第11章 古洪水与可能最大降雨洪水分析

7 流域PMP计算
PMP的时面深曲线图所表示的只是设计流域所在 地区各种雨面的平均雨深，而不是设计流域的面 平均雨深，因此要求流域的可能最大洪水PMF还 需要解决以下问题：
（1）须将地区的PMP雨量转化为设计流域的平均 雨量。
（2）须将流域面平均雨量的时空分布和前期影响 雨量定出，便于推求设计流域的PMF。
6 可能最大降雨的估算方法
一、水汽及放大 大气中的水汽是降水的原料，PMP计算中使用的
水汽物理量为可降水量。 可降水量指空气柱中的水汽总量以mm计的数值。
底水量面为A上qvρdazA高dz度，的则单气元柱气中柱的内可，降空水气总质量量W为为：ρaAdz，
式中：ρa湿空气W的密度ZZ12，qvkg/amA3d;zqv比湿。
8 可能最大洪水
有PMP的时空分布之后，便可研究PMF。 （1）流域前期降雨及下渗决定洪水总量的大小，以下几项
可供考虑： 1）我国湿润地区，可取偏安全数值，令Pa=Im；干旱地区， Pa可取为各次大洪水前期平均情况作为Pa值;我国大暴雨主 要雨区Pa或可采用Im/2； 2）湿润地区在蓄满产流之后，降雨径流关系呈45°直线， 外延方便。干旱地区可采用下渗曲线或初损后损法，但必 须注意雨强对产流的影响，特大暴雨的径流系数很大，扣 损误差相对较小。
6 可能最大降水的估算方法
已知，造成暴雨需具备动力条件和水汽条件。动
力条件决定水汽形成暴雨的效率。对于特大暴雨
来说，动力条件基本上接近上限，此时特大雨量
与水汽之间呈近似的直线关系。此时： Pm
Wm W
P
式中，P、Pm分别为典型雨量及放大的雨量；W、 Wm分别为典型及放大的可降水量。水汽放大值一 般在1.10~1.50之间。
（2）图11-12为淮河响洪甸有古洪水资料的洪水 频率曲线图，从图中可以看出古洪水的明Biblioteka Baidu作用。
5 可能最大降水与可能最大洪水 （PMP/PMF）
重要水利水电工程的规划与设计需要顾及可能发 生的最大洪水（PMF），相应发生可能最大洪水 的降雨量称为可能最大降雨量（PMP）。
PMP定义：一定历时内的最大降水量，这种降水 量对于特定地理位置，给定暴雨面积，在一年中 某一时期是可能发生的。
5 可能最大降水与可能最大洪水 （PMP/PMF）
可能最大洪水PMF计算分两大步骤： 第一步，由地区PMP求得设计流域的PMP； 第二步，研究设计流域PMP的时刻分布，此时称
为设计流域的可能最大暴雨（PMS），有了PMS 才能转化为设计流域可能最大洪水PMF。
5 可能最大降水与可能最大洪水 （PMP/PMF）
有了古洪水系列，连同历史洪水、实测洪水，便可进行频 率分析
古洪水（式中，N为古洪水考证期；i为古洪水排位）
Pi
i, N 1
i 1, 2,
,a
历时洪水（式中，N‘为历史洪水考证期；j为历史洪水在考
证期N‘的排位）
Pa j
Pa
(1
Pa )
j, N 1
j 1, 2,
,b
实测洪水（式中，n为实测洪水年数；m为实测年内排位）
第十一章 古洪水与 可能最大降水/洪水
第十一章 古洪水与可能最大降水/洪水
水利工程大坝设计洪水途径： 洪水频率计算 可能最大降水/可能最大洪水
1 洪水频率计算问题
重要工程需要极为稀遇（百年、千年甚至万年一
遇洪水），但实测及历史洪水资料远不能满足稀
遇洪水的要求。
P
M
N 1
考证期N是根据人的记忆、传说、碑记、史志、 档案等定出，一般不过几百年，除了难以求得更 为稀遇的洪水及其频率外，最大的问题是如何把 考证期追溯得更远。
1 洪水频率计算问题
洪水频率计算的根本问题：资料过短、代表性不 足、难于得到设计需要的稀遇洪水。
解决问题的关键：寻求更多更久的大洪水资料， 把外延变成内插。
2 古洪水水文学
古洪水（paleoflood）指洪水发生的时间早于现代 系统水文测验和历史（调查）洪水的古代洪水。 古洪水水文学是第四纪地质学、年代学应用于水 文学的一个新发展。它可以提供全新世（11000年 前至现代）的洪水资料，是洪水分析计算的新途 径。
6 可能最大降雨的估算方法
二、暴雨移植 PMP估算方法的第二步是移用邻近的特大暴雨资
料，特别是当设计流域缺乏特大暴雨资料时。 天气条件及地形特征类似的区域称为一致区，在
此区域内的暴雨才可以相互移植。
6 可能最大降雨的估算方法
三、外包 实测和移植而来的暴雨时面深关系一般不会在各
种历时和各雨面上的雨量都是最大的，还需要将 可移植暴雨的时面深关系加以综合并取其最大值， 即所谓外包时面深关系曲线。
2 古洪水水文学
考证古洪水的定量依据： ① 洪水平流（洪峰）沉积物——洪水保存的物证 ② 古洪水沉积物的年代分析 古洪水研究可以取得几千年甚至上万年以上的洪水资料。
但为保持洪水资料在统计学上的一致性（气候、植被、河 道），一般只宜采用晚全新期（距今2500-3000年）的洪 水资料，与现代气候条件相似。
Pabm
Pab
(1
Pab )
m, n 1
m 1, 2,
,n
4 古洪水研究的应用
二、古洪水的应用
（1）长江三峡坝址洪水 自1877年至1990年共有实测洪水资料114年及8次历史大洪
水，但现行频率分析方法，难以找到配合良好的概率分布 曲线。 经过古洪水研究后取得距今5000年以来的特大洪水资料， 根据这些资料，最大的1870年洪水（Q=105000m3/s）的重 现期由870年扩展为2500年，新的洪水频率曲线如图。
推求可能最大降水PMP分两大类： 第一类方法是暴雨模型。该类模型利用动力气象
学、天气学建立，由于难以求得模型主要参数， 在实际中很少应用。
第二类方法是水文与气象相结合的传统方法，它 是目前行之有效的主要方法。
6 可能最大降水的估算方法
暴雨形成过程非常复杂，其重要因素包括充沛的 水汽，强烈而持久的上升运动和位势不稳定能量 的释放与再生等这些总称为暴雨机制。
3 古洪水流量
有了古洪水的水位和比降，就可利用水力学模型 或稳定的水位—流量关系推求古洪水流量。
但无论模型或水位—流量关系都要有洪水通过的 当时行洪断面而不是现今断面，这是提高古洪流 量计算精度所必须研究的内容。
古洪水行洪断面计算须利用地质勘测及测年技术。
4 古洪水研究的应用
一、古洪水的频率