第8章答案由暴雨资料推求设计洪水

第8章答案由暴雨资料推求设计洪水第8章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、观点题（一）填空题1.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，设计面雨量同频次4.同频次法5.从经验频次点据偏离频次曲线的程度、模比系数、暴雨量级、重现期平剖析判断6.推求设计暴雨，推求设计净雨，推求设计洪水7.邻站直接借用法，周边各站均匀值插补法，等值线图插补法，暴雨移植法，暴雨与洪水峰或量有关法8.算术均匀法9.泰森多边形法10.流域上雨量站散布均匀，即各雨量站面积权重相同11.适线12.暴雨定点定面关系，暴雨动点动面关系13.实测大暴雨14.水汽因子，动力因子15.大，小316.设计的先期影响雨量Pa，p，降雨径流关系Wm折算法，扩展暴雨系列法，同频次法18.在现代天气条件下，一个特定流域必定历时的理论最大降水量19.可能最大暴雨产生的洪水20.垂直地平面的空气柱中的所有水汽凝固后21.在现代天气条件下，一个特定地域露点的理论最大值22.饱和湿度23.水汽条件，动力条件24.水汽压，饱和差，比湿，露点25.大，低26.假湿绝热过程27.0.2/h28.PmWmP，PmWmmPWW29.历史最大露点加成法，露点频次计算法，露点移植法30.24℃31.（1）经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）经过暴雨公式将统计历时的设计雨量转变为任一历时的设计雨量4㈡选择题１.[c]２.[c]3.[a]4.[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.[d]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.[T]20.[F]21.[T]22.[F]23.[T]24.[F]25.[T]26.[T]27.[T]28.[T]29.[F]30.[F]5（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。但在以下几种状况，则一定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少时；②人类活动损坏了洪水系列的一致性;③要求多种方法，相互印证，合理选定;④PMP和小流域设计洪水常用暴雨资料推求。2、答：洪水与暴雨同频次，即某一频次的暴雨，就产生某一频次的洪水。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：判断大暴雨资料能否属于特大值，一般可从经验频次点据偏离频次曲线的程度、模比系数K的大小、暴雨量级在地域上能否很突出，以及论证暴雨的重现期等方面进行剖析判断。5、答：特大值办理的重点是确立重现期。因为历史暴雨没法直接考据，特大暴雨的重现期只好经过小河洪水检查，并联合当地历史文件有关灾情资料的记录剖析预计。一般以为，当流域面积较小时，流域均匀雨量的重现期与相应洪水的重现期周边。66、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必定发生在流域中心；②假定设计暴雨的点面关系切合均匀的点面关系；③假定流域周界与设计暴雨的某一等雨深线相重合。7、答：可从以下几个方面检查设计暴雨计算成就的正确性：(1)检查统计参数，设计暴雨历时越长，均值xT增大，CV变小,某一历时的设计值xP增大;(2)把各统计历时的暴雨频次曲线绘在一张图长进行对照剖析，不可以订交，间距合理;(3)与实测大暴雨或周边地域以及世界最大暴雨记录进行剖析比较，检查其稀遇程度。8、答：定点指流域中心点或其周边有长系列点雨量资料的雨量站,定面是把流域作为固定面,成立固定点雨量和固定面雨量之间的关系,称定点定面关系。关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：xF/x0。式中，xF、x0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α值，取其均匀值，作为设计计算用的点面折减系数。相同的方法，可求得不一样时段的点面折减系数。9、答：在缺少暴雨资料的流域上，常以动点动面暴雨点面关系取代定点定面关系。这类关系是依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7心和暴雨散布都不尽相同，所以称为动点动面关系。剖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绘出各场暴雨各样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均匀线作为该区综合的点面关系线。10、答：（1）用公式：Pa,t1KPa,tPtWm每日计算，式中Pa,t1，Pa,t分别为第t+1天、第t天的先期影响雨量；Pt为第t天的降雨量；Wm为流域蓄水容量，K为折减系数。（2）按公式：Pa,t1=Pa,t+Pt-Rt-Et每日计算。式中Rt为Pt产生的径流量，Et为第t天的流域蒸发散量。方法（1）不需要每日蒸发、径流资料，计算简易，但精度不高。方法（2）计算精度较高，但需要每日蒸发、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派过程应是设计条件下比较简单发生的；其次，还要考虑是对工程不利的。所谓比较简单发生，第一是从量上来考虑，应使典型暴雨的雨量靠近设计暴雨的雨量；其次是要使所选典型的雨峰个数、主雨峰地点和实质降雨时数是大暴雨中常有的状况，即这类雨型在大暴雨中出现的次数许多。所谓对工程不利，主假如指两个方面:一是指雨量比较集中，比如七天暴雨特别集中在三天，三天暴雨8特别集中在一天等；二是指主雨峰比较靠后。这样的降雨分派过程所形成的洪水洪峰较大且出现较迟，对水库安全将是不利的。12、答：典型暴雨过程的放大方法与设计洪水的典型过程放大计算基真相同，一般均采纳同频次放大法。比如设计历时为7天，以1天，3天作为控制历时，其放大倍比的计算式为：最大1天:最大3天中其他2天:最大7天中其他4天:

x1PK1x1x3Px1PK31x3x1x7Px3PK73x7x3式中，x1p,x3p,x7p－分别为1d、3d、7d设计暴雨量（mm）；x1,x3,x7－分别为1d、3d、7d典型暴雨量（mm）。13、答：推理公式法是鉴于暴雨形成洪水的基来源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以下一组方程Sp0.278nF,tc(81)Qm1nSptctctc(82)0.278F,0.278L(83)mJ1/3Qm1/4即可求得设计洪峰流量Qm，及相应的流域汇流时间τ。9计算中波及三类共7个参数，即流域特点参数F、L、J；暴雨特点参数SP、n；产汇流参数μ、m。为了推求设计洪峰值，第一需要依据资料状况分别确立有关参数。关于没有任何观察资料的流域，需查有关图集。从公式可知，洪峰流量Qm和汇流时间τ互为隐函数，而依据净雨历时tc与流域汇流时间τ的大小不一样，流域汇流又分为全面汇流和部分汇流，因此需要试算法。试算方法是：①经过对设计流域检查认识，联合水文手册及流域地形图，确立流域的几何特点值F、L、J，设计暴雨的统计参数（均值、CV、Cs/CV）及暴雨公式中的参数n（或n1、n2），损失参数μ及汇流参数m。②计算设计暴雨的Sp、xTP，从而由损失参数μ计算设计净雨历时tc。③将F、L、J、tc、m代入式（2-8-1）、（2-8-2）和（2-8-3），此中仅剩下Qm、τ未知，故可求解。④用试算法求解。先设一个Qm，代入式（2-8-3）获得一个相应的τ，将它与tc比较，判断属于何种汇流状况，再将该τ值代入式（2-8-1）或式（2-8-2），又求得一个Qm，若与假定的一致（偏差不超出1%），则该Qm及τ即为所求；不然，另设Qm仿以上步骤试算，直到两式都能共同知足为止。14、答：图解交点法不需试算，依据推理公式10Sp0.278nF,tc(84)QmSptc1ntctc(85)0.278F,0.278L(86)mJ1/3Qm1/4经过计算作图求解。该法是对式（2-8-4）、（2-8-5）和2-8-6）分别作曲线Qmτ及τQm，点绘在一张图上，以下列图所示。两线交点的读数明显同时知足式2-8-4）、（2-8-5）和（2-8-6），所以交点读数Qm、τ即为该方程组的解。Qmp～QQ～mpmτt，图2-8-1交点法推求洪峰流量表示图15、答：全面汇流的洪峰流量推理公式Qmk(if)F部分汇流的洪峰流量推理公式Qmk(if)F0式中：F为流域面积（km2）；i为一准时段内的最大均匀雨强（mm/h），关于全面汇流，时段为流域汇流时间，关于部分汇流，时段为净雨历时；f为均匀11下渗强度（mm/h）；K为单位换算系数（k=0.278）；F0为净雨历时间的最大共时径流面积（km2）。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积得出，即Wp0.1hPF式中：Wp为设计洪水总量，万ｍ３；hp为设计净雨量，mm；F为流域面积（km2）。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，忽视暴雨在地域上散布的不均匀性，能够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。依据地域的雨量观察资料，独立地选用不一样历时最大暴雨量进行统计，并变换为不一样频次的均匀暴雨强度～历时曲线，表达式为：iSP或SP(td)ndint式中：t为暴雨历时（h）；i为历时为t、频次为P的最大均匀暴雨强度，（mm/h）；SP为雨力，（mm/h）；n为暴雨衰减指数；d为查验参数。18、答：推理公式法计算设计洪峰流量流程以下列图：12假设1/nQmQm1nSptc流域特产汇流暴雨特征参数参数征参数0.278LtmJ1/3Qm1/4否Sptc1ntcQm0.278F是SpFQm0.278n否QmQm是QmpQm图2-8-2推理公式法计13算设计洪峰流量流程图19、答：基来源理：推理公式是从成因观点出发，以为下降在流域上的暴雨经过产流和汇流，按等流时线的原理，形成流域出口的最大流量。基本假定：①设计暴雨及损失机空散布均匀；②暴雨、洪水同频次；③汇流依照等流时线原理。20、答：（1）水汽更正：P2P1(W2)W1式中P1，P2分别为被移植的实质典型暴雨和设计地域的可能最大暴雨量；W1，W2分别为P1相应的可降水量和P2相应的可降水量。（2）高程更正和阻碍更正：公式同上，但此中的W2应以设计地域的高程计算。21、答：（1）iSn；（2）iSp(td)ndt此中，Sp为雨力或暴雨势，是拥有频次观点的参数；ｄ为经验参数，ｎ，nd为暴雨递减指数。当前水利部门宽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所有水汽凝结后在气柱底面上所形成的液态水深度，称为可降水量。计算方法有：①假如有各高度层的比湿实测资料，可直接用公式Wp00.01qp计算；式中，q为比湿，p为分014层气压厚度。②间接计算：确立地面露点值，并化算为1000hPa露点值；以露点值查表计算WW0zmW0z0，此中W0zm，W0z0分别为海平面至水汽顶界和地面高度可降水。23、答：在适合地址适合时间选定的地面露点值所对应的可降水量能反应暴雨时期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。选用代表性露点的方法：在暖湿空气的入流方向大暴雨区边沿选用几个测站（一般4～5个），并取群站露点的均匀值；每个测站代表性地面露点的选用，是包含最大24h暴雨期及前24h共48h内选用的连续12h最高露点值。24、答：（1）移植典型特大暴雨法：①移植可能性剖析；从周边地域选择特大暴雨典型；②气象因子极大化，放大典型暴雨适合地PMP；③移植更正，将那边的PMP移至设计流域。2）应用可能最大暴雨图集推求，方法步骤为：①查得流域中心可能最大24h点雨量PMP点；②查PMP时面深（T～F～α）关系图，求得各时段流域可能最大暴雨折算系数α；③计算相应时段的可能最大面暴雨量PMP面PMP点。25、答：原则上是典型暴雨发生地域与设计流域处于同一气象条件一致区，此间没有特别高大的山脉相15隔，详细条件是：①移植距离不宜太远，一般移置范围在10个纬距以内；②地形条件不宜相差太大，两地高程相差一般不宜超出700~1000m；③暴雨天气特点相像；④形成典型暴雨的环流局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，地址及天气成因，等雨量线图，天气图；②由天气条件初步制定一致区；③考虑地形、地理条件限制确立移置界线；④放大典型暴雨；⑤移置更正。26、答：①选择典型暴雨，并计算其均匀雨量P典；②计算当地典型暴雨的和可能最大暴雨的可降水量W典、Wm；③进行水汽放大，得可能最大暴雨PmWmP典。W典式中W典由选用的代表性露点td，代查表得；Wm由选用的td，m查表得。27、答：因移用的周边地域高效暴雨的效率以为已达可能最大，即m，故设计流域的可能最大暴雨Pｍ为PmmWmPWmPWW此中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大可降水，这样，分别计算P，W，Wm代入上式即得Pm。1628、答：当地暴雨法是将本流域已发生的大暴雨，经过水汽、动力放大后，求得本流域的PMP，而移置暴雨法例是经过剖析论证移置的可能性以后，将周边地域的特大暴雨经过更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1000hPa等压面上，以便利用有关“1000hPa地面到指定高程间饱和假绝热大气之中的可降水量与1000hPa露点函数关系表”查算可降水（W）。30、答：由实测资料拟订的产汇流计算方案，所依照的暴雨洪水资料常常与PMP、PMF相差甚远，所以将其用于PMF的计算，经常需要进行大幅度的外延，此时一定仔细剖析外延的合理性，比如对润湿地域应用蓄满产流模型进行产流计算，理论上能够证明也是合用的。又如流域汇流计算，若用单位线法，必要研究其非线性变化的规律和临界值，PMP的先期影响雨量Pa怎样选用，也是一个值得注意的特别问题，比如润湿地域可取Pa等于流域蓄水容量Wm。31、答：①推理公式法；②地域经验公式法；③洪水检查法；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纳概化过程线法推求，概化过程线有三角形、五边形和无因次17概化洪水过程线等。二、计算题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：PMPn2%20.04%2、解：x1%x24CVP12100.453.381529.4mm3、解：因为该水库属大（2）型水库，依据水利部2000年颁发的编号为SL252-2000的《水利水电工程等级区分及洪水标准》，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次，所以要推求500年一遇的设计暴雨，即x7d,p0.2%Kpx3.224321391mm4、解：Pa,Px3d,1%Pax3d,1%29525045.0Wm（mm）5、解：x1%x3dCVP11850.553.421533.0mmx3d,pPa1%xpCVP12400.503.331639.6mmPaP3d,1%Pa1%P3d,1%639.6533.0106.6Wmmm因为限制条件为Pa,PWm，所以Pa,PWm80.0mm6、解：（1）求该流域土壤蓄水量日减退系数Em7K110.922Im90（2）推求每日Pa按下式计算Pa,tK(Pt1Pa,t1)Im，18不然取Pa=Im按上式推求每日Pa以下表：表2-8-1每日Pa计算表日期1112131415161718192010（d）雨量0.3.2425175.2.（m32.3.1.241m）Pa(m9084787266648190908376.0.9.3.5.8.6.9.0.0.0.57、解：总设计净雨量为：R21%x2%0.83490406.7mm因后损率f=1.0mm/h，后损历时17h，故总后损量为17mm，则初损为：I0PRft后490406.71.01766.3mm8、解：计算各时段净雨量，见表2-8-2。时段(设计暴雨P(mm)P+Pamm）累计净雨(mm)时段净雨mm）

表2-8-2设计净雨计算表123456共计10.25.060.0070.045.0210.115.175.175.245.290.4.021.058.058.0110.150.4.017.037.0052.040.0（1）该次暴雨总净雨深是150.0mm192）该次暴雨总损失P-Ri=210.0-150=60.0mm3）设计暴雨的先期影响雨量Pa,p=90.0-10.0=80.0mm9、解：（1）设计总净雨量为：Rs,1%=0.85×420=357.0mm（2）按f=1.5/h在降雨过程线上自后向前计算累计净雨Ri，当Ri=357.0mm时，其前面的降雨即为I0。第3时段既有初损，又有后损。后损量为Rtf15261.57.8P176mm，第3时段初损：176-152-7.8=16.2mm，依此总初损：I0=28.2mm表2-8-3用初损、后损法确立初损和设计净雨过程时段(123456t=6h)雨量6.45.6176998251mm）初损f△t7.8999mm）后损I06.45.616.2mm）20设计净雨152907342mm）10、解：P1%=460mm，=0.87，f=1mm/h，tc=24hI0+ftc=(1-)P1%所以I0=(0.13×460)-1×24=59.2-8-24=35.8mm11、解：最大一天雨量99.5mm，三天雨量104.7mm，七天雨量218.8mm最大一天净量74.6mm，三天净量78.5mm，七天净量164.1mm12、解：设计面雨量P6h，1%=192.3×0.912=175.4mmP1d，1%=306.0×0.938=287.0mmP3d，1%=435×0.963=418.9mm典型暴雨量P6h=120.5mm，P1d=204.8mm，P3d=222.8mm放大倍比K6h=175.4/120.5=1.46K6h~1d=(287.0-175.4)/(204.2-8-120.5)=1.32K1d~3d=(418.9-287.0)/(222.2-8-204.8)=7.33表2-8-4设计暴雨（P=1%）时程分派时12345678911121段012=6h典型7雨4.4.122.2.2.2.2.1.1.4.量820.55.64321004m3m放大1.1.1.7.7.7.7.7.7.7.7.1.4倍33333333333比226333333332K设计9311111暴6.5.7.7.172.9.7.6.6.5.雨359.335.4316914m4m13、解：由典型洪水统计得：P1d=160mm；P3d=320mm；P7d=395mm；22P336P3PP1P560336K11P2.10K311.40P1d160P1d320P3d160K73P7PP3P690560P7dP3d3951.73320表2-8-5同频次控制放大法推求设计暴雨过程时1234567891011121314典型雨量1513201005080601000300125（mm）倍比k1.731.731.731.731.731.401.402.102.101.401.401.731.731.73设计雨量26.122.534.617.3070.0112126210042.0020.88.7（mm）14、解：x24,1%x24CVP11300.503.611364.7mmx24,1%,面x24,1%0.87364.7317.3mm表2-8-6设计暴雨及设计净雨时程分派时段（12345678共计%）58111344865100分派百分比（设计6251915317.3初损15.99.125.02.03.03.03.03.03.03.020.0后损014.331.938.3136.622.416.012.9272.4设计净N=1996-1870+1=127(年)15、解：，n=1996-1970+1=27(年)特大暴雨个数a=2，此中实测系列内特大暴雨个数l0。xN186296512726460249.9mm12727016、解：（1）计算S=（945+134-2×345）（/945-134）23，由查（CS）关系表得CS。=0.48SS=f=1.70（2）由CS查离均系数Φ值表得：5%95%1.971.063.03，50%0.27。计算xp1xp3945134267.7mm5%95%3.03（3）xx50%50%345267.70.27417.3mm（4）CV267.70.642Q417.317、解：列表计算P=1%的设计24h地面净雨如下：表2-8-7百年一遇设计地面净雨计算表时段234共计1（t=6h）雨量601051019520（mm）初损103020（mm）后期下渗10121032（mm）地面净雨409301330（mm）18、解：设单位线时段数为n，净雨时段数为m，流域出口流量过程线时段数l=m+n-1。单位线汇流计算24i的通式为：Qihjqij1j1表2-8-8百年一遇设计洪水过程线计算表时单位净雨段线q（△（mm（m3/st=6h）））

各时段净雨产生基流设计洪水QP的地面径流QSQ基3（m3/s）（m3/s（m/s）10305020）mmmmmmmm0010020201363036020562204502010020332483269202661180201081920417517801072202094572058888521340202386545863030268753201727458710109044352091000855301517203812506911155060201461003252020680051020350220220202019、解：设单位线时段数为n，净雨时段数为m，流域出口流量过程线时段数l=m+n-1。单位线汇流计算列表进行以下：表2-8-950年一遇设计洪水过程线计算表单各时段净雨产设时生的地面径流基计位暴段净（m3）流洪线雨雨/s△Q基水(t=6hq(mm)(mm)180553530)(m3/s)QP(m3/s)mmmmmmmm(m3/s)003