由暴雨资料推求设计洪水

【思考题】
1. 用暴雨资料推求设计洪水的原因是（ ） (c) A. 用暴雨资料推求设计洪水精度高 B. 用暴雨资料推求设计 洪水方法简单 C. 流量资料不足或要求多种方法比较 D. 大暴雨资料容易收 集 2. 由暴雨资料推求设计洪水时，一般假定（ ） (C) A. 设计暴雨的频率大于设计洪水的频率 B. 设计暴雨的频率小 于设计洪水的频率 C. 设计暴雨的频率等于设计洪水的频率 D. 设计暴雨的频率大 于、等于设计洪水的频率 3. 由暴雨资料推求设计洪水的方法步骤是（ ） (C) A. 暴雨选样、推求设计暴雨、推求设计净雨、推求设计洪水 B. 暴雨观测、暴雨选样、推求设计暴雨、推求设计净雨 C. 推求设计暴雨、推求设计净雨、推求设计洪水 D. 暴雨选样、推求设计暴雨、推求设计净雨、选择典型洪水、 推求设计洪水
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。——间
接法
一、直接法推求设计面暴雨量
1、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。
能最大洪水、小流域设计洪水的计算方法。
9.1
内容提要：
概
述ห้องสมุดไป่ตู้
1.为什么要用暴雨资料推求设计洪水；2.用 暴雨资料推求设计洪水的基本假设；3.用暴雨资
料推求设计洪水的方法步骤。
学习要求：
掌握在什么条件下用暴雨资料推求设计洪水，
由暴雨推求洪水的主要方法步骤。
二、由暴雨资料推求设计洪水的步骤
按照暴雨洪水的形成过程，推求设计洪水可分三 步进行。 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。
以上计算成果可从下列各方面进行检查，分析比较 其是否合理，而后确定设计暴雨量。
(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。）
设计点暴雨推求（有两种情况）
（1）流域中心或附近有点雨量长期观测资料（至少20～
30年）
把每一年的时段最大值求出，构建样本系列来推求， 要注意加入特大值（通过文献资料调查或实地考查得到）
（2）流域中缺乏点雨量资料时
利用区域水文分析成果：暴雨等值线线图、参数分区 等综合成果。 目前全国和各省（区）均编制了各种时段（如1d、 3d、7d及1h、6h、24h等）的暴雨均值及Cv等值线图和 Cs/Cv的分区数值表。 查算过程：①把流域绘制于等值线图上；②用内插法求得 流域中心不同时段暴雨均值、Cv值，应用分区表查得Cs/Cv
3）“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；
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。 计算设计面雨量时，由于大中流域点面雨量关系 一般都很微弱，所以通过点面关系间接推求设计暴雨
的偶然误差必然较大，在有条件的地区应尽可能采用
（2）暴雨资料的审查与订正 1）暴雨资料的审查仍然是三个方面：
可靠性审查 一致性审查 代表性审查
2）订正 自记仪X24～人工观测X1日，这样显然有误差， 所以要对其订正： X24＝1.12 X1日
（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。 【例9-1】某流域有3个雨量站，分布均匀，可按算 术平均法计算面雨量。面雨量及年最大1、3、7日 面雨量选取结果见下页表。
3、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
4、设计成果的合理性检查
值。
2、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。
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。
（1）定点定面关系
9.2
内容提要：
设计面暴雨量
1.暴雨资料的收集与审查；2.暴雨资料的选 样及特大值处理；3.面暴雨频率计算；4.设计 面暴雨量成果的合理性分析； 5.设计点暴雨量 的计算；6.点面关系的含义及分类；7.动点动 面关系包含的假定。
学习要求：
掌握暴雨选样、特大暴雨处理、频率计算、 成果合理性分析方法；掌握定点定面关系和动 点动面关系的分析综合和应用。
5、安全保证问题
根据工程重要性及合理性分析可以加安全系数：安全 保证值 x 0.1 ~ 0.2 x，而最后提交成果应为 x p x p 。
p p
二、间接法推求面设计暴雨量 1、设计点暴雨量的计算
步骤： （1）选择点雨量代表站 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
42.6 60.1 81.8 2.3
51.7 68.6 54.1 1.0
54.8 53.5 32.3 0.1
49.7 60.7 56.1 1.1
2、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。一般暴雨变幅不很大，若不出现 特大暴雨，统计参数 x、CV往往偏小。若在短期资料 系列中，一旦出现一个罕见特大暴雨，就可使原频 率计算成果完全改观。
3）步骤（取一个时段为例，建立过程） ①整理流域中心附近代表站：历次暴雨、时段点雨
量、流域平均面雨量；
②排序：点、面雨量独立从大到小排序（打乱一场 暴雨点面对应关系）；
③绘制同序号的点、面雨量关系曲线。
说明：优点：①可以进行同频率的点、面雨量转换；
②成果应用的限制比较小。
缺点：对应的点、面雨量不能给出成因上的解释或 （没有成因联系）。原因：因为序号打乱，故点、面
2、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（有资
料情况） ；
（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。
3、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
第九章
由暴雨资料推求设计洪水
研究对象：研究由暴雨资料推求设计洪水。 研究内容：1.暴雨资料的选样；2.暴雨资料充分、 不充分时如何推求设计暴雨；3.可能最大暴雨的推 求；4.小流域设计洪水的计算。 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。掌握可能最大暴雨及可
频率计算结果
5000 4500
洪峰流量（m3/s）
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0.01
0.2
1
2
5
10
20
30 40 50 60 70
80
90
95
99
频率（%） 几率格纸 经验频率 频率标注 理论频率
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。
法 最大1天： 最大3天中其余2天： 最大7天中其余4天：
【例9-3-1】已求得某流域百年一遇1d、3d、7d设计暴 雨分别为108mm、182mm、270mm。（P7d+Pa）1％＝ 340mm，流域最大蓄水量 Im＝60mm，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。 表 1993年的一次暴雨过程 1 2 3 4 5 6 7 时段（d） 雨量x(mm) 13.8 6.1 20.0 0.2 0.9 63.5 44.1 试求：1）用同频率放大法推求设计暴雨过程；2）推求 设计暴雨的Pa值？
C站 0.2 25.3 14.7 124.0 10.0 4.7 27.6 1.4 9.7 … 6.9 5.4
面平均雨量 1.8 34.2 12.3 129.9 21.3 6.9 29.4 4.1 8.9 … 4.6 10.2
最大1、3、7 日雨量 7月4日为年 最大1日，雨 量为 129.9mm； 8月22~24日 为年最大3日， 雨量为 166.5mm； 7月1~7日为 年最大7日， 雨量为 234.0mm
雨量不是对应的。
图9-2-1
某水文分区定点定面暴雨点面关系曲线
（2）动点动面关系
1）定义：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。 2）动点动面关系的分析方法： 前提要有多次暴雨的观测资料
时间（月日）

6.30 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 … 8.18 8.19 8.20 8.21 8.22 8.23 8.24 8.25
A站 5.3 50.4 11.5 134.8 32.5 5.6 35.5 3.7 11.1 … 6.6 22.7
点雨量 B站 26.9 10.8 125.9 21.4 10.5 25.2 7.1 5.8 … 0.2 2.4
设计暴雨量是指设计断面以上流域的设计面暴雨
量。一般有两种计算方法：
（1）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。——直接法 （2）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
1）定义：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。 2）点面折减系数：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：
xF 0 x0
式中，XF、X0分别为某种时段固定面和固定点的暴雨 量。
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: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。 主要内容：暴雨选样 设计暴雨 设计净雨 设 计洪水
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。
①在一个水文分区内选择若干次大暴雨资料；
②绘出各场暴雨各种历时的暴雨等雨深线图；
③作出各场暴雨的点面关系；计算各雨量等值线图 所包围的面积fi及相应的面平均雨量XF，分别以XF/X0与 面积f点绘相关图； ④取各场暴雨点面关系的平均线作为该区综合的点
面关系线。或为了安全可取上包线作为设计暴雨量转
化为设计面暴雨量的依据。
直接法。
9.3
设计暴雨时空分配的计算
内容提要：
1.典型暴雨的选择原则和方法；2.设计暴 雨时程分配的计算；3.设计暴雨的地区分布。
学习要求：
掌握典型暴雨选择、典型暴雨放大、设计
暴雨地区分布的计算方法。
一、设计暴雨时程分配的计算
典型暴雨同频率控制缩放
1、典型暴雨的选择和概化
原则：
代表性——出现次数较多，分配形式接近多年平均和 常遇情况。 对工程不利——一是雨量比较集中；二是暴雨核心部 分偏后，形成的洪峰也偏后，对水库安全影响较大。