第四章由暴雨推求设计洪水..

(2)合理性检查
检查方法： 绘制暴雨特征和 统计参数随月份 的变化图
§4.6.3 分期暴雨参数的地区综合
原因：分期暴雨的分析站数较少，系列较短，Cv值 较大，所以应注意分期暴雨参数的地区综合。 地 区 综 合 方 法
分区平均法
对一些不稳定的参数，如Cs/Cv
断面分析法
断面分析法
将分期暴雨变化最为明显的地带划一个断面， 在断面附近选取一批测站分析分期暴雨参数，投影
(3)同频率法
对于某统计历时，在从实测暴雨资料摘录年最
大暴雨量x时，还同时计算x的前期影响雨量Pa，并
求出(x+ Pa)，于是有x和(x+ Pa)两个系列，通过频 率计算， 由前者求得设计暴雨量PＰ， 由后者求得 同频率的(x+ Pa)P，则设计暴雨相应的Pa，Ｐ为 Pa,p=(X+Pa)p-Xp≤Im
④将设计的地面径流过程与设计的地下径流过程迭加，
由暴雨推求设计洪水过程
资料收集 资料审查 特大暴雨处理
设计点暴雨量
点面关系计算
设计面暴雨量
设计净雨过程
主要内容
§4.1 概 述 §4.2 暴雨特性分析
§4.3 点暴雨量频率计算
§4.4 面暴雨量频率计算
§4.5 设计暴雨量的时空分布计算
§4.6 分期设计暴雨
§4.7 由设计暴雨推求设计洪水
§4.1.1 问题的提出
(1) 设计流域实测流量资料不足或缺乏时就有必要
研究由暴雨资料推求设计洪水的问题。
日期划定：依据设计流域暴雨季节分布特性 和水利工程运行和施工的要求
水库分期蓄水
施工洪水计算
①水库分期蓄水
一般只需划分主汛期和一般汛期 方法：先制作单站历时暴雨日期散布图，以日期
（月、日）为横坐标，以历年各月最大若干次暴雨
（一般可用一日暴雨，也可用其他历时）雨量为纵 坐标，点绘散布图，以雨量大小划分。
（2）同频率放大
分时段控制放大，控制时段划分不宜过细，一 般是取1日、3日、7日控制
（3）暴雨的时程分配
给出日内各时段的雨量分配，一般按典型暴雨的 百分比进行分配
§4.5.2 设计暴雨量在地区上的分布
水库或梯级水库承担下游防洪任务时，需要拟
定流域上各分区的洪水过程，因此需要给出设计暴
②施工设计暴雨分期
结合施工进度要求划分 一般先由施工部门提出几个时段的起讫时间，
据此进行分期设计暴雨分析，将各时期暴雨频率分
析成果进行比较，选择其中施工期较长、而暴雨洪 水又相对较小的时期作为施工期。当施工期较长时， 还需进一步安排短期计划，则需计算分月设计暴雨。
源自文库跨期选样
分期的起讫日期划定后，由于个别年份天气异 常，在主汛期或主要大暴雨月份以外不太远的日期
研究对象：研究由暴雨资料推求设计洪水。 研究内容：⑴暴雨资料的选样；
⑵暴雨资料充分、不充分时如何推求设计暴雨。 研究目的：了解由暴雨资料推求设计洪水的方法，掌握不 同资料情况下设计暴雨的计算方法和在设计条件下将设计
暴雨转化为设计净雨及设计洪水的方法，以解决短缺流量
资料时，水库、堤防、桥涵等工程设计洪水的计算问题。
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。
成果合理性检查
点暴雨频率计算成果的合理性分析，除应把各 统计历时的暴雨频率曲线绘在一张图上检查，将统
计参数，设计值与邻近地区站的成果协调外，还需
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。
§4.2.2 暴雨的时空分布特性
（1）暴雨的空间分布特性
局地性
§4.2.2 暴雨的时空分布特性
（1）暴雨的统计特性
暴 雨 频 率 计 算
点暴雨频率计算
对一个雨量站的资料系列作统计计算
面暴雨频率计算
对设计流域或排水区的面平均雨量资料作统计计算
§4.3.1 点暴雨频率计算的一般方法
（1）暴雨资料的收集、审查和统计选样
①站年法
分区综合参数法
②均值法 适用于气候、地形条件基本一致的小范围
均值法
假定在气候一致时区内各站暴雨具有一致的总 体分布，则若将各站暴雨资料系列的经验点据点绘 在同一张几率格纸上，其经验点据应呈带状分布在
该总体的附近。因此，可以通过点群中心拟合一条
理论频率曲线，作为该分区的总体分布曲线。
均值法
①暴雨资料收集 气象月报收集；也可在主管部门的网站查阅；也可收集特
暴雨资料主要向水文、气象部门刊印的《水文年鉴》、 大暴雨图集和特大暴雨的调查资料。
②暴雨资料的审查 可靠性审查、一致性审查和代表性审查。
③暴雨资料的统计选样
选样方法：固定时段年最大值法
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。
到断面上，绘制断面的参数与水平距离关系线，检
查沿断面参数的变化规律。
断面分析法
1.拟定产流计算方案
（1）流域水文模型 （2）暴雨径流相关图法 （3）初损后损法
2.确定设计暴雨的前期影响雨量Pa
(1)经验法
因Pa变化在0～Im之间,设计情况下取:Pa,P=K*Im
式中: K=0～1.0, 设计标准较高的湿润地区K=1.0,
量与各分期最大雨量的频率线，再对各个分
期的最大雨量及该分期内所包含的各个月的
月最大暴雨频率先进行比较分析和协调。
主要检查内容
①在需使用的最大重现期范围内，分期最大雨量频 率线与总时期以及年最大雨量频率线不应相交，分
期设计雨量不应超过同频率总时期以及年最大设计
雨量；否则应予调整。 ②各分期最大雨量的统计参数应相互协调。不同分 期的参数具有一定的相对关系，并随月份有逐变趋 势。
内可能出现较大的暴雨，如不考虑才将其加入主汛
期或主雨月份参加频率分析，会影响设计成果的精 度，为此要进行跨期选样。
§4.6.2 分期暴雨频率分析
分期暴雨频率分析方法一般和年最大暴 雨分析方法相同，但多个分期频率曲线的适 线、参数的合理性检查和协调需要进一步分 析。
(1)频率曲线适线和参数协调
将分期频率曲线与年最大频率曲线点绘 于同一频率纸上进行协调，先协调年最大雨
取给定频率P的各站暴雨量xpi的均值M（xp）：
1 M ( x p ) x pi m i 1
将相应于不同频率P的M（xp）连接成一条经验分布 曲线，作为拟合理论频率曲线的依据。
m
推求设计洪水所需的是流域平均面雨量的设计暴雨
过程，而不是点雨量过程，当流域面积较大时，不
能简单地以点设计暴雨量代替面设计雨量。
(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。
§4.1.2由暴雨资料推求设计洪水的步骤
推求设计暴 雨
推求设计净 雨
推求设计洪 水
洪水与暴雨同频率
§4.2.1 特大暴雨的形成
水 汽
特别充分的水气供应
动 力
特别强烈的上升运动
§4.2.2 暴雨的时空分布特性
（1）暴雨的时间分配特性
不同面积的点面雨量离差分布
流域面积 （km2） 37.6 11.2 107 14.5 115 12.9 304.2 16.3 335 27.2 714 34.6 1152 35.6
点面雨量离差 （%）
直接计算法
流域内长期站分布较密，资料充分
根据工程所在地点以上流域内各年的最大面雨量系列
直接进行频率分析计算
（3）经验频率公式、线型和参数估计
经验频率计算
①统一处理法 ②分别处理法
线型 参数估计
皮尔逊Ⅲ型曲线
适线法（矩法估计初值）
（4）成果的合理性检查
§4.3.2 地区综合法推求点暴雨频率曲线
将同一地区站群的暴雨资料综合在一起分析， 降低单站计算成果的抽样误差
参数等值线图法
适用于气候条件有所变化的大范围，要求站点较密、资料较多
3. 推求设计净雨过程
根据设计的Pa，Ｐ和拟定好的产流计算方案，便 可像由实际暴雨推求净雨一样，将设计暴雨过程转
化为设计净雨过程。
必须注意: 设计暴雨，尤其是可能最大暴雨往往比 实测的暴雨大得多，因此，应用降雨地面径流相关图法
和初损后损法时，将有一个向设计条件外延的问题。
计算过程概述
①拟定地面汇流计算方案。 ②按拟定的地面汇流计算方案，计算设计地面净雨的 地面径流过程。RＳ(t)───QＳ(t) ③选定地下径流汇流计算方案，计算设计地下净雨的 地下径流过程。Rg (t)───Qg (t) 即得设计洪水过程线。当设计暴雨为PMP时， 计算的设计 洪水便是PMF。 Q(t)=QＳ(t)+Qg(t)
间接计算法
资料短缺的中小流域或点面雨量误差较大
采用设计点暴雨量和点面关系间接推算设计面雨量
§4.4.1 设计面暴雨的直接计算法 计算步骤：
(1)统计各种时段的年最大面雨量
算术平均法
泰森多边形法 等直线法 计算逐日面雨量
（2）面雨量资料的检查和插补展延 （3）面雨量的频率计算
经验频率计算
①统一处理法
§4.5 设计暴雨量的时程分配
典型暴雨同倍比放大法或同频率放大法
§4.5.1设计暴雨量的时程分配 （1）选择典型暴雨
暴雨总量大，强度也大，主雨峰集中在雨期最后 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。
（2）特大暴雨的处理
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K=0.5～0.8;设计标准较低的干旱地区K=0。例如黑龙 江省取0.57～0.79，陕西省取0.23～0.67，湖北、湖南、 浙江省取0.75。
(2)扩展设计暴雨过程法 在拟定设计暴雨过程时，加长暴雨历时，把核 心暴雨的前面一段包括在内（一般长达15~30天），
逐步推算核心暴雨部分的Pa值。
长但互不同期，或站数太少，分布不均，不能控制全
流域面积，无法提供面雨量的长期系列，不能直接计 算设计面雨量。
先求出流域中心处指定频率的设计点雨量， 再通过点雨量与面雨量之间的关系，将设计点 雨量转化成所要求设计面雨量。
点面关系—流域中心点雨量与相应的流域面雨量之间的关系
(1)定点定面关系
定点定面关系为一个地区内不同面积的多 个流域或具有固定边界小区的面平均雨深的统 计参数与流域或小区面积的关系 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
②分别处理法
线型
参数估计
皮尔逊Ⅲ型曲线 适线法（矩法估计初值）
§4.4 面暴雨量频率计算
（4） 设计成果的合理性检查
①统计参数 : T 长，则均值大， CV 小 ,CS 大；地区协调。 ②不同历时暴雨频率曲线的对比； ③与实测大暴雨或邻近地区特大暴雨比较。
§4.4.2 设计面暴雨的间接计算
当设计流域内雨量资料系列太短，或各站系列虽
雨在流域上的分布。
典型暴雨图法
同频率控制法
计算目的
水利工程分 期蓄水调度 运用
施工期间的 来水估计
§4.6.1 分期暴雨
(1)分期暴雨选样
选样原则：各分期内独立选用年最大暴雨
选样方法：首先划定分期的日界，然后在各 个分期内，每年选出一个最大雨量，不同分期各 自独立选样，不受相邻分期的影响。
(2)分期日期的确定
(2)动点动面关系
计算方法：
选择几场大暴雨资料，绘出给定时段的暴雨等
值线图，计算各等雨深线所包围面积f及其面平均雨
量xf’，暴雨中心点雨量x0’就相当于f=0的雨量，根据
各等雨深线相应的数据绘制xf’/ x0’~f的关系。
(2)动点动面关系
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
量和固定面雨量之间的关系,称定点定面关系。
(1)定点定面关系
x fp xf x0 x0 p
Xf—流域面平均雨量 x0—控制中心点雨量
X0p—控制中心设计点雨量
Xfp—流域设计面雨量
(2)动点动面关系
动点动面关系反映的是暴雨中心地点的点 雨量，与以暴雨中心周围各条闭合等雨深线包 围的面积内的平均面雨量之间的点面关系，亦 称暴雨中心点面关系或暴雨图点面关系。 动点动面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。