暴雨洪水计算分析
由设计暴雨推求设计洪水
汇流方案——单位线：
由单位线的两个假定可知，汇流方案都属于“线 性系统”。对于实测暴雨，精度可以满足要求，对于 罕见的大暴雨，线性假定可能导致相当大的误差。
因此必须注意汇流方案在特大暴雨条件下的适用性 。尽量选用实测大洪水资料分析得到的汇流方案（单 位线），避免外延过远而扩大误差。
用一般常遇洪水分析得到的单位线推求设计洪水， 与由特大洪水资料分析的单位线推流，成果可能相差 很大，其差值可达20%左右。
WUHEE
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，往往超过实测暴雨很多 ，在推求设计洪水时，必须外延有关的案：
湿润地区常采用降雨径流相关图法， 关系线上部为45°线，外延比较方便。
WUHEE
干旱地区多采用初损后损法，就需要对有关相关图 在外延时必须考虑设计暴雨的雨强因素的影响。
x面1日=296×0.92=272mm 按该地区的暴雨时程分配，求得设计暴雨过程。
WUHEE
2. 设计净雨过程的推求
用同频率法求得设计Pa=78mm，本流域Im=100mm， 所以降雨损失为22mm，可求得设计净雨过程。
分割地面净雨和地下净雨。fc=1.5mm/h
WUHEE
第一时段净雨历时：tc=7.9/29.9×6≈1.6h， 地下净雨h下=fc×tc=1.5×1.6=2.4mm。
WUHEE
WUHEE
地下径流过程视为等腰三角形出流过程，其总量等于设 计断面径流停止时刻（第13时段），地下径流过程的底 长为地面径流底长的2倍，即：
T下=2×T面=2×13×6=156h
Q
地面径流
地下径流
T面
t
T下
WUHEE
W下=0.1h下F=0.1×29.4×341×104=1000×104m3
可能最大暴雨和可能最大洪水的估算
第一节 基本知识
二、大气中的可降水量
大气中的可降水量(w)：单位面积上，自地面至高空水汽顶层空 气往中的总水汽量全部凝结后，降落到地面上所形成的水深
➢ 水汽: 形成暴雨的原料。大暴雨的产生，仅靠当地的水汽量是不够的， 还必须有持续不断的充沛水汽轮向暴雨区。这种条件常是暴雨区外 围的大尺度流场中出现了水汽增量的幅合
2、时程分配
第四节 可能最大洪水的推求
一、净雨过程的计算
PMP的强度大，放在降雨开始以后很快就会产流。因此， PMP比典 型暴雨一般要提前产流，净雨历时一般较长，净雨总量显著增大，而降 雨的损失量则相对较小，即径流系数大
二、洪水过程线的计算
一般采用各种单位线法，且考虑非线性改正。PMP和PMF事件 具有极大的不确定性，无法确定PMP和PMF的概率分布，更无法确定 PMP与PMF的概率分布关系
目录
第一节 第二节 第三节 第四节
可能最大暴雨的基本知识 可能最大暴雨估算方法 可能最大暴雨等值线图的引用 可能最大洪水的推求
第一节 基本知识
一、可能最大暴雨和可能最大洪水
➢ 可能最大降水(PMP):在现代气候条件下，某一流域或某 一地区上，一定历时内的最大降水，含有降水上限值的 意义,我国习惯上称为可能最大暴雨量
第二节 可能最大暴雨估算方法 二、水汽效率联合放大法
适用条件：选定的典型பைடு நூலகம்雨，其水汽量及效率均末达到可能量大时，则可 将水汽、效率同时放大
可能最大效率ηm值的确定：在设计流域暴雨资料系列较长的 情况下，可选若干场稀遇典型大暴雨，计算不同历时T的效率 ηt绘制η—T关系线，取其外包值作为可能最大效率ηm
的温度均等于该层的露点温度 露点(td) ： 保持气压和水汽含量不变，使温度下降，当水汽恰到饱和时温度
暴雨时程分配计算方法
暴雨时程分配计算方法
暴雨时程分配计算是用于将总降水量在一定时间内分配到不同时间段内的一种方法，以模拟和预测暴雨过程中的雨量变化。
它在水文学和水资源领域中用于分析洪水、设计水利工程和进行洪涝管理等方面。
以下是几种常见的暴雨时程分配计算方法：
1.均匀分配法：将总降水量均匀分配到整个暴雨事件的各个时
段。
例如，如果总降水量为100毫米，时段为1小时，则每个小时内的降水量为100/1=100毫米。
2.指数分布法：根据暴雨历时和暴雨总降水量的关系，按照指
数函数的形式将降水量逐渐减小。
指数分布法适用于具有较长的暴雨历时的情况。
具体计算公式为：降水量= 总降水量* e^(-t/k)，其中t为时间步长，k为指数。
3.双线性分布法：将总降水量根据两个指定的参数，在时间轴
上分配为上升期和下降期降水量。
具体计算公式为：降水量= R * (1 + t/T1) / (1 + t/T2)，其中R为总降水量，T1为上升期时长，T2为总时长减去上升期时长。
4.S分段分配法：将暴雨过程划分为三个阶段，即降雨开始、
稳定期和降雨结束，根据每个阶段所占总历时的比例来分配降水量。
这些计算方法都有其适用的条件和限制，具体选择哪种方法需要根据实际情况、数据可靠性和水利工程设计要求等进行综合
考虑。
暴雨流量计算方法和步骤
暴雨流量计算方法和步骤引言：暴雨流量是指暴雨期间单位时间内过一定涵容量的断面的径流量，是城市洪水灾害预测和防治中的重要参数。
暴雨流量计算是根据大气环流、降水形态、降水量、地表特征等因素，通过数学模型计算得出的。
本文将介绍暴雨流量计算的常用方法和步骤。
一、暴雨流量计算方法：1.单位线法：即根据不同暴雨频率及其历时，通过单位线方法揭示暴雨过程的时空分布规律和径流量的关系，然后通过设计频率的单位线乘以实际暴雨过程历时，即可计算出暴雨流量。
2.单位面积法：即根据暴雨产流过程的特点，将流域划分为一系列面积大小相等的单元，利用每个单元上的降雨量与径流量的关系，计算得到整个流域的暴雨流量。
3.经验公式法：通过历史洪水事件的统计数据和实测数据，寻找暴雨降雨量与洪水流量之间的经验公式，根据给定的暴雨降雨量，通过经验公式计算得出暴雨流量。
4.数学模型法：利用物理方程或统计模型等，通过观测数据拟合出洪水流量与降雨量之间的关系。
这种方法通常需要大量的观测数据和计算资源。
二、暴雨流量计算步骤：根据上述方法，暴雨流量计算通常包括以下步骤：1.收集数据：收集相关的气象数据、地形数据和水文数据等。
包括年降水量、暴雨频率、区域降水特征，流域面积、地形起伏以及土壤类型等信息。
2.预处理数据：对收集到的数据进行预处理和分析。
包括数据清洗、数据间的关系分析和处理，排除异常数据等。
3.选择计算方法：根据实际情况和相关要求，选择合适的计算方法。
比如单位线法适用于较大流域和流域面积分布均匀的情况，而单位面积法适用于小流域和流域面积分布不均匀的情况。
4.暴雨径流计算：根据选择的计算方法，进行暴雨径流计算。
如单位线法中，计算每个历时区间的单位线，再与实际降雨过程相乘得出单位线过程的流量，再将不同历时的单位线流量相加得到总的暴雨流量。
5.结果分析：对计算得到的暴雨流量进行分析和评估。
包括计算结果的合理性检验、灵敏性分析、计算误差的评估等。
6.结果应用：根据分析结果，对洪水防治、规划设计等工程提出建议和措施。
防洪工程常用计算公式
(式中：Qm设——洪水设计流量；Fs——设计控制面积；Fz——附近典型水文站的控制面积；Qmz——水文站的标准流量。)
⑵经验公式设计洪水：经验公式有两种计算公式。
一是洪水面积相关法：Qm=KnFn
(式中：Qm——洪水设计流量；Kn——不同重现期的8个洪水频率系数和不同分区的6个地形系数，洪水设计计算系数是28-48个系数；Fn——控制面积，F上面的n是面积系数。面积系数是12-24个，根据地形地貌状况确定。这种计算方法在1000平方公里内可以应用，超过1000平方公里控制面积慎用。在《XXX水文手册》里面可以查到。)
洪水的类型：洪水的类型一般分为六种，一是暴雨洪水，暴雨洪水又分为山洪和泥石流两种。二是融雪洪水，三是冰川洪水，四是冰凌洪水，五是雨雪混合洪水，六是溃坝洪水。
洪水分级：根据国家《水文情报预报规范》，按洪水重现期的大小，把洪水分为常见洪水（8-10年一遇）、较大洪水（10-50年一遇）、大洪水（50-150年一遇）、特大洪水（大于50年一遇
明渠等速流洪水的类型和水力计算要素：
①梯形断面的过水断面面积计算公式：ω=（b+mh）h
(式中：ω——过水断面面积，单位：平方米；b——底宽，单位：米；h——水深，单位：米；m——边坡系数，表示斜坡的垂直距离每增加1米，则水平距离相应增加m米；)
过水断面宽度计算公式：B=b+2mh
⑷蓄满产流：年降雨量充沛，地下水位高，包气带土层不厚，下层容易常达田间持水量，缺水量不大，不容易形成超渗产流，在土壤缺水量满足后全部产生径流的蓄流方式，称为满蓄产流。
⑸汇流过程：降雨或者溃坝形成的洪水，从产生的地点到流域出口断面的汇集过程，称为汇流过程。也可以称为流域汇流。流域汇流分为坡地汇流和河网汇流两个阶段。
水文分析计算-第4章课件-2015年
XB=EXB+（ XA-EXA）*sB/sA
（5）利用雨量~~洪峰（量）关系插补
条件：两者关系较好，可由实测或调查的Q去推X。
（三）频率计算－－ 经验适线法
地区 Cs/Cv
Cv>0.6地区 3.0
Cv<0.45地区 4.0
一般地区 3.5
（四）合理性分析
1、同站、 不同历 时间协调
1）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，
(3) 指标暴雨法（index-rainfall）
假设：气候一致区内各站暴雨的模比系数（变量）同分布； （各站均值不同，但Cv，Cs/Cv相同。）
Ki xi, j / xi
Ki 模比系数变量，i 1,..., m个站
xi, j 第i站样本系列，j 1,..., ni , ni样本容量
对模比系数变量Ki，用均值法（或中值法） 推求出该分区综合模比系数频率曲线；
➢点面折减系数=0.92
最大1日 XP,f=296*0.92=272mm
2、设计暴雨时程分配及净雨划分
时段序号
1
2
3
（Dt=6h）
占最大1天分
11
63
17
配百分比
设计面暴雨
29.9
171.3
46.2
量（mm）
设计净雨量
7.9
171.3
46.2
（mm）
地面净雨量
5.5
162.3
37.2
（mm）
地下净雨量
（2）移用区域的平均值
域内本年
主要是对发生一般暴雨的年份而言。即流
份未发生特大暴雨的情况。
（3）用等值线插补
点较多，
暴雨设计洪水计算方法比选
暴雨设计洪水计算方法发展历程
基于实测数据的洪水计算方法
起源于19世纪末，随着水文站的建立和发展，人们开始利用实测数据研究洪水规律。
基于降雨数据的洪水计算方法
发展于20世纪中叶，随着计算机技术的发展，人们开始利用数学模型模拟洪水过程。
基于径流数据的洪水计算方法
成熟于20世纪末至今，随着GIS、RS等技术的发展，人们可以更加精细地研究洪水规律。
04
暴雨设计洪水计算方法优缺 点分析
基于理论分析的优缺点分析
数学模型法
水文比拟法
优点：能够准确地模拟水文现象的空间和时间变化，对数 据要求较低，适用于多种水文条件下的模拟。
缺点：需要对水文数据进行较为详细的分析和收集，建立 的模型也需经过验证才能用于实际应用。
优点：基于历史洪水资料，通过水文相似性原理推求设计 洪水，方法简单、易于操作。
常用暴雨设计洪水计算方法简介
1 2 3
基于实测数据的洪水计算方法
适用于有水文站、雨量站等实测数据的情况下， 优点是数据可靠、精度高，缺点是数据有限、无 法覆盖所有情况。
基于降雨数据的洪水计算方法
适用于没有实测数据或需要预测未来洪水的情况 下，优点是可预测未来洪水情况，缺点是模型复 杂、精度有待提高。
基于径流数据的洪水计算方法
适用于有流域内径流数据的情况下，优点是数据 丰富、精度较高，缺点是还原和修正过程中可能 引入误差。
03
暴雨设计洪水计算方法比选
比选原则和方法
实用性原则
选择的计算方法应适用于实际工 程应用，方便工程技术人员操作
。
精度要求
计算方法应能够相对准确地计算 出暴雨设计洪水，以满足工程需
02
当前，暴雨设计洪水计算方法存在多样性，每 种方法都有其优缺点和适用条件。
暴雨计算法在洪水设计中的应用
水特 性 ，设 计 雨期 采用 ７天 。雨量 选 样 时 ，以 雨量 最大 站 为参 照 ，各 站选 取 同
步 时 间的 历年 最 大 ２ 时 、 ３日、７日降 ４小 雨 系列 ，然 后采 用 算 术平 均法 计算 面 雨 量资料系列。 对面 雨量 系列进 行 频率 计 算 ，采 用
东 省 海 河 流 域 防洪 规 划 报 告 （ ２０００ 年 ） 中的方 法 ，即 层 层内 包的 方法 ，即
控 制 面 积 １ ２ ０ ｍ 为徒 骇 河 下游 控 制 ０ ５ｋ ，
站 ，担 负控 制徒 骇 河总 水量 ，为抗 旱 防 汛服 务 的任 务 。建 站以 来 实测 最大 流量 为 ｌ ０ ／ （ ９ ３ ｍ ｓ １ ６年 ８月 ７日） １ ９ ，有长
系列 实测 洪水 资料 。本 次设 计 洪水 分析 计算 ，采 用 实测暴 雨 资料 推 求设 计洪 水
设计洪 水计算是建设项 目前期研 究工作 中
的 必 要 环 节之 一 是 用 来 确 定 工 程 建 设 标 准 及 规模 的 重 要 环 节 ， 暴 雨 计 算 法是 近 些年 来 在设 计 洪 水计 算 中运 用 较 多 ， 也 是较 为成熟 的一种 计算 方法 ， 本文 以 徒 骇 河 富 国港 改 建 工程 为 例 ，介 绍 了暴
“ 水量观 测规 范 （Ｌ １ ９ ） ”进行 降 Ｓ ２ — ０ 观 测 和 整 编 ， 资 料 精 度 均 达 到 规 范 要
一
项 目概 况
富 国港地 处 徒骇 河 下游 ，滨州 市 沾 化 县 县 城 ， 是 山 东 省 目前 能 实 现 海 河 联
运 的 港 口。 该 港 于 １ ７ ９ ６年 建 成 投 产 ， 由 于航 道淤积等 原因 曾停航 ｌ 之久 ，至 ６年
第七章(由暴雨资料推求设计洪水)
采用实测雨洪（久旱无雨后一次降雨量较大且全 流域产流）资料确定。
取若干次洪水，其前期十分干旱（ Pa ≈0），降雨 量相当大，达到全流域蓄满产流，取次洪水损失的最 大值。
流域实际蓄水量在0～WM之间变化。湿润地区80～
注意： 由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是 设计暴雨与设计洪水是同频. 率的。但这一假定在很 5
三、 暴雨资料收集、审查与插补延长 1、资料的收集 来源 ：主要为站网观测资料。
2. 暴雨资料的审查 日雨量资料、自记雨量资料、分段雨量资料。（订 正） 可靠性、代表性、一致性。 3、插补延长 基本同前。
（3）特大值重现期的确定 一般认为，当流域面积较小时，流域平均面雨量
的重现期与相应洪水重现期相近。
.
15
3、面雨量频率计算 适线法：经验频率（期望值公式）、线型（P-Ⅲ
型）。
Cv>0.6，Cs≈3.0Cv；Cv<0.45，Cs≈4.0Cv 一般地区Cs≈3.5Cv。
4、设计面暴雨量计算成果合理性检验 1. 比较统计参数，随面积增大而逐渐减小。 2. 直接法计算结果与间接法计算结果比较。 3. 与邻近地区的特大暴雨历时、面积、雨深资料比较。
.
23
暴雨日程分配（同频率法）
1
2
3
45
6
7
X1P
典型分配比
303mm 设计雨量（mm)
X3P-X1P
典型分配比
91mm 设计雨量（mm)
X7P-X3P
典型分配比
30%
91mm 设计雨量（mm)
27
100%
303
40%
论中小流域设计暴雨分析计算方法
论中小流域设计暴雨分析计算方法中小流域设计暴雨分析是水文学和水资源规划中的重要内容，旨在确定适用于中小流域的设计暴雨参数，以便进行水文设计和洪水预测。
本文将介绍中小流域设计暴雨分析的计算方法。
一、基本概念1.设计暴雨：指在一定的概率和设计时段条件下，一次具有代表性的降雨事件。
2.设计时段：设计暴雨的观测时间段，一般取为1至24小时。
3.设计频率：表示一定设计时段内出现其中一强度的暴雨的平均重复频次。
二、计算方法1.校核降雨量法：校核降雨量法是目前使用最广泛的计算中小流域设计暴雨的方法。
其基本思想是通过考察历史降雨的统计特征，选取与之相似的天气情况，并通过拟合，得到设计雨量的概率分布模型。
(1)确定设计频率和设计时段。
(2)获取观测站点的历史降雨数据，计算不同频率下的降雨量。
(3)拟合历史数据，得到设计雨量的概率分布模型。
(4)根据设计频率和设计时段确定设计暴雨参数。
2.扩频方法：扩频方法是根据已有观测站点的设计暴雨频率分布特征，将其扩展到其他没有观测数据的站点。
该方法适用于拓展计算点的设计频率。
(1)确定观测站点的设计暴雨参数。
(2)分析观测站点的地理特征、气候特点和暴雨特征，选取相似的地区作为拓展计算点。
(3)根据观测站点的设计暴雨参数和相似性原理，计算拓展计算点的设计暴雨参数。
3.物理统计法：物理统计法是根据流域特征和降雨形态之间的关系，建立设计暴雨的物理统计模型。
该方法适用于具有相似地理特征的流域进行设计暴雨计算。
(1)收集流域的地理特征数据，如流域面积、坡度、土地利用等。
(2)分析流域的洪水过程和暴雨特征，建立物理统计模型。
(3)根据设计频率和设计时段，计算设计暴雨的物理统计参数。
4.降尺度法：降尺度法是将大区域的历史降雨数据转换为细小区域的设计暴雨数据。
该方法适用于流域尺度较大或缺乏本地观测数据的情况。
(1)获取大区域的历史降雨数据。
(2)分析大区域的气象特征和降雨形态，选择适用的降尺度方法。
商丘市“8·18”暴雨洪水分析
收稿日期：2020－06－17作者简介：陈顺胜（1967—），男，河南杞县人，教授级高级工程师，主要从事于水文测验及水资源分析与管理工作E-mail ：kfcss@163．com【水文泥沙】商丘市“8·18”暴雨洪水分析陈顺胜，周珂，刘琦（河南省商丘水文水资源勘测局，河南商丘476000）摘要：2018年8月17日至18日，受18号台风“温比亚”影响，商丘市出现了新中国成立以来最大的暴雨过程，暴雨强度大、笼罩面积广、量级高，造成了豫东平原区大范围的洪涝灾害。
通过分析，本次暴雨重现期为100 200a ，暴雨中心区达300a ，个别站点的个别时段达500a ；各站均出现大洪水级以上洪水，多处水文站出现建站以来最高水位及最大流量；地下水平均升幅1．68m ，蓄变量7．6837ˑ108m 3；降水量与各项产水量之和误差仅千分之四。
关键词：暴雨；洪水；分析；商丘中图分类号：P333．1文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．1000－1379．2020．S2．0072018年8月17日至18日，受18号台风“温比亚”影响，商丘市出现了新中国成立以来最大的暴雨过程，是商丘市有气象记录以来受台风影响最显著的一次。
暴雨强度大、笼罩面积广、量级高，造成了豫东平原区大范围的洪涝灾害。
笔者在大量的现场调查及实测数据基础上，对本地区暴雨洪水进行了分析。
商丘市位于豫、鲁、苏、皖四省交界处，是河南省的东大门，属豫东平原，地势平坦，大体上由西北向东南微倾。
区内的土壤主要受黄河泛滥冲积泥沙运动影响，表层土壤质地分布情况错综复杂，以砂壤土为主，局部有黏土。
属暖温带大陆性季风气候，多年平均降雨量765．7mm ，境内流域面积1000km 2以上骨干河流有涡河、惠济河、沱河、黄河故道、浍河、大沙河、王引河7条，100 1000km 2的有35条，30 100km 2的有110条，属淮河流域，是洪泽湖水系多条河流的发源地［1］。
工程水文学第九章小流域暴雨洪峰流量计算
试算：
假设 Ｑmp＝100 代入（1） τ＝1.023
τ＝1.023 代入（2） Ｑｍｐ＝101.7
假设 Ｑmp＝101.7 代入（1） τ＝1.019
τ＝1.019 代入（2） Ｑmp ＝102
损失参数
降雨过程与入渗过程示意图
是指产流历时tc内的平均损失强度。
R=P-I0-ftc
–
6.3 流域汇流
流域上各点的净雨，经过坡面汇入河网，再由河网流达出口断面，总称汇流。从坡面和土壤表层汇入河网的，称为坡面汇流，其历时较短，一般只有几十分钟至几小时；另一部分渗入地下，经由地下途径注入河网的，称为地下汇流，历时可长达几天或几十天。
i2 f2
i1 f3 +i2 f2=2if
iFtc
4
i2 f3
i2 f3 =if
Qm=KiFtc=Kifm
结论：
tc≥τ Qm=KiF
tc<τ Qm=Kifm
6.3.4 暴雨洪峰流量公式
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,形成流域出口的洪峰流量。
按Cs＝3.5Cv＝1.4，查离均系数表得φ1%＝3.27
计算得
P24，1％ ＝ （φ1%Cv＋1）
＝120（0.4×3.27＋1）
＝277（mm）
A1％ ＝ P24，1％ / t 1-n2
＝277 / 241-0.76
02
＝6.31
03
ｍ＝0.54θ0.15
04
＝0.54×6.31０.15
05
＝0.71
06
（4）流域汇流参数
暴雨洪水计算分析
《灌溉与排水工程设计规范》表3.1.2灌溉设计保证率表3.3.3灌排建筑物、灌溉渠道设计防洪标准3.3.3灌区内必须修建的排洪沟（撇洪沟），其防洪标准可根据排洪流量的大小，按5~10a 确定。
附录C 排涝模数计算C.0.1经验公式法。
平原区设计排涝模数经验公式： Q=KR m A n （C.0.1）式中：q ——设计排涝模数（m 3/s ·km 2） R ——设计暴雨产生的径流深（mm ）K ——综合系数（反应降雨历时、流域形状、排水沟网密度、沟底比降等因素） m ——峰量指数（反应洪峰与洪量关系） N ——递减指数（反应排涝模数与面积关系）K 、m 、n 应根据具体情况，经实地测验确定。
（规范条文说明中有参考取值范围） C.0.2平均排除法1平原区旱地设计排涝模数计算公式： )12.0.(4.86-=C TRq d 式中 q d ——旱地设计排涝模数（m 3/s ·km 2） R ——设计暴雨产生的径流深（mm ） T ——排涝历时（d ）。
说明：一般集水面积多大于50km 2。
参考湖北取值，K=0.017，m=1，n=-0.238，d=32.平原区水田设计排涝模数计算公式：)22.0.(4.86'1----=C TFET h P q w 式中q w ——水田设计排涝模数（m 3/s ·km 2）P ——历时为T 的设计暴雨量（mm ） h 1——水田滞蓄水深（mm ）ET`——历时为T 的水田蒸发量（mm ），一般可取3~5mm/d 。
F ——历时为T 的水田渗漏量（mm ），一般可取2~8mm/d 。
说明：一般集水面积多小于10km 2。
h 1=h m -h 0计算。
h m 、h 0分别表示水稻耐淹水深和适宜水深。
《土地整理工程设计》培训教材第四章农田水利工程设计第二节：（五）渠道设计流量简化算法1.续灌渠道流量推算 （1）水稻区可按下式计算ηαt Ae3600667.0Q =式中：α——主要作物种植比例（占控制灌溉面积的比例）。
水文水利计算第八章-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8.1 概述我国大部分地区的洪水主要由暴雨形成。
在实际工作中，中小流域常因流量资料不足无法直接用流量资料推求设计洪水，而暴雨资料一般较多，因此可用暴雨资料推求设计洪水，主要包括以下情况：（1）在中小流域上兴建水利工程，经常遇到流量资料不足或代表性差的情况，难于使用相关法来插补延长，因此，需用暴雨资料推求设计洪水。
（2）由于人类活动的影响，使径流形成的条件发生显著的改变，破坏了洪水资料系列的一致性。
因此，可以通过暴雨资料，用人类活动后新的径流形成条件推求设计洪水。
（3）为了用多种方法推算设计洪水，以论证设计成果的合理性，即使流量资料充足的情况下，也要用暴雨资料推求设计洪水。
（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的。
（5）可能最大降水、洪水是用暴雨资料推求的。
由暴雨资料推求设计洪水的主要程序为：（1）推求设计暴雨。
用频率分析法求不同历时制定频率的设计雨量及暴雨过程，或使用可能最大暴雨图集求可能最大暴雨（PMP）。
（2）推求设计净雨。
采用降雨径流相关图法、初损后损法或其他方法推求设计净雨。
（3）推求设计洪水过程线。
应用时段单位线法或瞬时单位线法进行汇流计算，即得流域出口断面的设计洪水过程。
由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是设计暴雨与设计洪水是同频率的。
因此，推求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨。
流域上某一指定频率的设计暴雨，可用由流量资料推求设计洪水相类似的方法推求。
即根据实测降雨资料，先用频率分析方法求得设计频率的设计雨量，然后按典型暴雨进行缩放，即得设计暴雨过程。
在计算方法上，依照暴雨资料情况分为直接法和间接法两类。
本章重点介绍由暴雨资料推求设计洪水的方法，以及小流域设计洪水计算的一些特殊方法。
8.2设计面暴雨量的推求设计面暴雨量是指设计断面以上流域的符合设计标准的面平均暴雨量及其过程。
推求设计洪水需要求出流域上的设计面暴雨过程。
根据流域资料条件和流域面积大小，设计面暴雨的分析方法有直接计算和间接计算两种。
例析暴雨设计洪水计算
例析暴雨设计洪水计算1流域概况郜河为大清河水系大沙河的主要支流，上游支流较多，其较大支流发源于河北省行唐县库沟村附近，在行唐县的北高里村附近汇入大沙河，郜河主河道全长65km，总流域面积505km2，是行唐县境内最大的河流，为主要行洪河道之一。
郜河上游建有口头大（2）型水库，其控制流域面积为142.5km2，总库容为1.056亿m3，水库流域地处太行山暴雨中心，其降雨集中且多以暴雨形式出现，水库的修建对流域防洪起举足轻重的作用。
口头水库以上流域内建有两岭口、上北庄、西彩庄、东彩庄四座小（2）型水库，口头水库以下流域建有江河小（1）型水库。
郜河流域地势西北高、东南低。
口头水库以上流域为石质山区，两岸坡陡，沟壑较多，河床覆盖为卵砾石及大漂石；郜河出口头水库后，逐渐由山区河道向平原河道过渡，河道纵坡自上而下逐渐变缓，河床变得浅而宽阔。
2暴雨洪水特性郜河上游口头水库流域地处太行山暴雨中心，其降雨集中且多以暴雨形式出现，流域内河窄坡陡，水流湍急，暴雨汇流时间短，造成入库洪水峰高量大，遇突发性洪水，容易形成灾害。
流域降水量年内分配不均，70%～80%的降雨量集中在汛期（6～9月），且多以暴雨的形式出现在7月下旬至8月底。
洪水年内分配较为集中，大洪水发生时间与暴雨一致，均出现于汛期，且大多数发生在7月下旬至8月底。
3设计洪水分析3.1计算分段及流域特征值（1）分段郜河河道治理范围为口头水库以下段，根据地形地貌、支流的汇入位置和已有洪水成果，本次洪水计算流段分为五段：口头水库～西口头村段，西口头村～秦台村段，秦台村～许由村段，许由村～羊柴村段和羊柴村以下段。
控制断面分别取为：西口头村，秦台村，许由村，羊柴村，大沙河入口。
（2）流域特征值本次利用1/50000地形图量测得：郜河总流域面积为505km²，主河道长65.0km，主河道纵坡3.94‰。
郜河上游建有口头大（2）型水库，其控制流域面积为142.5km2，总库容为1.056亿m3。
第二章暴雨分析计算
暴雨分析计算工作主要有三部分， 一是通过频率计算对各种历时暴雨量的统计参数进行估计， 二是利用地理综合法描述统计参数的地理分布规律， 三是利用典型暴雨放大法给出几种主要频率暴雨的时程分 配。在实测资料不够充分的情况下，还需要利用相关分析 技术扩大样本容量。
Байду номын сангаас + 一、资料的审查 + 可靠性 + 一致性 + 代表性
人类活动影响气变化，会导致暴 雨资料的一致性存在问题，很复 杂，不做介绍。
+ 一、资料的审查 + 可靠性 + 一致性 + 代表性
审查是否有足够数量的测站用来 计算面雨量；站网分布情况能否 反映地理、气象、水文分区的特 性；还要注意分析暴雨的特性。 对不同类型的暴雨（如梅雨和台 风雨）有时需要按类型分别取样， 其成果与不分类型选样频率计算 成果不一样。因此需要根据不同 的任务因地制宜，合理选定选样 方法。
均值。 （4）出现大暴雨的年份，当邻近地区测站较多时，可绘制该次
暴雨或该年最大值等值线图进行插补。
+ 方法
（5）个别大雨年份缺测，用其他方法插补较困难，而邻近地区 观测到特大暴雨。由气象条件分析，说明该暴雨有可能发生在 本地附近时，可移用该特大暴雨资料。移用时应注意相邻地区 气候、地形等条件的差别。若相邻两地平行观测的暴雨资料的 分布有一定差别时，应作必要的订正。 （6）若与洪水的峰（量）关系较好，可建立暴雨和洪水峰或量 的相关关系，利用实测或调查洪水资料插补缺测的暴雨资料， 但应根据有关点据分布的情况，估计其可能包含的误差范围。
+ 统计时段 + 水文分析计算习惯上以1天为分界。暴雨历时超过1天的雨
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Q p=2'p•F 0.863（3-6-1）（贵州省洪水调查资料经验公式）'p――频率P
的洪峰模系数，其值如下表
采用雨洪法简化的小面积洪水计算式：Q p=2p•F0.937其2p值如下：
另一种形势的雨洪法简化的小面积洪水计算式：Q p=（2p）•F2/3其®p值如
（表3-7-2）所示。P34表（3-7-2）（2P）统计表
暴雨洪水计算分析
《灌溉与排水工程设计规范》
表3.1.2灌溉设计保证率
表3.3.3灌排建筑物、灌溉渠道设计防洪标准
3.3.3灌区内必须修建的排洪沟（撇洪沟），其防洪标准可根据排洪流量的大小，按5~10a确定。
附录C排涝模数计算
C.0.1经验公式法。平原区设计排涝模数经验公式：Q=KRm A n（C.0.1）
雨量，mm/h；F——坡面面积，km2。
《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（贵州省水利厅编，1983）
第五节雨洪基本计算式综合推导及其选定
径流系数C法模式（适用汇水范围：10km2
0.922
•f 0.125•J 0.082•F 0.834•[CKp H24]1.23 （3-5-2）
300km2
0.922
地区水稻最大日耗水量8〜11mm最大13mm。
t――每天灌水时间（小说），一般自流灌区24小时，提水灌区20〜22小时。
n――渠系水利用系数。
（2）旱作区可按下式计算
Q=
a
3600Ttn
式中：m――作物需水量紧张时期的灌水定额，m3/亩。T――该次灌水延续时间， 天。 第四节：（二）排水流量
（1）、（2）前面两种计算公式同《灌溉与排水工程设计规范》（3）丘陵山区：
K p H 24=H24P――设计频率P的流域中心24小时点雨量（mm）。
C――相应于t时间内，流域平均降雨量的洪峰径流系数，查附表（九）P78应用
计算步骤：
1先用简化式算出Q pn,再计算汇流时间t。
F 0.321t〜0.278 ?（3-7-4）0.25
Y?J0. 09?f0.13Q pn
2由汇流时间t是在，1
式中：q设计排涝模数（m 3/s•km2）R设计暴雨产生的径流深（mm）
K——综合系数（反应降雨历时、流域形状、排水沟网密度、沟底比降等因素）m
—峰量指数（反应洪峰与洪量关系）N――递减指数（反应排涝模数与面积关系）
K、m、n应根据具体情况，经实地测验确定。（规范条文说明中有参考取值范围）C.0.2平均排除法
•f 0.125•J 0.082•F 0.723•[CKp H 24]1.23 （3-5-3）
式中：Q p――设计频率为P的洪峰流量，m 3/s。
f――流域形状系数，f=F/L2。
Y――地区汇流参数的非几何特征系数，查表（3-4-1）P21 F――流域面积，km2
L――自分水岭起算的主河长度，km。J――主河道比降。
2yQ pn
②由汇流时间t是在，1
《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）一一小汇水流域部分
（贵州省水文总站――王继辉）
1
•f 0.360•J 0.240•F 0.716•[CKp H 24]1.23 （修订1式）
表4.4-8流量系数K a值
表4.4-9山丘区的K b和n值
1
3
第五节：防洪工程——设计洪水（P170）2.暴雨洪水的汇流计算
Q m=0. 278
h
T
F或T=0.278
L
1/
mJ 1/3Q m
式中：Q m——洪峰流量,m 3/s。
h――在全面汇流时代表相应于t时段的最大净雨，在部分汇流时代表单一洪峰的
式中：q m设计排水模数（m 3/s•km 2）;Ka流量参数，可按表4.4-8
选取。
Ps设计暴雨强度，mm/h; F汇水面积，km2。b.F<10km2 q m =Kb F
n-1
式中：K b——径流模数，各地不同设计暴雨频率的径流模数可按表4.4-9选用;n
汇水面积指数，按表表4.4-9选用，当F<1km2,取n=1。
《土地整理工程设计》培训教材
第四章农田水利工程设计
第二节：（五）渠道设计流量简化算法
1.续灌渠道流量推算（1）水稻区可按下式计算
Q =
0.667aAe
3600tn
式中：a――主要作物种植比例（占控制灌溉面积的比例）
A――该渠道控制的灌溉面积。
e――典型年主要作物用水高峰期的日耗水量（mm）,根据调查确定，一般粘壤土
三、标准计算式的简化 雨洪计算基本公式简化式（一）25km2
0.922
•F 0.834•[CKp H24]1.23（简化式一）
300km2
0.922
•F0.723•[CKp H24]1.23
小流域汇水简化式（二）、（三）
Qpn =0.011[H24p-32]1.23•F0.94（简化式二）Q pn=2p•F0.94（简化式
三）
2p——频率P的洪峰模系数，其值如下式计算：2p =0.011[H24p-32]1.23
C――相应于t时间内，流域平均降雨量的洪峰径流系数，查附表（九）P78汇流
时间T计算：
F 0.321t~（3-7-5） 0.25
2yQ pn
简化式应用计算步骤：
F 0. 321
（3-7-5）② 先用简化式算出Q pn,再计算汇流时间tot〜0.25
q w=
P -h 1-ET'-F
（C. 0.2-2）
P——历时为T的设计暴雨量（mm）h1——水田滞蓄水深（mm）
ET'――历时为T的水田蒸发量（mm）, —般可取3〜5mm/d> F――历时为T的水 田渗漏量（mm）, —般可取2~8mm/d>说明：一般集水面积多小于10km2。
h 1=hm -h 0计算。h m、h 0分别表示水稻耐淹水深和适宜水深。
1平原区旱地设计排涝模数计算公式：q d=
R
（C. 0. 2-1） 86.4T
式中qd旱地设计排涝模数（m 3/s•km2）R设计暴雨产生的径流深（
T——排涝历时（d）。
说明：一般集水面积多大于50km2。
参考湖北取值，K=0.017，m=1，n=-0.238，d=3
2.平原区水田设计排涝模数计算公式：
净雨,mm。
F――流域面积，km2。t――流域汇流历时，h。m――汇流参数，见下表4.5-
L――沿主河从出口断面至分水岭的最长距离,km。J――沿流程的平均比降。
2.坡面汇流计算（P174）
山丘区洪峰流量计算：Q m =0.278（SP -1）F
式中：Q m――相应于某一频率的洪峰流量，m 3/s;S P――设计雨强，即1h的