由暴雨资料推求设计洪水

第三节 设计暴雨时程分配的计算
方法: 典型暴雨同倍比放大法和同频率放大法 一、选择典型暴雨的原则： “可能(代表性)”和“不利” 典型暴雨的选取原则, 首先要考虑所选典型暴 雨的分配过程应是设计条件下比较容易发生的； 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大暴 雨中常见的情况，即这种雨型在大暴雨中出现的次数 较多。
表 1993年的一次暴雨过程 时段（d） 1 2 3 4 雨量x(mm) 13.8 6.1 20.0 0.2
567 0.9 63.5 44.1
解：（1）计算典型暴雨时段雨量 最大1天雨量、 最大3天雨量、 最大7天雨量
x1D 63.5mm x3D 108.5mm
（2）计算放大倍比
K1
x1P x1D
洪水，大体上可以认为某一频率的暴雨将形成同一频 率的洪水，即假定暴雨与洪水同频率。因此，推求设 计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨。
第二节 直接法推求设计面暴雨量
设计暴雨量是指设计断面以上流域的设计面暴 雨量。
有两种计算方法： 直接法 间接法
直接法 当设计流域雨量站较多、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 平均雨量（面雨量）时，可直接选取每年指定 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。
三、放大方法
典型暴雨过程的缩放方法与设计洪水的典型过程 缩放计算基本相同，一般均采用同频率放大法。
【例8.1】已求得某流域百年一遇1d、3d、7d设计暴
雨分别为108mm、182mm、270mm。经对流域内各次大 暴雨资料分析比较后，选定暴雨核心部分出现较迟的 1993年的一次大暴雨作为典型，其暴雨过程如表。按 同频率控制放大法推求设计暴雨过程。
(1)对各种历时的点面暴雨量统计参数，如均值、Cv 值进行分析比较，暴雨量的这些统计参数应随面积增 大而逐渐较小。 (2)不同历时暴雨频率曲线不应有交叉现象。 (3)与实测大暴雨或邻近地区特大暴雨比较。（将邻近 地区已出现的特大暴雨的历时、面积、雨深资料与设 计面暴雨量进行比较。）
第三节 间接法推求面设计暴雨量
若长系列雨量站不在流域中心或附近，则先求出流 域内各测站的设计点雨量，然后绘制设计暴雨量等值 线图，用地理插值法推Biblioteka Baidu流域中心的设计暴雨量。
在暴雨资料十分缺乏的地区，可利用各地区的水文 手册中的各时段年最大暴雨量的均值及Cv等值线图， 以查找流域中心处的均值及Cv值，由统计参数对应的 频率曲线推求设计暴雨量。
二、特大暴雨的处理
暴雨资料系列的代表性与系列中是否包含有特大暴 雨有直接关系。
判断大暴雨资料是否属于特大值，一般可从经验频 率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K的大小、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。
特大值处理的关键是确定重现期。由于历史暴雨无 法直接考证，特大暴雨的重现期只能通过洪水调查，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，当流域面积较小时，流域平均雨量的重现期与相 应洪水的重现期相近。
第十章 由暴雨资料推求设计洪水
主要内容:
设计暴雨计算 设计净雨计算 设计洪水计算
设计暴雨量； 设计暴雨过程
流域产流计算； 流域汇流计算
第一节 概 述
一、问题的提出 为什么要由暴雨资料推求设计洪水, 即这种方
法的适用条件是什么? 二、由暴雨资料推求设计洪水的步骤 三、基本假定
一、问题的提出
间接法 当设计流域内雨量站稀少，或观测系列甚短，
或同期观测资料很少，无法直接求得设计面暴 雨量时，用间接方法。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， 求相应设计面暴雨量。
一、暴雨资料的收集、审查和统计选样
1.暴雨资料收集
暴雨资料主要向水文、气象部门刊印的《水文年 鉴》、气象月报收集；也可在主管部门的网站查阅；也 可收集特大暴雨图集和特大暴雨的调查资料。
1.取设计Pa=Im 用于湿润地区高标准洪水。
2.扩展暴雨过程法
3.同频率法
Pap (xt Pa ) p xtp
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，往往超过实测的暴雨 很多，在推求设计洪水时，必须外延有关的产流、汇 流方案。
产流方案：湿润地区的产流方案常采用降雨径流相 关图，外延比较方便。干旱地区多采用初损后损法， 需对有关相关图在外延时考虑设计暴雨雨强的影响。 汇流方案：汇流计算一般采用单位线法。应尽量选用 实测大洪水资料分析得到的汇流方案。
① 推求设计暴雨: 用频率分析法求不同历时指定频 率的设计雨量及暴雨过程。 ② 推求设计净雨: 设计暴雨扣除损失求得设计净雨。 ③ 推求设计洪水: 应用单位线法等对设计净雨进行 汇流计算，即得流域出口断面的设计洪水过程。
三、基本假定
基本假定：洪水与暴雨同频率 关于设计暴雨，一些研究成果表明，对于比较大的
三、面暴雨量频率计算
面雨量统计参数的估计，我国一般采用适线法。设 计洪水规范规定，其经验频率公式采用期望值公式， 线型采用皮尔逊III型。
根据我国暴雨特性及实践经验，我国暴雨的Cs与Cv 的比值，一般地区为3.5左右；在Cv>0.6的地区，约为 3.0； Cv<0.45的地区,约为4.0
四、设计成果的合理性检查
一、设计点暴雨量的计算
步骤： 1.选择点雨量代表站：点雨量代表站, 一般选 择流域中心点雨量站或常见暴雨中心的雨量站。 2.选样方法： 固定时段独立选取年最大值法 3.特大暴雨移置：特大暴雨处理与特大洪水处 理方法相似。 4.点暴雨频率计算 5.成果合理性分析
点暴雨频率分析计算
若流域中心处或附近有一观测资料系列较长的雨量 站，则可利用该站的资料进行频率计算（适线），推 求设计暴雨量。
108 63.5
1.70
x1D 148.6mm
K31
x3P x3D
x1P x1D
182 108 108.5 63.5
1.64
K73
x7 P x7 D
x3P x3D
270 182 148.6 108.5
2.19
（3）典型暴雨同频率放大推求设计暴雨过程
时段（d）
典型雨量 (mm） 放大倍比k
有关产流、汇流分析计算的原理和方法同第四 章。本节主要介绍在设计条件如暴雨强度及总 量较大、当地雨量、流量资料不足等情况下， 计算中应注意的问题。
一、设计Pa的计算
设计暴雨发生时流域的土壤湿润情况是未知的，可 能很干，也可能很湿，所以设计暴雨可与任何Pa值 （0<Pa<Im）相遭遇。生产上常用下述三种方法确定求 设计条件下的Pa.
2.暴雨资料的审查
可靠性审查；一致性审查； 代表性审查
3.暴雨资料的统计选样
选定设计时段T (1)习惯上取单数天,如1、3、7、15天等。 (2)设计历时的长短与当地暴雨特性、流域大小、 水 库调蓄能力与调洪方式有关。 (3)选取2--3个控制时段。
选样方法：固定时段选取年最大值，即年最大值法。
(1) 设计流域实测流量资料不足或缺乏时,有必要研 究由暴雨资料推求设计洪水的问题；
(2) 人类活动破坏了洪水系列的一致性; (3) 多种方法,互相印证,合理选定; (4) 无资料地区小流域的设计洪水，一般都是根据暴 雨资料推求； (5) 可能最大降水/洪水是用暴雨资料推求的。
二、由暴雨资料推求设计洪水的步骤
xTp T x0,Tp
式中，α称为点面折减系数，即点雨量与其相应的面雨 量的比值。
定点定面关系 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：
算例参见课本 P263
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大且出现较迟，对水 库安全将是不利的。
二、选择典型暴雨的方法
(1)从设计流域年最大雨量过程中选择 (2)资料不足时,可选用流域内或附近的点雨量过程 (3)无资料时,可查水文手册或各省暴雨径流查算图表, 选用地区综合概化的典型暴雨过程
0
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。
动点动面关系 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。
设计暴雨 (mm)
1234567 13.8 6.1 20.0 0.2 0.9 63.5 44.1 2.19 2.19 2.19 2.19 1.64 1.70 1.64 30.3 13.5 43.9 0.4 1.5 108 72.4
第四节 由设计暴雨推求设计洪水
求得设计暴雨后，进行流域产流、汇流计算， 可求得相应的洪水过程。
点暴雨频率计算成果的合理性分析： （1）把各统计历时的暴雨频率曲线绘在一张图上检查 （2）将统计参数、设计值与邻近地区站的成果协调 （3）借助水文手册中的点暴雨参数等值线图、邻近地 区发生的特大暴雨记录以及世界点最大暴雨记录进行 分析。
二、设计面暴雨量的计算
当流域面积很小时，可直接把流域中心的设计点雨 量作为流域的设计面雨量。对于较大面积的流域，必 须研究点雨量与面雨量之间的关系，进而将设计点雨 量转化为设计面雨量。