综合的点面关系线。10、 答：（1）用公式：〈出=卅号/+刁）逐日计算，式中£”，即分别为第t+1天、第t天的前期影响雨量：Pt为第t天的降雨量：为流域蓄水容量，K为折减系数。（2）按公式：逐口计算。式中&为Pt产生的径流量，鬲为第t天的流域蒸散发量。方法（1）不需要逐口蒸发、径流资料，计算简便，但精度不高。方法（2）计算精度较高，但需要逐口蒸发、径流资料，计算较繁。11、 答：选择典型暴雨的原则是：“可能（代表性）”和“不利”。所谓可能是指所选典型暴雨的分配过程应是设计条件卞比较容易发生的；其次，还要考虑是对工程不利的。所谓比较容易发生，首先是从量上来考虑，应使典型暴雨的雨量接近设计暴雨的雨量：其次是要使所选典型的雨峰个数、主雨峰位置和实际降雨时数是人暴雨中常见的情况，即这种雨型在大暴雨中出现的次数较多。所谓对工程不利，主要是指两个方面：一是指雨量比较集中，例如七天暴雨特别集中在三天，三天暴雨特别集中在一天等；二是指主雨峰比较靠后。这样的降雨分配过程所形成的洪水洪峰较人且出现较迟，对水库安全将是

不利的。12、答：典型暴雨过程的放人方法与设计洪水的典型过程放大计算基本相同，一般均采用同频率放人法。例如设计历时为7天，以1天，3天作为控制历时，其放人倍比的计算式为：最人3天中其余2天:最大7天中其余4天：K“=也二立式中,xip>x3p^x7p~分别为Id、3d、7d设计暴雨量（mm）最人3天中其余2天:最大7天中其余4天：K“=也二立式中,xip>x3p^x7p~分别为Id、3d、7d设计暴雨量（mm）；一分别为Id、3d、7d典型暴雨量（nun）。13、答：推理公式法是基于暴雨形成洪水的基本原理推求设计洪水的一种方法。推理公式法计算设计洪峰流量是联解如卜一组方程(S0.278―-卩F、(8-1)Qm=0.2780.278L便可求得设计洪峰流量0”及相应的流域汇流时间J(8-2)(8—3)计算中涉及三类共7个参数，即流域特征参数F.L、暴雨特征参数Sp、n：产汇流参数》、mo为了推求设计洪峰值，首先需要根据资料情况分别确定有关参数。对于没有任何观测资料的流域，需查有关图集。从公式可知，洪峰流量0加和汇流时间t互为隐函数，而根据净雨历时仁与流域汇流时间t的人小不同，流域汇流又分为全面汇流和部分汇流，因而需要试算法。试算方法是：①通过对设计流域调查了解，结合水文手册及流域地形图，确定流域的几何特征值F.厶、J,设计暴雨的统计参数（均值、6、CJCv）及暴雨公式中的参数〃（或心、小），损失参数“及汇流参数皿②计算设计暴雨的Sp、Xtp、进而由损失参数"计算设计净雨历时tc。③将F、L、J、4、加代入式（2-8-1）、（2-8-2）和（2-8-3）,其中仅剩卞0八厂未知，故可求解。④用试算法求解。先设一个代入式（2-8-3）得到一个相应的J将它与仁比较，判断属于何种汇流情况，再将该t值代入式（2-8-1）或式（2-8-2）,又求得一个0”若与假设的一致（误差不超过1%）,则该©及丫即为所求；否则，另设©仿以上步骤试算，直到两式都能共同满足为止。14、答：图解交点法不需试算，根据推理公式(8_4)0.27斗J(8_4)化tc化tc<T(8-5)(8-6)0.278厶(8-6)通过计算作图求解。该法是对式(2-8-4). (2-8-5)和(2-8-6)分别作曲线Q肿及"0”点绘在一张图上，如下图所示。两线交点的读数显然同时满足式(2-8-4)、(2-8-5)和(2-8-6),因此交点读数0小T即为该方程组的解。图2-8-1交点法推求洪峰流量示意图15、 答：全面汇流的洪峰流量推理公式Qm=k(i-f)xF部分汇流的洪峰流量推理公式Qm=k(i-f)xFQ式中：F为流域面枳(knf)；/为一定时段内的最人平均雨强(mid'h),对于全面汇流，时段为流域汇流时间，对于部分汇流，时段为净雨历时：了为平均下滲强度(mm/h)；K为单位换算系数(k=0.278)；F。为净雨历时间的最大共时径流面积(kin2)«16、 答：流域设计洪水总量可由设计净雨来推求，一般用24小时的设计净雨乘以流域面枳得出，即Wp=0.1/l式中：Wp为设计洪水总量，万m3；hp为设计净雨量，nun：F为流域面积(knf)。小流域设计洪水过程线一般用概化过程线法推求。概化过程线有三角形，五边形和综合概化过程线。若概化过程线为三角形，则设计洪水过程线的峰为Qp,量为Wp,则底宽T=2Qp/Wp。17、 答：因流域面积小，忽略暴雨在地区上分布的不均匀性，可以把流域中心的点雨量作为流域面雨量，无需考虑点面雨量折算。

根据地区的雨量观测资料，独立地选取不同历时最末暴雨量进行统计，并转换为不同频率的平均暴雨强度〜历时曲线，表达式为：气+炉或zt”式中：t为暴雨历时（h）:1为历时为t、频率为P的最大平均暴雨强度，（mnVh）；Sp为雨力,（nun/h）:n为暴雨衰减指数；d为检验参数。18、答：推理公式法计算设计洪峰流量流程如卞图:图2-8-2推理公式法计算设计洪峰流量流程图19、答：基本原理：推理公式是从成因概念出发，认为降落在流域上的暴雨经过产流和汇流，按等流时线的原理，形成流域出II的最人流量。基本假定：①设计暴雨及损失时空分布均匀；②暴雨、洪水同频率；③汇流遵循等流时线原理。20、答:w⑴水汽改正：心（叱）式中Pl，P2分别为被移植的实际典型暴雨和设计地区的可能最大暴雨量；W|,W2分别为P］相应的可降水量和P2相应的可降水量。（2）高程改正和障碍改正：公式同上，但其中的W：应以设计地区的高程计算。s s21、 答：（1）i=——：（2）i= tn （t+cl），，d其中，Sp为雨力或暴雨势，是具有频率概念的参数：d为经验参数，n,lid为暴雨递减指数。目前水利部门广泛应用的是第一种形式。22、 答：可降水量是指垂直空气柱中的全部水汽凝结后在气柱底面上所形成的液态水深度，称为可"0降水量。计算方法有：①若是有各高度层的比湿实测资料，可直接用公式"=0・01工0\〃计算；式0中，q为比湿，为分层气压厚度。②间接计算：确定地面露点值，并化算为lOOOliPa露点值；以露点值查表计算W二1他知-％：。，其中％",%“分别为海平面至水汽顶界和地面高度可降水。23、 答：在适当地点适当时间选定的地面露点值所对应的可降水量能反映暴雨期间输入雨区水汽量的多少，这个地面露点值称为暴雨代表性露点。选取代表性露点的方法：在暖湿空气的入流方向大暴雨区边缘选取几个测站（一般4〜5个），并取群站露点的平均值：每个测站代表性地面露点的选取，是包扌舌最人24h暴雨期及前2411共4811内选取的持续12h最高露点值。24、 答：（1）移植典型特人暴雨法：①移植可能性分析；从邻近地区选择特人暴雨典型；②气彖因子极人化，放大典型暴雨得当地PMP：③移植改正，将那里的PMP移至设计流域。（2）应用可能最人暴雨图集推求，方法步骤为：①查得流域中心可能最人24h点雨量（PMP）点；②查PMP时面深（T〜F〜a）关系图，求得各时段流域可能最人暴雨折算系数a；③计算相应时段的可能最人面暴雨量（PMP\^=a（PMP）^25、 答：原则上是典型暴雨发生地区与设计流域处于同一气彖条件一致区，其间没有特别高人的山脉相隔，具体条件是：①移植距离不宜太远，一般移置范围在10个纬距之内；②地形条件不宜相差太人，两地高程相差一般不宜超过700~1000m；③暴雨气候特征相似；④形成典型暴雨的坏流形势与天气系统应在设计流域也曾出现或有可能出现。移植暴雨法的方法步骤是：①查明拟移置暴雨发生的时间，地点及天气成因，等雨量线图，天气图；②由天气条件初步拟定一致区；③考虑地形、地理条件限制确定移置界限；④放人典型暴雨；⑤移置改正。26、 答：①选择典型暴雨，并计算其平均雨量P輿；②计算当地典型暴雨的和可能最大暴雨的可降

w水量Wai、Wm；③进行水汽放人，得可能最人暴雨匕=亠P典。式中w典由选取的代表性露点td・W典、代查表得；Wm由选取的td.m查表得。27、 答：因移用的邻近地区高效暴雨的效率认为已达可能最大，即〃= 故设计流域的可能最?7 W W大暴雨Pe为Pm=-^X-^P=-^P“W W其中P、w分别为被移植的典型高效暴雨的雨量和可降水，Wm为设计流域的可能最人可降水，如此，分别计算P，w,Wm代入上式即得Pm。28、 答：当地暴雨法是将本流域已发生的大暴雨，通过水汽、动力放大后，求得本流域的PMP,而移置暴雨法则是经过分析论证移置的町能性之后，将邻近地区的特人暴雨通过改正计算移入设计流域。再进行极大化得PMP。29、 答：作用是将测站高程的露点td按假绝热变化换算到lOOOliPa等压面上，以便利用有关“lOOOliPa地面到指定高程间饱和假绝热人气之中的可降水量与lOOOliPa露点函数关系表”查算可降水(W)。30、 答：由实测资料制定的产汇流计算方案，所依据的暴雨洪水资料往往与PMP、PMF相差甚远，因此将其用于PMF的计算，常常需要进行大幅度的外延，此时必须认真分析外延的合理性，例如对湿润地区应用蓄满产流模型进行产流计算，理论上可以证明也是适用的。又如流域汇流计算，若用单位线法，必需研究其非线性变化的规律和临界值，PMP的前期影响雨量玖如何选取，也是一个值得注意的特殊问题，例如湿润地区可取匕等于流域蓄水容量Wma31、 答：①推理公式法；②地区经验公式法；③洪水调查法；④查算图表法；⑤综合单位线法等。32、 答：小流域设计洪水过程线一般采用概化过程线法推求，概化过程线有三角形、五边形和无因次概化洪水过程线等。二、计算二、计算1、解：因为暴雨是随机事件，每年都有P=2%的可能性发生超标准暴雨，连续2年发生超标准暴雨的概率为：PAt=P"=（2%）2=0.04%2、解：心。=无24（°卩①p+1）=210x（0.45x3.38+1）=529.4mm3、解：因为该水库属人(2)型水库，根据水利部2000年颁发的编号为SL252-2000的《水利水电工程等级划分及洪水标准》，水库工程为II等，大坝为2级建筑物，设计洪水标准为500-100年一遇，从工程的重要性考虑，最后选定按500年一遇洪水设计。因为暴雨和洪水同频率，因此要推求500年一遇的设计暴雨，即 =Kpx=3.22x432=1391mm4、 解：P“,p=(“dm+巴)一心乩陀=295-250=45.0<W,”(mm)5、 解：心0=元3</(Cy①p+1)=185x(0.55x3.42+1)=533.0mm(“心+£<)]•>,= ①p+1)=240x(0.50x3.33+1)=639.6mmP.=(心小+Ch—时=639.6-533.0=106.6>VV,nun因为限制条件为Pa,P<Wmf所以PaP=IV,,,=80.0mmE 76、 解：(1)求该流域土壤蓄水量口消退系数/C=l--^=l-—=0.92290(2)推求逐日Pa按下式计算Pg=K(Pi+PaiW否则取Pa=Im按上式推求逐口巴如卞表：表2-8-1逐口匕计算表口期(d)1011121314151617181920雨量(nun)2.10.33.224325.117.2Pa(gn)90.084.97&372.566.864.681.990.090.083.076.57、解：总设计净雨量为：/?21%= =0.83x490=406.7mm因后损率f=1.Omm/h,后损历时17h,故总后损量为17mm,则初损为:/0=P-7?-^=490-406.7-1.0x17=66.3mm8、解：计算各时段净雨量，见表2-8-2o表2-8-2设计净雨计算表时段(At-12h)123456合计设计暴雨P(mm)10.025.060.0070.045.0210.0P+Pa(mm)90.0115.0175.0175.0245.0290.0累计净雨(mm)4.021.058.058.0110.0150.0时段净雨(mm)4.017.037.0052.040.0(1)该次暴雨总净雨深是150・0mm(2)该次暴雨总损失P■工尺=210.0-150=60.0111111(3)设计暴雨的前期影响雨量Pr/,=90.0-10.0=80.0111111解：(1)设计总净雨量为：人冲=0・85X420=357.0mm(2)按7=1.5/11在降雨过程线上自后向前计算累计净雨工尺，当工尺=357.0mm时，其前面的降雨即为人。第3时段既有初损，又有后损。后损量为=^|x6xl.5=7.8nun,第3时段初损：176-152-7.8=16.2nmn依此总初损：/0=28.2nun表2-8-3用初损、后损法确定初损和设计净雨过程时段(△t=6h)123456雨量(mm)6.45.6176998251初损fZ\t(mm)7.8999后损Io(mm)6.45.616.2设计净雨(mm解：Pi%=460nmi»a=0.87,f=lnmVh»tc=24h人+7tc=(l-6Z)Pi%所以Zo=(0.13X460)-1X24=59.2-8-24=35.8imii11、 解：最人一天雨量99.5111111,三天雨量104.711U11,-t天雨量21&8mm最人一天净量74.6nun,三天净量78・5mm,七天净量164.1nun12、 解：设计面雨量P6h・m=192・3X0・912=175・4mmPid-i%=306.0X0.938=287.0111111P3d.1-W35X0.963=418.9nmi典型暴雨量P6h=120.5nun,Pid=204.8nun,P3d=222.8111111放人倍比K6h=175.4/120.5=1.46^^=(287.0-175.4)/(204.2-8-120.5)=1.32Kld^d=(418.9-287.0)/(222.2-8-204.8)=7.33表2・84设计暴雨(P=l%)时程分配时段△/=6h123456789101112典型雨量1111114.84.2120.57534.42.62.42.32.22.11.01.0放大倍比K1.321.321.461.327.337.337.337.337.337.337.337.33设计暴雨111111635.5175.499.432.319.117.616.916.115.4737313、解：由典型洪水统计得：Pid=160nun； P3d=320mm： P：d=395mm；hp-P\p560-336一320-160=1.40_hp-P\p560-336一320-160=1.40_690-560N七=395-320=1.73表2-8-5同频率控制放人法推求设计暴雨过程时段At=12h1234567891011121314典型雨呈(mm)1513201005080601000300125倍比k1.731.731.731.731.731.401.402.102.101.401.401.731.731.73设计雨虽(mm)26.122.534.617.3070.0112126210042.0020.88.714、解：Xy=口4(C”①p+1)=130x(0.50x3.61+1)=364.7mmx^4向=<zr241%=0.87x364.7=317.3nmi表2-8-6设计暴雨及设计净雨时程分配时段(△o1 、12345678合计分配百分比58111344865100设计暴雨(mm)15.925.434.941.3139.625.419.015.9317.3初损(mm)15.99.125.0后损(mm)2.03.03.03.03.03.03.020.0设计净雨(mm)014.331.93&3136.622.416.012.9272.415、解：N二1996-1870+1二127(年),n二1996-1970+1二27(年)特人暴雨个数a=2,其中实测系列内特人暴雨个数/=0o1 107—?•=——862+965+ x6460=249.9iiunA127L 27-0 」16、解：(1)计算S=(945+134-2X345)/(945-134)=0.48,由S查S=f(Cs)关系表得C$=l.70。(2)FhCs查离均系数①值表得：①§辣一①杯=1・97+1・06=3・03,O50%=-O.27o计算945-1343.03=计算945-1343.03=267.7nun(3)x=兀。恤—0O50%=345+267.7x0.27=417・3mm17、解：列表计算P=l%的设计24h地面净雨如下:«2-8-7百年一遇设计地面净雨计算表时段(△/=6h)1234合计雨量(mm)206010510195初损(mm)201030后期下渗(mm)10121032地面净雨(mm)04093013318、解：设单位线时段数为m净雨时段数为m流域岀「I流量过程线时段数/=m+n-lo单位线汇流计算的通式为：Q产乞h)q一田;=1表2-8-8百年一遇设计洪水过程线计算表时段(△单位线q(m3/s)净雨(nun)各时段净雨产生的地面径流Qs(m3/s)基流Q业(m3/s)设计洪水Qp(m3/s)10mm30mm50mm20mm00100202013630360205622045020410802033232692026961218002010814175175807102072202094588885251345408202386630302648755382017277101090440350209108553015017620381911155060201461000325202068051020350220220202019、解：设单位线时段数为m净雨时段数为m,流域出II流量过程线时段数/=m+n-lo单位线汇流计算列表进行如下：表2-8-950年一遇设计洪水过程线计算表时段△(t-611)单位线q(m3/s)暴雨(nun)净雨(nim)各时段净雨产生的地面径流(m3/s)基流Q崔设计洪水Qp(m»s)35mmisomm55mm30mm0035260101011