第10章由暴雨设计洪水

时间 月 6 日 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 … … 18 19 20 21 22 23 24 25 A站 站 5.3 50.4 0 11.5 134.8 32.5 5.6 35.5 3.7 11.1 … … 6.6 22.7 … … 42.6 60.1 81.8 2.3
点雨量 B站 站 26.9 0 10.8 125.9 21.4 10.5 25.2 7.1 5.8 … … 0.2 2.4 … … 51.7 68.6 54.1 1.0 C站 站 0.2 25.3 0 14.7 124.0 10.0 4.7 27.6 1.4 9.7 … … 6.9 5.4 … … 54.8 53.5 32.3 0.1
注意： 注意：
对于某一确定的降雨时段， 对于某一确定的降雨时段 ， 实际降雨若不是 连续的，则实际降雨历时应小于或等于统计时段； 连续的，则实际降雨历时应小于或等于统计时段； 同一年各暴雨的特征值的选取可以属于同一 场暴雨，也可以不属于同一场暴雨， 场暴雨，也可以不属于同一场暴雨，选样符合最 大原则。 大原则。 【例】 某流域日平均降雨过程为： 某流域日平均降雨过程为： . . . 20, 87, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 38, 74, 25, 30, 4, . . . 最大一日雨量： 最大一日雨量： x1d= 87mm 最大三日雨量： 最大三日雨量： x3d= 38+74+25=137mm
第一节 概述
利用暴雨资料（ 暴雨资料一般较多） 利用暴雨资料 （ 暴雨资料一般较多 ） 推求设计洪 水适合下列情况： 水适合下列情况： 当设计流域缺乏或无实测洪水资料 当设计流域的径流形成条件发生显著变化使得洪 水资料的一致性受到破坏时 即使洪水资料充足， 即使洪水资料充足，亦可用暴雨资料来推求设计 洪水， 洪水，可以采用不同方法论证设计成果的合理性 由暴雨资料推求设计洪水的方法： 由暴雨资料推求设计洪水的方法： 数理统计法－ 数理统计法－由暴雨资料推求设计洪水 水文气象法 推理公式法
a. 选择流域平均面雨量的计算方法： 选择流域平均面雨量的计算方法：
可根据算术平均法，面积加权平均法或 可根据பைடு நூலகம்术平均法，面积加权平均法或等值 算术平均法 线法由点雨量推求面雨量 由点雨量推求面雨量。 线法由点雨量推求面雨量。
b. 统计选样： 统计选样：
暴雨量选择方法与洪量相同， 采用固定时段 暴雨量选择方法与洪量相同 ， 采用 固定时段 年最大值独立选择法， 时段的长短视流域大小、 年最大值独立选择法 ， 时段的长短视流域大小 、 暴雨特性及工程的重要性等确定， 暴雨特性及工程的重要性等确定 ， 水文计算中习 惯以1d作为长短历时的分界 作为长短历时的分界： 惯以 作为长短历时的分界： 长历时暴雨： 适合于大中型工程) 长历时暴雨：1d, 3d, 7d, … (适合于大中型工程 适合于大中型工程 短历时暴雨: 短历时暴雨:1hr, 3hr, 12hr, … , 24hr (适合于小 适合于小 型工程) 型工程
特大值处理的关键是确定特大暴雨的重现期， 特大值处理的关键是确定特大暴雨的重现期，由 确定特大暴雨的重现期 于历史暴雨不能直接考证， 于历史暴雨不能直接考证，一般只能通过洪水调查并 结合历史文献中有关灾情资料来分析判断。一般认为， 结合历史文献中有关灾情资料来分析判断。 一般认为， 当流域面积不大时， 当流域面积不大时，流域平均降雨量的重现期与相应 的洪水的重现期相近。 的洪水的重现期相近。 如上述的1973年特大暴雨的重现期就是通过洪水 如上述的 年特大暴雨的重现期就是通过洪水 调查了解到1915年洪水是 年洪水是120年以来最大的 ， 1973年 年以来最大的， 调查了解到 年洪水是 年以来最大的 年 的洪水是120年以来第二大 ， 据此判断 年以来第二大， 的洪水是 年以来第二大 据此判断1973年的暴雨 年的暴雨 重现期约为60～ 年 重现期约为 ～70年。 按此次的暴雨为60年一遇计 重新适线计算得C 年一遇计， 按此次的暴雨为 年一遇计，重新适线计算得 V = 0.58 ，与邻近各站 V=0.4~0.6 )较为协调。 与邻近各站(C 较为协调。 较为协调
设计面暴雨量的计算
推求设计洪水所需的设计暴雨是指设计 条件下的 流域面平均暴雨量 ，即设计面暴雨 其分析计算可分为直接计算 直接计算和 量 。 其分析计算可分为 直接计算 和 间接计算 二种方法： 二种方法：
1. 直接法计算设计面暴雨量
该方法的适合条件： 该方法的适合条件： ▲ 设计流域雨量站较多，分布较均匀； 设计流域雨量站较多，分布较均匀； ▲ 各站有较长的同期的观测暴雨资料。 各站有较长的同期的观测暴雨资料。
7
8
X3=166.5
d. 面暴雨频率计算 面雨量统计参数的计算，一般采用适线法。 面雨量统计参数的计算，一般采用适线法。 线型采用P-III型 。 根据我国暴雨特性及实践 线型采用 型 经验，我国暴雨的C 的比值K： 经验，我国暴雨的 S与CV的比值 ： 一般地区K为3.5左右； 左右； 一般地区 为 左右 的地区， 约为 约为3.0； 在CV > 0.6的地区， K约为 ； 的地区 的地区， 约为 约为4.0。 在CV < 0.45的地区， K约为 。 的地区 以上比值可供适线时参考。 以上比值可供适线时参考。
c. 暴雨特大值处理： 暴雨特大值处理： 暴雨特大值
系指实测特大暴雨或历史调查特大暴雨( 系指实测特大暴雨或历史调查特大暴雨(暴雨 量级在地区上比较突出) 量级在地区上比较突出)，一旦系列中出现罕见的 特大暴雨，会使频率计算结果大大的改观。 特大暴雨，会使频率计算结果大大的改观。 判断大暴雨是否属于特大值， 判断大暴雨是否属于特大值 ， 一般可以从经 验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K 验频率点据偏离频率曲线的程度 、 模比系数 P 的 大小、 大小 、 暴雨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确定。 重现期等方面进行分析确定。
【例】
福建四都站有1972年以前最大 日雨量的 年 年以前最大1日雨量的 福建四都站有 年以前最大 日雨量的20年 系列， 系列，经频率计算求得 : x = 102 mm, CV=0.35 , CS=3.5CV , 由此求出万年一遇的一日雨量为 x0.01%=332mm 该站1973年出现一特大暴雨 （ 一日最大雨量 年出现一特大暴雨（ 该站 年出现一特大暴雨 为332 mm，恰好与万年一遇的数值相同） ，恰好与万年一遇的数值相同） 将其加入原系列进行频率计算得： 将其加入原系列进行频率计算得 ： CV=1.10 ， 但与邻近流域(C 相比， 但与邻近流域 V=0.4~0.6)相比，相差悬殊，明显 相比 相差悬殊， 不合理，故应当对特大暴雨进行特大值处理。 不合理，故应当对特大暴雨进行特大值处理。
第十章
由暴雨设计洪水
内容提要
第一节 概述 第二节直接法计算设计暴雨量 第二节直接法计算设计暴雨量 第三节间接法推求设计暴雨量 第三节间接法推求设计暴雨量 第四节设计暴雨的时程分配 第四节设计暴雨的时程分配 第五节由设计暴雨推求设计洪水 第五节由设计暴雨推求设计洪水 第六节小流域设计洪水的计算 第六节小流域设计洪水的计算
【例】
某设计流域内有三个雨量站，分布均匀， 某设计流域内有三个雨量站，分布均匀，某年 雨量记录见表，要求按独立选样法求最大一日， 雨量记录见表，要求按独立选样法求最大一日，最 大三日，和最大七日的面雨量。 大三日，和最大七日的面雨量。 最大1, 日面雨量计算表见下页： 最大 3, 7日面雨量计算表见下页： 日面雨量计算表见下页
由暴雨资料推求设计洪水的路线: 由暴雨资料推求设计洪水的路线
输入暴雨资料
x(t)
设计暴 雨计算
设计暴雨
xP(t)
流域产流 计算
设计净雨
hP(t)
流域汇流 计算
输出设计洪水
QP(t)
第二节 直接法推求设计面雨量
暴雨资料的搜集: 1) 暴雨资料的搜集: a. 主要来自水文站网和气象站网的整编的 雨量观测资料； 雨量观测资料； b. 大暴雨的调查资料。 大暴雨的调查资料。 2) 暴雨资料的审查 3) 暴雨系列代表性的分析 4) 暴雨资料的插补延长 教材 p254-256
第三节 间接法推求设计暴雨量 思 路：
选择点雨量的代表站； 选择点雨量的代表站； 经频率分析计算，求出点设计暴雨量； 经频率分析计算，求出点设计暴雨量； 由设计点暴雨量转换成设计面暴雨量； 由设计点暴雨量转换成设计面暴雨量； 进行设计暴雨时程分配。 进行设计暴雨时程分配。
1) 设计点暴雨量的计算： 设计点暴雨量的计算：
e. 设计面暴雨量计算成果的合理性分析 可以从以下几个方面进行合理性分析： 可以从以下几个方面进行合理性分析：
对各种历时的面暴雨量统计参数（如均值、 对各种历时的面暴雨量统计参数（如均值、 变差系数）进行分析比较， 变差系数 ） 进行分析比较 ， 这些参数应随流域面 积增大而变小； 积增大而变小； 与邻近地区已有的特大暴雨的历时、面积、 与邻近地区已有的特大暴雨的历时、面积、 雨深进行比较； 雨深进行比较； 直接法计算的面雨量与间接计算结果进行比 较。
如果样本系列代表性不足，应进行插补延长： 如果样本系列代表性不足，应进行插补延长：
由于暴雨的局地性， 由于暴雨的局地性 ， 使得相邻站暴雨资料的 相关性往往较差， 故一般不宜用相关法插补延长 相关性往往较差 ， 点暴雨资料，可采用： 点暴雨资料，可采用： a. 当邻站与设计站靠得很近 ， 且地形等条件一 当邻站与设计站靠得很近， 致时，可直接借用邻近站的某年份暴雨量资料; 致时，可直接借用邻近站的某年份暴雨量资料; b. 当周围有足够数量的雨量站， 可绘制缺测年 当周围有足够数量的雨量站， 份各次大暴雨或各时段年最大值的等值线图， 份各次大暴雨或各时段年最大值的等值线图 ， 用 地理内插法求设计站的暴雨量； 地理内插法求设计站的暴雨量； c. 当设计站暴雨与本站的洪峰流量或洪水径流 量相关关系较好时， 量相关关系较好时 ， 可利用实测或调查到的洪水 资料插补延长。 资料插补延长。
⑴ 具较多点雨量观测资料时的设计点暴雨量 推求： 推求：
点雨量站最好位于流域形心附近， 点雨量站最好位于流域形心附近，观测资料 较长( 较长(n > 20)，可选为代表站； ) 可选为代表站； 分别选取不同时段的年最大值( 分别选取不同时段的年最大值 ( 定时段年最 大选样法)分别组成各个样本系列； 大选样法)分别组成各个样本系列； 分别进行频率计算得到不同时段的设计点暴 雨量。 雨量。
面平均雨量
最大1、 、 最大 、3、7 面雨量
注： 面平均降雨 量按三站的 算术平均计
(单位：mm) 单位：
1.8 34.2 0 12.3 129.9 21.3 6.9 29.4 4.1 8.9 … … 4.6 10.2 … … 49.7 60.7 56.1 1.1
X1=129.9 X7=234.0
由暴雨资料推求设计洪水的步骤： 由暴雨资料推求设计洪水的步骤：
重要前提： 重要前提：假定暴雨与洪水是同一频率
设计暴雨计算： 设计暴雨计算：
由当地暴雨实测系列求出设计暴雨量及其时程 分配； 分配；
产流汇流计算： 产流汇流计算：
通过产流计算推求出设计净雨量及其时程分 再由汇流计算出相应的设计洪水过程。 配，再由汇流计算出相应的设计洪水过程。
归纳直接法计算设计面暴雨量的步骤： 归纳直接法计算设计面暴雨量的步骤：
1。由流域点降雨量推求面平均降雨量 2。按固定时段年最大值独立选择法确定不同 时段的面降雨量， 时段的面降雨量，各自组成样本系列 3。进行系列的频率计算，求不同时段设计面 进行系列的频率计算， 降雨量 4。设计面暴雨量计算成果的合理性分析 5。进行设计暴雨时程分配（后述） 进行设计暴雨时程分配（后述）
1973年特大暴雨的重现期按60年计 1973年特大暴雨的重现期按60年计 年特大暴雨的重现期按60
n=21 n=20
1979年中国水科院在分析全国特大暴雨资料的 年中国水科院在分析全国特大暴雨资料的 基础上绘制了“历次大暴雨分布图” 基础上绘制了“历次大暴雨分布图”，给出各次大 暴雨的中心位置及其24小时雨量 小时雨量， 暴雨的中心位置及其 小时雨量，可作为判断大暴 雨的参考。 雨的参考。