第六章 由流量资料推求设计洪水

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
13/62
设计洪水分析和计算的三种途径:
直接途径—— 由流量资料直接推求设计洪水的方 法。 间接途径—— 由暴雨资料间接推求设计洪水的方 法。
水文气象途径—— 由水文气象资料推求可能最大洪
水的方法,即PMP/PMF方法。
14/62
6.2 设计洪峰流量及设计洪量的推求 由流量资料推求设计洪水的计算步骤如下: 1)洪水资料的收集和审查; 2)根据水利工程的重要性,确定防洪设计标准P; 3)通过洪峰流量Qm和各种时段洪量Wt (t=1d, 3d, 7d)的洪水频率计算,分别求出满足设计标准P的 设计洪峰流量QmP和各种时段设计洪量WtP; 4)推求设计洪水过程线。
6.1.2 两类防洪计算课题 下游地区防洪—— 为保证下游地区的安全,要求水库建
成后的下泄流量q不超过防护对象的某一安全流量值q安和水
位Z防,即确定下游防护对象的防洪标准。 水库本身安全—— 当发生某一特大洪水情况下,为了不 使洪水漫溢坝顶造成毁坝灾害,需确定溢洪道高程Z0和宽 度B,以及坝顶高程等工程规模数据,即确定水工建筑物的 调洪库容和泄洪建筑物的设计标准。
水,关键是选出最大值。
16/62
一般地,采用固定时段1d、3d、5d、7d、15d、 30d等。大流域和调洪能力大的工程,设计时段可以取
得更长;小流域和调洪能力小的工程,可以取得短一
些,如3h、6h、12h等。见p.128 图6 - 3
17/62
图6-3
洪水资料的审查与处理: 洪水资料:包括实测洪水资料和调查的历史洪水资料。 洪水资料的“三性”审查:即可靠性、一致性、代表性。
况。
19/62
代表性分析与展延—— 当洪水资料的频率分布能近似
反映洪水的总体分布时,则认为具有代表性,否则被认
为缺乏代表性;实际工作中要求连续实测的洪水年数一 般不少于20~30年,并有特大洪水加入;当实测洪水资 料缺乏代表性时,应插补延长和补充历史特大洪水,使 之满足代表性的要求。 插补延长主要采用相关分析的方法:
其中有 l 项发生在实测洪水系列之内; n为实测洪水系列 的项数;m为实测洪水系列由大至小排列的序位;M为特
大洪水由大至小排列的序位。
29/62
分别处理法—— 把实测一般洪水系列与特大洪水系
列都看作是从总体中独立抽出的两个随机连序样本,各项
洪水可分别在各个系列中进行排位,实测系列的经验频率 仍按连序系列经验频率公式计算:
于是,又在四川忠县长江北岸2km处的选溪山洞中调查到 宋绍兴23年(南宋赵构年号)即1153年发生过一次大洪水 ,该次洪水小于1870年,还可以肯定自1153年以来1870年 洪水为最大,则1870年洪水的重现期为 N=1992-1153+1=840(年)
说明确定特大洪水
的重现期具有相当大的 不稳定性。要准确地确 定重现期就要追溯到更 远的年代,但追溯的年 代愈远,河道情况与当 1153 前差别越大,记载愈不 详尽,计算精度亦愈差。
献考证期。 P.131 图6-4
22/62
为什么要考虑特大洪水?
由于所掌握的实测样本系列不够长,系列愈短,抽
样误差愈大,若用于推求千年一遇或万年一遇的稀遇洪
水依据就不充分。 如果能调查到N年(N>>n)中的特大洪水,就相当于 把n年的实测资料展延到了N年,因而能够提高系列的 代表性,使频率计算结果更合理、准确。
23/62
特大洪水的调查、考证与计算: 调查和考证方式—— 以历史文字记载、洪水 痕迹调查、走访等形式。
Z
计算方法—— 水位~流量关系曲线法
和比降法。
1 Q = AR 2/3 I1/3 n
Q
河流纵断面 L
特大洪水处理的关键:
24/62
Z
特大洪水重现期的确定和经验频率的计算。
特大洪水的重现期: 重现期—— 指某随机变量的取值在长时期内平均多
m m = l +1,l +2,...,n Pm = n+1
当实测系列中含有特大洪水时,把这些特大洪水与历史 特大洪水一起排序,但仍然在实测系列中排序,即实测系列 的排序为m=l+1,l+2,...,n。 特大洪水系列的经验频率计算公式为:
PM
30/62
M M =1,2,...,a = N +1
统一处理法—— 将实测系列与特大值系列共同组成一 个不连序系列,作为代表总体的一个统一的样本,不连
表6-2 ~表6-5
9/62
10/62
6.1.4 设计洪水的内容和计算途径
设计洪水的内容一般包括:设计洪峰流量、不同时
段的设计洪水总量和设计洪水过程线。
工程特点不同和设计要求不同,设计洪水内容和重
点也不相同。譬如:对于桥梁、涵洞、调节性能较小 的水库,可只推求设计洪峰流量;对于蓄洪区,则主
要计算设计洪水总量;对于中、大型水库,调节性能
可靠性审查与修正—— 实测洪水,需对测验和整编
进行检查,重点放在观测与整编质量较差的年份,包括水
位观测、流量测验、水位流量关系等;历史洪水资料,一
是审查调查计算的洪峰流量的可靠性,二是审查洪水发生 年份的准确性。
18/62
一致性审查与还原—— 所谓洪水资料的一致性,就 是产生各年洪水的流域产流和汇流条件在调查观测期中 应基本相同。如果发生了较大的变化,需要将变化后的 资料还原到原先天然状态的基础上,以保证抽样的随机 性(减少人为的干扰)和能与历史资料组成一个具有一致 性的系列。 例如,上游兴建了比较大的水库,则应把建库后的资 料通过水库调洪计算,修正为未建库条件下的洪水情
高,需采用洪峰流量和洪水总量同时控制,并计算设 计洪水过程线,有时还需要推求入库设计洪水作为工 程设计依据。
11/62
推求设计洪水的基本方法和途径:
频率计算法—— 根据概率理论由已发生过的洪水来
推估未来可能发生的符合某一频率标准的洪水作为设
计洪水,如百年一遇、千年一遇等。
该法根据工程的重要性和工程规模大小选择不同的 标准,适用面较宽,在我国水利、电力、交通设计中 应用广泛。但因频率计算缺乏成因概念,如果资料太 短,用于推求稀遇洪水根据就很不足。
洪水痕迹可供查证,所以调查到的历史洪水通常被认为是 稀遇洪水。 特大洪水可能发生在实测流量期间之内,也可能发生 在实测流量期之外,前者称资料内特大洪水,后者称资料 外特大洪水(历史特大洪水)。
21/62
QN
QN
实测期 调查期 调查期
实测期
资料内特大洪水
资料外特大洪水 (历史特大洪水)
历史洪水调查考证情况可以分为:实测期、调查期、文
见p.124 图6-1
非工程措施—— 植树造林、洪水预报、防洪保险等。 防洪规划——
3/62
水利工程(水库、大坝)的作用—— 兴利& 防洪
水利工程的规模取决于河流来水量,主要包括入库年(月)
径流过程与水库特征 水位及库容,譬如:
校核洪水位与调洪库容、 设计洪水位与防洪库容、 正常蓄水位与兴利库容、 汛限水位与结合库容、
27/62
Qm=110000m3/s
1992 1870 N
n
* 一般地,以明、清两代六百年为宜。
有特大洪水的洪水样本系列经验频率的确定:
连序系列与不连序系列:指所构成的样本系列有无空
位。见 p.133 图 6- 5
缺测
图6-5
28/62
经验频率的估算:当考虑特大洪水时,特大洪水的
经验频率和一般洪水的经验频率需分别计算。目前,有 分别处理法(独立样本)和统一处理法(统一样本)两种方法。 已知条件:设在历史考证期N年中,有特大洪水a项,
15/62
6.2.1 洪水资料的分析处理 洪水资料的选样: 河流上一年内要发生多次洪水,每次洪水具有不同 历时的流量变化,需要从历年洪水系列资料中选取符
合设计频率标准的洪水特征值的样本。
年最大值独立取样—— 从资料中逐年选取一个最大 流量和固定时段的最大洪水总量,组成洪峰流量和洪 量系列。 可以发生在同一次洪水中,也可以为不同一次的洪
到同治九年(1870年)发生过特大洪水。 据沿江调查到石刻91#处, 推算得宜昌洪峰流量Qm=
Qm=110000m3/s
110000m3/s。若此洪水为
1870年以来为最大,则
N=1992-1870+1=123(年)
1870 N n 1992
事实上,该次大洪水平均
130年就发生一wk.baidu.com的可能性并不大。
26/62
6-1
8/62
设计永久性水工建筑物,通常考虑两种防洪设计标准:正
常运用标准(水库枢纽正常运行而不被破坏的标准,即设计洪
水标准)和非常运用标准(水利工程不能保证正常运用,主要 水工建筑物必须确保安全的标准,即校核洪水标准)。 确定永久性建筑物在 正常运用和非正常运用 的洪水标准是一个非常 复杂的问题,一般要结 合水利工程及其主要建 筑物的等级来综合确定 。P.126 -127
实测期内特大洪水,l项
PMa ... ...
实测一般洪水,n-l项 m=l+1,l+2,...,n
Pm
...
1-PMa
... P
PMa
32/62
a = N +1
m l Pm = PMa + (1 PMa) n l +1
一般说来,当在特大洪水排位可能有错漏时,分别
处理法把特大洪水与实测一般洪水视为相互独立,因 不互相影响,计算也比较简单。但是,这在理论上有 些不合理,会出现经验频率“重叠”现象。 当特大洪水排位比较准确时,从理论上讲,用统一 处理法更好一些,计算较繁,但不会出现经验频率“ 重叠”的现象。
死水位与死库容, 以及水库泄洪建筑物等。
4/62
5/62
三峡水利枢纽工程,正常蓄水位175m,防洪限制水位145m, 枯季消落最低水位155m,100年一遇洪水位166.9m,设计洪 水位(1000年一遇)175m,校核洪水位180.4m,坝顶高程 185m。总库容393亿m3(175m以下),兴利库容165m3,防洪 库容221.5m3,水库库面面积1084km2。
1)利用暴雨资料延展;
2)利用上、下站或邻近站洪水资料延展;
3)利用本站洪峰、洪量关系延展。
20/62
6.2.2 洪峰流量及时段洪量的频率计算
特大洪水在调查考证期中的排位分析:
特大洪水,是指在实测系列和调查到的历史洪水中,
比一般洪水大得多的洪水。历史上的一般洪水没有文字记
载,也没有留下洪水痕迹,只有特大洪水才有文献记载和
序系列各项可在历史调查期N年内统一排位。末位特大洪
水的经验频率仍采用下式:
PMa =
a N +1
实测系列第m项洪水的经验频率计算公式为:
m l Pm = PMa + (1 PMa ) n l +1 m = l +1,l + 2,..., n
31/62
Q(m3/s)
a项特大洪水 M=1,2,...,a
《工程水文学》
第6章 由流量资料推求设计洪水
6.1 概述 6.2 设计洪峰 流量及设计洪量 的推求
6.3 设计洪水过程线 的推求 6.4 设计洪水中的其他问题
2/62
6.1 概述
6.1.1 洪灾与防洪的工程和非工程措施
洪灾—— 见p.124 图6-2(a,b)
工程措施—— 水库、防洪堤、分洪道、蓄洪区等。
12/62
水文气象法—— 水文气象法从物理成因入手,根据 水文气象要素推求一个特定流域在现代气候条件下,可
能发生的最大洪水作为设计洪水。 历史最大洪水加大法—— 以历史上发生过的最大洪 水再加上一个安全值作为设计洪水。
缺点:①对未来洪水超过历史最大洪水的可能性考虑
不足,降低了工程的安全程度;②对大小不同和重要性 不同的工程采用同一个标准,显然不合理。 近年来,我国一再出现超标准的特大洪水,设计标准 也有所提高。
少年出现一次,又称多少年一遇。
要准确地定出特大洪水的重现期是相当困难的,目
前一般是根据历史洪水发生的年代来大致推估。
①从发生年代至今为最大:
N=设计年份-调查期发生年份+1
②从调查考证的最远年份至今为最大: N =设计年份-文献考证期最远年份+ 1
25/62
p.131 ~132 安康站实例
例:1992年在长江重庆~宜昌河段进行洪水调查了解
6/62
6.1.3 设计洪水与设计标准 设计洪水—— 在水利工程规划中,为确保工程本 身及其下游安全,而确定拦洪、泄洪设备能力(工程 规模)所依据的洪水(包括洪峰、洪量、过程线)。 水利水电工程规划和设计中所指定的作各种设计 标准的洪水,可分为:设计洪水和校核洪水两种。
7/62
设计标准—— 根据工程的重要性,所选定作为设计依 据的洪水频率。P.125 表 6-1 设计标准定得过高,工程投资增大而不经济,但工程比 较安全;设计标准定得过低,工程造价降低,但工程遭受破 坏的风险增大。
相关文档
最新文档