第三讲_设计洪水流量

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PM M N 1
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
[例4-1-3]
2、经验频率计算
(2)实测连续系列经验频率计算 第一项:m=l+1=1+1=2
P2 2 0.0952 9.52% 20 1
Pm m n 1
P2
第二项:m=l+2=1+2=3
P3
a a ml 5 5 2 1 (1 ) (1 ) 0.02875 2.88% N 1 N 1 n l 1 199 1 199 1 20 1 1
能搜集到14年断续的流量观测资料,经插补和延长,获得1963年至1982
年连续20年的年最大流量资料;又通过洪水调查和文献考证,得到1784 年、1880年、1949年和1955年连续系列前四次特大洪水;1975年在实测
期内也出现过一次特大洪水。以上洪水资料列于4-1-2第2栏。
1、参数计算
不连续系列特大值项数: 实测期: 实测期内特大值个数: 调查考证期: a=5 n=20
1、不连续系列的经验频率计算
(2)实测n年系列普通洪水经验频率的计算:
方法一:
Pm m n 1
Pm——连续n年系列中第m项的经验频率; m——由大到小排位的顺序号,若实测期中无特大洪水,则m=1,2, …,n;若有l项特大洪水,则m=l+1,l+2,…,n 方法二:
Pm a a ml (1 ) N 1 N 1 n l 1
Sp、 F——同前;
C、β、λ3——系数,查表4-3-6。
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4.3 推理公式和经验公式
四、公式使用范围
交通部制定的推理公式和经验公式:流域面积小于100km2
的小河沟; 水科院的推理公式:对于多雨湿润地区,流域面积一般在 300km2至500km2以下;干旱地区为100km2至200km2以下。
三、全国水文分区CS/Cv 值表
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4.2 根据地区经验公式推算设计流量
四、以上各表的使用
五、使用范围 一般用于流域面积F小于50000km2的中等流域的桥位。首先 在地图上勾绘出桥位以上的流域面积F,视流域大部分在哪一
分区中(图4-2-1),就可采用该分区公式。
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4.2 根据地区经验公式推算设计流量
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
二、资料中特大值的处理(特大洪水处理)
[例3-1-3]某一级公路拟建一座大桥。桥位上游附近的一个水文站, 特大洪水:历史上曾经发生过的,或近期观测到的,比其它一般洪 能搜集到14年断续的流量观测资料,经插补和延长,获得1963年至1982 水大得多的稀遇洪水。它的重现期不能仅根据实测系列的长度来确定,
l=1
N=(1982-1784)+1=199
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
[例4-1-3]
2、经验频率计算
(1)前5项特大值经验频率计算
1 0.005 0.5% 199 1 2 P2 0.010 1.0% 199 1 3 P3 0.015 1.5% 199 1 4 P4 0.020 2.0% 199 1 5 P5 0.025 2.5% 199 1 P1
全国水文分区Cv值表
全国水文分区CS/Cv经验关系表
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4.2 根据地区经验公式推算设计流量
全国水文分区流量计算参数表
桥涵水文
4.2 根据地区经验公式推算设计流量
一、全国水文分区流量计算参数表
桥涵水文
4.2 根据地区经验公式推算设计流量
二、全国水文分区Cv值表
桥涵水文
4.2 根据地区经验公式推算设计流量
断面的设计洪水。
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4.3 推理公式和经验公式
一、基本概念 暴雨:24小时降雨量大于50mm或1小时降雨量大于16mm。 H24>50mm或H1>16mm 净雨:降雨扣除各种损失后形成地面径流的那部分雨量, 即地面径流。 产流过程:从降雨到净雨的过程。
汇流过程:坡面出现汇流后,从流域各处汇集到流域出 口断面的过程。
PM M N 1
PM——不连续N年系列前M项的经验频率; M——特大洪水由大到小的排位序号,M=1,2,…,a; N——调查或考证的年数,包括实测期n年,首项特大洪水的重现期
N=T2-T1+1
T2——实测连续系列最近的年份; T1——调查考证到最近的年份。
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
桥涵水文
第四章 设计洪水流量
桥涵水文
第四章 设计洪水流量
水文统计法 相关分析 地区经验公式
资料多,中等以上流域
资料较少 无水文站观测资料
经验公式或推理公式
小流域
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第四章 设计洪水流量
1 3 第一节 根据流量观测资料推算设计流量
2
第二节 根据地区经验公式推算设计流量
3
第三节 推理公式和经验公式
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
对于不连续的年最大流量系列,其统计参数的最后确 定,仍是应用适线法最适宜。以上计算的均值和变差系数
,作为初试值。适线法的基本步骤与连续系列相同。
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
[例4-1-3]某一级公路拟建一座大桥。桥位上游附近的一个水文站,
,并点绘于概率格纸上。 2. 计算统计参数CV,假定CS=m·CV,在我国一般取m=2~4。 3. 确定线型,根据
Q
、CS、Pi查表计算确定理论频率曲线的纵坐标,
绘制理论频率曲线。
4. 观察理论频率曲线与经验频率曲线的符合程度,反复调整统计参数
,直到两者符合得最好为止,即可确定统计参数 Q 、CV和CS的采用值 及采用的理论频率曲线。
与经验频率点群偏离较大,即两者配合不是很好,因此必须采用某种方法 来确定合适的统计参数,使两者拟合最好。 通过调整统计参数CS、CV,选择一条与经验频率曲线点群拟合最好的 理论频率曲线,这种方法叫适线法。
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
一、适线法的步骤
1. 将审核过的水文资料按递减顺序排列,计算各随机变量的经验频率
按年最大值法所得的实测洪峰流量,若依年序排列,可有三种类型:
QN——特大值;
不连续系列
n——实测期
N——调查或考证的年数,包括实测期n年,首项最大值的重现期 a——特大值的总个数
l——实测年内的特大值个数
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
1、不连续系列的经验频率计算
(1)不连续系列中前a项特大洪水的经验频率计算,按数学期望公式:
二、推理公式 2、交通部公路科学研究所公式(1980年)
Sp Q p 0.278( n - )F

Qp——频率为p%的流量(m3/s)
Sp——设计频率p%的雨力(mm/h),查图表获得
μ——降雨损失参数(mm/h) 北方地区: 南方地区:
K1 (Sp )
1
K3 (
L I
L I
桥涵水文
习题作业
1.
2. 在长江南岸深丘区,桥位上游流域面积为250Km2,计算其桥位断面
Q5%的流量。
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4.3 推理公式和经验公式
公路沿线跨越的小河、溪流、沟壑等都是属于小流域。
小流域洪水暴涨暴落,历时短,很少能留下明显的痕迹,往 往又不会引起人们的注意,难以调查到较为可靠的历史洪水 资料,且一般没有水文站的观测资料。实际工作中小流域河 流上的桥梁和涵洞及路基排水系统的设计,一般由暴雨资料
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4.3 推理公式和经验公式
二、推理公式 公式基本形式:
Qp K H0 F
i
Sp tn
1、水科院公式(1958年)
Sp Q p 0.278 n F
ψ——洪峰径流系数,与流域汇流时间、面积、入渗率 ,降雨衰减系数有关的一参数 K——,取0.278
桥涵水文
4.3 推理公式和经验公式
) 1
K 2 (Sp ) F
2
K4 (
) 2 S 3 p
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4.3 推理公式和经验公式
三、经验公式
公式1
Qp
S
p

m
F 2
Sp、 μ、F——同前;
ψ——地貌系数,查表4-3-5; m、λ2——指数,查表4-3-5。 公式2
Qp CS p F 3
汇流时间τ(h):从流域最远点流到出口断面的时间
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4.3 推理公式和经验公式
一、基本概念
暴雨强度公式:暴雨强度、历时及累积频率三者关系的数学模型
i=f(t,P),称为暴雨强度公式。它用以反映实测点雨量资料的暴雨特性
,也是一种地区性较强的经验公式。
i
i——时段平均暴雨强度;
Sp tn
Sp——频率为p的雨力,Sp=A+BlgT ;
年连续20年的年最大流量资料;又通过洪水调查和文献考证,得到1784 而需要进行调查和考证。 年、1880年、1949年和1955年连续系列前四次特大洪水;1975年在实测 实测期、调查期、文献考证期 期内也出现过一次特大洪水。
文献考证期
调查期
实测期
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
二、资料中特大值的处理(特大洪水处理)
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4.2 根据地区经验公式推算设计流量
1979年4月,在交通部公路规划设计院主持下,28个省(自
治区)的交通厅和3个部属设计院参加,根据全国1785个水文站
的观测资料,2198站年的历史洪水调查资料,制定了《我国公 路大中桥流量经验公式汇总报告》。报告中把全国分为111个 分区,分区图见图4-2-1。制定了3个表即: 全国水文分区流量计算参数表
第四章 设计洪水流量
设计洪水流量:对应于某一设计洪水频率的洪峰流量,简 称设计流量。
设计洪水位:桥位设计计算断面上通过设计流量相应的水
位,简称设计水位。
设计流速:设计流量通过时桥位断面的河槽平均流速。
因此,应根据工程实际情况,按国家颁发的有关规范选定 合适的设计标准,依此推算设计洪水。 《公路工程技术标准》(JTJ001)
4
第四节 桥位断面设计流量水位推算
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
累计频率 实测资料 统计参数 理论频率曲线 经验频率曲线
但是,由于洪水观测年限与总体相比差之甚远,经验频率点群分布并
不是一条光滑的连续曲线;而由三个参数确定的皮尔逊Ⅲ型理论频率曲线
,抽样误差也比较大,从而使由计算参数得到的皮尔逊Ⅲ理论频率曲线,
n——降雨递减系数
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4.3 推理公式和经验公式
一、基本概念
暴雨形成洪峰:小流域的特点是面积小、汇流历时短,形成洪峰流量 最不利情况只是数小时的短历时暴雨。因此可假定暴雨强度在全流域内分 布均匀,时空分布变化不大,并可利用点雨量资料。产生洪峰流量的主要 因素是暴雨强度I与流域面积F,设计洪水以“峰”控制,洪峰流量计算的 计算式可写成: K为单位换算系数水文学中,Q、i、F的惯用单位有两类,因此K有两 种取值。
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4.3 推理公式和经验公式
二、推理公式 公式基本形式:
Qp K H0 F
Qp——频率为p%的流量(m3/s) K——单位换算系数0.278
H0
——频率为p%的平均净雨强度(mm/h)
i
Sp tn
F——流域面积(km2)
净雨量的推求: 降雨量乘以洪峰径流系数,以ψ表示; 降雨量减去雨损(μmm/h)
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4.3 推理公式和经验公式
五、公式的应用
Sp Q p 0.278( n - )F
解: 1、求雨力SP 查图4-3-1雨力SP等值线图(P=1%)

以桥涵的地理位置(经纬度)查本图,可线性内插。 对本图,可在图4-3-4n值分区图上获得大致的经纬度经度90-100,纬度 40。
来推求。流量计算多采用推理公式或经验公式。
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4.3 推理公式和经验公式
由暴两资料推求设计洪峰是以降雨形成洪水的理论为
基础的。按照暴雨洪峰的形成过程,推求设计峰可分三步 进行: ①推求设计暴雨,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,设计暴雨扣除损失就是设计净雨; ③推求设计洪水,对设计净雨进行汇流计算,得流域出口
3 0.1428 14.28% 20 1
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
[例4-1-3]
3、不连续系列统计参数计算
4、适线
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
Q 1801 m 3 s) ( C V 0.36 C S 0.90 Q 0.33% 4171 m 3 s) ( Q1% 3718 m 3 s) ( Q 2% 3420 m 3 s) (
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