橋涵水文第四章設(shè)計洪水流量

1、橋 涵 水 文第四章 設(shè)計洪水流量齊洪亮橋涵水文設(shè)計洪水流量主要內(nèi)容4.2 根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量 24.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量 3 14.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 3 32022-2-192橋涵水文設(shè)計洪水流量第四章 設(shè)計洪水流量設(shè)計洪水流量：設(shè)計洪水流量：對應(yīng)于某一設(shè)計洪水頻率的洪峰流量，簡對應(yīng)于某一設(shè)計洪水頻率的洪峰流量，簡稱設(shè)計流量。稱設(shè)計流量。設(shè)計洪水位：設(shè)計洪水位：橋位設(shè)計計算斷面上通過設(shè)計流量相應(yīng)的水橋位設(shè)計計算斷面上通過設(shè)計流量相應(yīng)的水位，簡稱設(shè)計水位。位，簡稱設(shè)計水位。設(shè)計流速：設(shè)計流速：設(shè)計流量通過時橋位斷面的河槽平均流速。設(shè)計流量通過時橋位斷面的河槽平均流速

2、。 因此，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，按國家頒發(fā)的有關(guān)規(guī)范選定因此，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，按國家頒發(fā)的有關(guān)規(guī)范選定合適的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，依此推算設(shè)計洪水。合適的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，依此推算設(shè)計洪水。 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ001JTJ001）2022-2-193橋涵水文設(shè)計洪水流量第四章 設(shè)計洪水流量2022-2-194水文統(tǒng)計法水文統(tǒng)計法經(jīng)驗(yàn)公式或推理公式經(jīng)驗(yàn)公式或推理公式相關(guān)分析相關(guān)分析資料多，中等以上流域資料多，中等以上流域小流域小流域資料較少資料較少地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式無水文站觀測資料無水文站觀測資料橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流

3、量實(shí)測資料實(shí)測資料累計頻率累計頻率統(tǒng)計參數(shù)統(tǒng)計參數(shù)經(jīng)驗(yàn)頻率曲線經(jīng)驗(yàn)頻率曲線理論頻率曲線理論頻率曲線 但是但是，由于洪水觀測年限與總體相比差之甚遠(yuǎn)，經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)群分布并不是一條光滑的連續(xù)曲線；而由三個參數(shù)確定的皮爾遜型理論頻率曲線，抽樣誤差也比較大，從而使由計算參數(shù)得到的皮爾遜皮爾遜理論頻率曲線，理論頻率曲線，與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)群偏離較大與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)群偏離較大，即兩者配合不是很好，因此必須采用某種方法來確定合適的統(tǒng)計參數(shù)，使兩者擬合最好。 通過調(diào)整統(tǒng)計參數(shù)CS、CV，選擇一條與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線點(diǎn)群擬合最好的理論頻率曲線，這種方法叫適線法。2022-2-195橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資

4、料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量一、適線法的步驟一、適線法的步驟將審核過的水文資料按遞減順序排列，計算各隨機(jī)變量的將審核過的水文資料按遞減順序排列，計算各隨機(jī)變量的經(jīng)驗(yàn)頻率經(jīng)驗(yàn)頻率，并點(diǎn)繪于，并點(diǎn)繪于概率格紙上概率格紙上。計算統(tǒng)計參數(shù)：均值、計算統(tǒng)計參數(shù)：均值、C CV V，假定，假定C CS S=m=m C CV V，在我國一般取，在我國一般取 m=2m=24 4。確定線型，根據(jù)均值、確定線型，根據(jù)均值、C CS S、PiPi查表計算確定查表計算確定理論頻率曲線的縱坐標(biāo)理論頻率曲線的縱坐標(biāo)，繪制，繪制理論頻率曲線理論頻率曲線。1.1. 觀察理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的符合程度，反復(fù)

5、調(diào)整統(tǒng)計參數(shù)觀察理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的符合程度，反復(fù)調(diào)整統(tǒng)計參數(shù)，直到兩者符合得最好為止，即可確定統(tǒng)計參數(shù)均值、，直到兩者符合得最好為止，即可確定統(tǒng)計參數(shù)均值、C CV V和和C CS S的采用的采用值及采用的理論頻率曲線。值及采用的理論頻率曲線。2022-2-196橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量任務(wù)一：任務(wù)一：現(xiàn)在需要在湘江支流瀟水某蘭花鎮(zhèn)附近建設(shè)一座中型橋梁?，F(xiàn)在需要在湘江支流瀟水某蘭花鎮(zhèn)附近建設(shè)一座中型橋梁。根據(jù)規(guī)范的要求，該水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之一是：能夠抵御五根據(jù)規(guī)范的要求，該水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之一是：能夠抵御五十年一遇的洪水。你

6、作為設(shè)計人員，該如何完成任務(wù)？十年一遇的洪水。你作為設(shè)計人員，該如何完成任務(wù)？2022-2-1971、來到瀟水建橋地點(diǎn)河流斷面附近水文站，索要或者購買建站以來的水文特別是洪水?dāng)?shù)據(jù)。你特別幸運(yùn)，水文站對你很友好，將建站以來供24年（1980年2003年）的數(shù)據(jù)都提供給你了。2、分析這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性與代表性3、頻率計算（水文頻率計算適線法），見下表。均值為：5084m3/s，Cv0.4。橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-198年份最大洪峰流量 Qm（m3/s）序號由大到小排列的Qm（m3/s）模比系數(shù)KiKi-1（Ki

7、-1）2累積頻率1234567819701971197219731974197519761977197819791980198119821983198419851986198719881989199019911992199371704260355092204320565046209530384031903620703019107350524026603550215072604960317046504000911012345678910111213141516171819202122232495309220911073507260717070305650524049604650462043204

8、26040003840362035503550319031702660215019101.87 1.81 1.79 1.45 1.43 1.41 1.38 1.11 1.03 0.98 0.91 0.91 0.85 0.84 0.79 0.76 0.71 0.70 0.70 0.63 0.62 0.52 0.42 0.380.87 0.81 0.79 0.45 0.43 0.41 0.38 0.11 0.03 -0.02 -0.09 -0.09 -0.15 -0.16 -0.21 -0.24 -0.29 -0.30 -0.30 -0.37 -0.38 -0.48 -0.58 -0.620.76

9、 0.66 0.63 0.20 0.18 0.17 0.15 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.03 0.05 0.06 0.08 0.09 0.09 0.14 0.14 0.23 0.33 0.394812162024283236404448525660646872768084889296橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量按照初始計算值繪出相應(yīng)的理論頻率曲線，如下圖。按照初始計算值繪出相應(yīng)的理論頻率曲線，如下圖。2022-2-199由圖可知：上、下部擬合不佳，需順時針旋轉(zhuǎn)，即增大Cv橋涵水文設(shè)計洪水流量4

10、.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量調(diào)整參數(shù)：第二次配線，均值調(diào)整參數(shù)：第二次配線，均值50845084、CvCv0.50.5、Cs=0.8Cs=0.8，曲線較為平坦，底部擬合不夠好；曲線較為平坦，底部擬合不夠好；第三次配線，均值第三次配線，均值50845084，CvCv0.50.5、Cs=1.5Cs=1.5，見下圖。，見下圖。2022-2-1910設(shè)計洪峰流量推求設(shè)計洪峰流量推求 ： T=50年，年，P=2%，查，查圖得出相應(yīng)洪峰流量圖得出相應(yīng)洪峰流量為為12000m3/s 。橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推

11、算設(shè)計流量二、資料中特大值的處理（特大洪水處理）二、資料中特大值的處理（特大洪水處理）特大洪水：特大洪水：在實(shí)測期、調(diào)查期或者文獻(xiàn)考證期內(nèi)，流量顯著大的洪水稱為在實(shí)測期、調(diào)查期或者文獻(xiàn)考證期內(nèi)，流量顯著大的洪水稱為特大洪水。特大洪水。特大洪水可以出現(xiàn)在實(shí)測期、調(diào)查期或者文獻(xiàn)考證期，出現(xiàn)在調(diào)查期或者特大洪水可以出現(xiàn)在實(shí)測期、調(diào)查期或者文獻(xiàn)考證期，出現(xiàn)在調(diào)查期或者文獻(xiàn)考證期的特大洪水往往是不連續(xù)的，因此不能與一般洪水同等對待文獻(xiàn)考證期的特大洪水往往是不連續(xù)的，因此不能與一般洪水同等對待，需要進(jìn)行單獨(dú)處理，即所謂的，需要進(jìn)行單獨(dú)處理，即所謂的特大值處理。特大值處理。2022-2-1911橋涵水文設(shè)計

12、洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量三、三、為什么要考慮特大洪水為什么要考慮特大洪水目前我們所掌握的樣本系列不長,系列愈短,抽樣誤差愈大, 若用于推求千年一遇、萬年一遇的稀遇洪水,根據(jù)就很不足。如果能調(diào)查到N年(Nn)中的特大洪水,就相當(dāng)于把n年資料展延到了N年,提高了系列的代表性,使計算成果更加合理、準(zhǔn)確。等于在頻率曲線的上端增加了一個控制點(diǎn)。2022-2-1912橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量三、三、為什么要考慮特大洪水為什么要考慮特大洪水1955年規(guī)劃河北省黃壁莊水庫，有1919-1

13、955年期間20年實(shí)測洪水資料，推求千年一遇設(shè)計洪峰流量Qm=7500m3/s。1956年發(fā)生了一次洪峰流量為13100m3/s的特大洪水，顯然原設(shè)計成果值得懷疑。通過調(diào)查，1794、1853、1917和1939年出現(xiàn)4次特大洪水，同時將1956年洪水和歷史調(diào)查洪水作為特大值處理，千年一遇設(shè)計洪峰 Qm=22600m3/s。1963年又發(fā)生了一次大洪水，洪峰流量為12000m3/s，若將其作為特大洪水也加入樣本，得千年一遇設(shè)計洪峰流量Qm=23500m3/s。這次計算的洪峰流量只變化了4%，顯然設(shè)計值已趨于穩(wěn)定。2022-2-1913橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計

14、流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量 特大值處理時，目前國內(nèi)有獨(dú)立樣本法和統(tǒng)一樣本法兩種方法。資料條件：設(shè)有a年特大洪峰流量資料Qmi（i1，2，a），其中可能有項(xiàng)實(shí)測大洪水；n年實(shí)測洪峰流量資料Qmj（j1，2，n）。2022-2-1914假設(shè)： N 歷史調(diào)查期年數(shù)； n 實(shí)測系列的年數(shù)； 為n年中的特大洪水項(xiàng)數(shù)； a 為N年中能夠確定排位的特大洪水項(xiàng)數(shù)(含資料內(nèi)特大洪水 項(xiàng))； m 為實(shí)測系列在n中由大到小排列的序號，m+1，+2，.，n；Pm 實(shí)測系列第m 項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率；PM 特大洪水第M 序號的經(jīng)驗(yàn)頻率，M1，2，.，a。橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)

15、流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1915橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-19161.1.獨(dú)立樣本法獨(dú)立樣本法 把包括歷史洪水的把包括歷史洪水的長系列長系列(N(N年年) )和和實(shí)測的短系列實(shí)測的短系列(n(n年年) )看作看作是從是從總體中總體中隨機(jī)抽取的隨機(jī)抽取的兩個獨(dú)立樣本兩個獨(dú)立樣本，各項(xiàng)洪峰值各項(xiàng)洪峰值可可在各自在各自所在系列中排位所在系列中排位。因?yàn)閮蓚€樣本來自同一總體，符合同一概。因?yàn)閮蓚€樣本來自同一總體，符合同一概率分布，故率分布，故適線時適線時仍可仍可把經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)繪在一起把經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)繪在一起，共同適線共

16、同適線。橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1917xP(%)100橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1918【例】某水庫壩址處具有19681995年共28年實(shí)測洪峰流量資料,通過歷史洪水調(diào)查得知,1925年發(fā)生過一次大洪水，壩址洪峰流量6100 m/s，實(shí)測系列中1991年為自1925年以來的第二大洪水,洪峰流量4900 m3/s。按獨(dú)立樣本法計算經(jīng)驗(yàn)頻率。歷史調(diào)查洪水的重現(xiàn)期為N=1995-1925+1=71年實(shí)測洪水樣本容量n=1995-1968+

17、1=28年橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-19192.2.統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法將實(shí)測一般洪水系列與特大值系列將實(shí)測一般洪水系列與特大值系列共同組成一個不連序共同組成一個不連序系列系列作為代表總體的樣本，不連序系列的各項(xiàng)可在作為代表總體的樣本，不連序系列的各項(xiàng)可在調(diào)查期限調(diào)查期限N N年內(nèi)統(tǒng)一排位年內(nèi)統(tǒng)一排位。特大洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率為：特大洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率為：橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1920實(shí)測系列中其余的(n-l)項(xiàng),假定均勻地分布在第a項(xiàng)頻率以

18、外的范圍內(nèi),即1- -Pma 。先將。先將 n l 項(xiàng)在項(xiàng)在 0 1內(nèi)計算經(jīng)驗(yàn)頻率：內(nèi)計算經(jīng)驗(yàn)頻率： 橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1921橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1922 上述兩種方法，我國目前都在使用。一般說，獨(dú)立樣上述兩種方法，我國目前都在使用。一般說，獨(dú)立樣本法把特大洪水與實(shí)測一般洪水視為相互獨(dú)立的，這在本法把特大洪水與實(shí)測一般洪水視為相互獨(dú)立的，這在理理論上有些不合理論上有些不合理，但比較簡單但比較簡單，在特大洪水排位可能有錯，

19、在特大洪水排位可能有錯漏時，因不相互影響，這方面講是比較合適的。漏時，因不相互影響，這方面講是比較合適的。當(dāng)特大洪當(dāng)特大洪水排位比較準(zhǔn)確時水排位比較準(zhǔn)確時，理論上說，用，理論上說，用統(tǒng)一樣本法更好一些統(tǒng)一樣本法更好一些。橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1923算例：某站自算例：某站自19351972年的年的38年中，有年中，有5年因戰(zhàn)爭缺測，年因戰(zhàn)爭缺測，其中其中1949年為最大，并考證應(yīng)從實(shí)測系列中抽出年為最大，并考證應(yīng)從實(shí)測系列中抽出作為特大值處理作為特大值處理。另外，查明自另外，查明自1903年以來的年以來的70年

20、間，為首的三次大洪水，其大小排年間，為首的三次大洪水，其大小排位為位為1921、1949、1903年，并能判斷在這年，并能判斷在這70年間不會遺漏掉比年間不會遺漏掉比1903年更大的洪水。同時，還調(diào)查到在年更大的洪水。同時，還調(diào)查到在1903年以前，還有三次大年以前，還有三次大于于1921年的特大洪水，其序位是年的特大洪水，其序位是1867、1852、1832年，但因年，但因年代久遠(yuǎn)，小于年代久遠(yuǎn)，小于1921年洪水則無法查清。試分別用年洪水則無法查清。試分別用獨(dú)立樣本法獨(dú)立樣本法和和統(tǒng)統(tǒng)一樣本法一樣本法估算各項(xiàng)洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率。估算各項(xiàng)洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率。橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流

21、量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1924獨(dú)立樣本法獨(dú)立樣本法2 110.0071141 1MP18521852年年2 220.0141141 1MP18321832年年2 330.0211141 1MP19211921年年2 440.0282141 1MP18671867年年解解：據(jù)調(diào)查從：據(jù)調(diào)查從1832183219721972年，調(diào)查期年，調(diào)查期N N2 2141141年年橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1925獨(dú)立樣本法獨(dú)立樣本法 19491949年年19031903年年192119

22、21年年 已被抽到上面排序已被抽到上面排序據(jù)調(diào)查期從據(jù)調(diào)查期從1903190319721972，有調(diào)查期，有調(diào)查期N N1 17070年年 1 220.028270 1MP1 330.042370 1MP橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1926獨(dú)立樣本法獨(dú)立樣本法 19401940年年19681968年年19491949年年 已被抽到上面排序已被抽到上面排序,220.058833 1mP,33330.96934mP.橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-

23、1927統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法2 110.0071141 1MP18521852年年2 220.0141141 1MP18321832年年2 330.0211141 1MP19211921年年2 440.0282141 1MP18671867年年橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-19281 20.0282(1 0.0282)2 10.04270 1 1MP 據(jù)調(diào)查期從據(jù)調(diào)查期從1903190319721972，有調(diào)查期，有調(diào)查期N N1 17070年年 統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法 1 30.0282(1 0.0282)20.055

24、970MP橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1929,20.0559(1 0.0559)2 10.084533 1 1mP 另外，實(shí)測期另外，實(shí)測期n n3333年年統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法1 30.0559(1 0.0559)320.97033MP.橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1930橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量2022-2-1931對于一個不連續(xù)系列，若在調(diào)查期對于一個不連續(xù)系列，若

25、在調(diào)查期N年內(nèi)，有年內(nèi)，有a個特大值個特大值，其中，其中 l個發(fā)生在實(shí)測期個發(fā)生在實(shí)測期n年內(nèi)，假定（年內(nèi)，假定（N-a）年內(nèi)流量的）年內(nèi)流量的均值及分布規(guī)律與（均值及分布規(guī)律與（n-l）年內(nèi)的分布規(guī)律相同。則：）年內(nèi)的分布規(guī)律相同。則：nliijvajnliijQQlnaNQQNCQlnaNQNQ1221111111橋涵水文設(shè)計洪水流量4.1 4.1 根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量根據(jù)流量觀測資料推算設(shè)計流量 對于不連續(xù)的年最大流量系列，其統(tǒng)計參數(shù)的最后確對于不連續(xù)的年最大流量系列，其統(tǒng)計參數(shù)的最后確定，仍是應(yīng)用適線法最適宜。以上計算的均值和變差系數(shù)定，仍是應(yīng)用適線法最適宜。以上計算的均值和變

26、差系數(shù)，作為初試值。適線法的，作為初試值。適線法的基本步驟與連續(xù)系列相同基本步驟與連續(xù)系列相同。2022-2-1932橋涵水文設(shè)計洪水流量4.2 4.2 根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量 1979 1979年年4 4月，在交通部公路規(guī)劃設(shè)計院主持下，月，在交通部公路規(guī)劃設(shè)計院主持下，2828個省個省( (自自治區(qū)治區(qū)) )的交通廳和的交通廳和3 3個部屬設(shè)計院參加，根據(jù)全國個部屬設(shè)計院參加，根據(jù)全國17851785個水文站個水文站的觀測資料，的觀測資料，21982198站年的歷史洪水調(diào)查資料，制定了站年的歷史洪水調(diào)查資料，制定了我國公我國公路大中橋流量經(jīng)驗(yàn)公式匯總報告路

27、大中橋流量經(jīng)驗(yàn)公式匯總報告。報告中把全國分為。報告中把全國分為111111個個分區(qū)，分區(qū)圖見圖分區(qū)，分區(qū)圖見圖4-2-14-2-1。制定了。制定了3 3個表即：個表即： 全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表 全國水文分區(qū)全國水文分區(qū)CvCv值表值表 全國水文分區(qū)全國水文分區(qū)C CS SCvCv經(jīng)驗(yàn)關(guān)系表經(jīng)驗(yàn)關(guān)系表2022-2-1933橋涵水文設(shè)計洪水流量4.2 4.2 根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表2022-2-1934橋涵水文設(shè)計洪水流量4.2 4.2 根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推

28、算設(shè)計流量一、全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表一、全國水文分區(qū)流量計算參數(shù)表2022-2-1935橋涵水文設(shè)計洪水流量4.2 4.2 根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量二、全國水文分區(qū)二、全國水文分區(qū)CvCv值表值表2022-2-1936橋涵水文設(shè)計洪水流量4.2 4.2 根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量三、全國水文分區(qū)三、全國水文分區(qū)C CS SC Cv v 值表值表2022-2-1937橋涵水文設(shè)計洪水流量4.2 4.2 根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量四、以上各表的使用四、以上各表的使用五、使用范圍五、使用范圍 一般用于流域

29、面積一般用于流域面積F F小于小于50000km50000km2 2的中等流域的橋位。首先的中等流域的橋位。首先在地圖上勾繪出橋位以上的流域面積在地圖上勾繪出橋位以上的流域面積F F，視流域大部分在哪一，視流域大部分在哪一分區(qū)中分區(qū)中( (圖圖4-2-1)4-2-1)，就可采用該分區(qū)公式。，就可采用該分區(qū)公式。2022-2-1938橋涵水文設(shè)計洪水流量4.2 4.2 根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計流量2022-2-1939橋涵水文設(shè)計洪水流量習(xí)題作業(yè)習(xí)題作業(yè)1 1. 2. 在陜北窟野河區(qū)，橋位上游流域面積為250Km2，計算其橋位斷面Q5%的流量。2022-2-1940橋

30、涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 公路沿線跨越的小河、溪流、溝壑等都是屬于小流域。公路沿線跨越的小河、溪流、溝壑等都是屬于小流域。小流域洪水暴漲暴落，歷時短，很少能留下明顯的痕跡，往小流域洪水暴漲暴落，歷時短，很少能留下明顯的痕跡，往往又不會引起人們的注意，難以調(diào)查到較為可靠的歷史洪水往又不會引起人們的注意，難以調(diào)查到較為可靠的歷史洪水資料，且一般沒有水文站的觀測資料。實(shí)際工作中資料，且一般沒有水文站的觀測資料。實(shí)際工作中小流域河小流域河流上流上的的橋梁和涵洞橋梁和涵洞及及路基排水系統(tǒng)路基排水系統(tǒng)的設(shè)計，一般由的設(shè)計，一般由暴雨資料暴雨資料來推求來推求。流

31、量計算多采用。流量計算多采用推理公式或經(jīng)驗(yàn)公式推理公式或經(jīng)驗(yàn)公式。2022-2-1941橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式（一）概述（一）概述某一設(shè)計頻率的洪水流量計算，根據(jù)資料類型的不同，一般某一設(shè)計頻率的洪水流量計算，根據(jù)資料類型的不同，一般有兩種主要方法：有兩種主要方法：1 1、如果有直接觀測的當(dāng)?shù)亓髁康亩嗄曩Y料（附近有水文站而、如果有直接觀測的當(dāng)?shù)亓髁康亩嗄曩Y料（附近有水文站而且觀測多年），可以根據(jù)流量資料來推求；且觀測多年），可以根據(jù)流量資料來推求；2 2、沒有直接觀測的多年資料，但是有當(dāng)?shù)匾陨狭饔虻谋┯曩Y、沒有直接觀測的多年資料，但是有當(dāng)?shù)匾陨?/p>

32、流域的暴雨資料以及暴雨與流量之間的關(guān)系函數(shù)知識，那可以利用設(shè)計暴料以及暴雨與流量之間的關(guān)系函數(shù)知識，那可以利用設(shè)計暴雨資料來推求設(shè)計洪水流量（推理公式法、經(jīng)驗(yàn)公式法）。雨資料來推求設(shè)計洪水流量（推理公式法、經(jīng)驗(yàn)公式法）。2022-2-1942橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式（二）產(chǎn)匯流模型（二）產(chǎn)匯流模型1 1、產(chǎn)流過程：、產(chǎn)流過程：降雨降雨扣除扣除損失損失后形成后形成凈雨凈雨，從降雨到凈雨的過，從降雨到凈雨的過程為產(chǎn)流過程。程為產(chǎn)流過程。2 2、匯流過程：坡面出現(xiàn)徑流以后，從流域各處匯集到流域出、匯流過程：坡面出現(xiàn)徑流以后，從流域各處匯集到流域出口河流

33、斷面的過程?？诤恿鲾嗝娴倪^程。3 3、匯流時間：從、匯流時間：從流域最遠(yuǎn)點(diǎn)到出口斷面的時間流域最遠(yuǎn)點(diǎn)到出口斷面的時間，用，用表示。表示。4 4、假設(shè)：、假設(shè)：1 1）同頻率的暴雨產(chǎn)生同頻率的洪水同頻率的暴雨產(chǎn)生同頻率的洪水； 2 2）在流域上降雨強(qiáng)度是均勻的在流域上降雨強(qiáng)度是均勻的； 3 3）洪峰流量（在同樣降雨強(qiáng)度下）與集雨面積成洪峰流量（在同樣降雨強(qiáng)度下）與集雨面積成正比正比。2022-2-1943橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 由由暴雨暴雨資料推求設(shè)計資料推求設(shè)計洪峰洪峰是以是以降雨形成洪水的理論降雨形成洪水的理論為為基礎(chǔ)的。按照暴雨洪峰的形成過

34、程，推求設(shè)計峰可分基礎(chǔ)的。按照暴雨洪峰的形成過程，推求設(shè)計峰可分三步三步進(jìn)行：進(jìn)行：推求設(shè)計暴雨推求設(shè)計暴雨，求，求不同歷時不同歷時指定頻率的指定頻率的設(shè)計雨量設(shè)計雨量及及暴雨暴雨過程過程；推求設(shè)計凈雨推求設(shè)計凈雨，設(shè)計暴雨扣除損失設(shè)計暴雨扣除損失就是就是設(shè)計凈雨設(shè)計凈雨；推求設(shè)計洪水推求設(shè)計洪水，對，對設(shè)計凈雨設(shè)計凈雨進(jìn)行進(jìn)行匯流計算匯流計算，得流域出口，得流域出口斷面的斷面的設(shè)計洪水設(shè)計洪水。2022-2-1944橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式水文循環(huán)流域匯流2022-2-1945橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)

35、公式 一、基本概念一、基本概念 暴雨強(qiáng)度公式暴雨強(qiáng)度公式：暴雨強(qiáng)度、歷時及累積頻率三者關(guān)系的數(shù)學(xué)模型：暴雨強(qiáng)度、歷時及累積頻率三者關(guān)系的數(shù)學(xué)模型i if(tf(t，P)P)，稱為暴雨強(qiáng)度公式。它用以反映，稱為暴雨強(qiáng)度公式。它用以反映實(shí)測點(diǎn)雨量資料實(shí)測點(diǎn)雨量資料的暴雨特性的暴雨特性，也是一種地區(qū)性較強(qiáng)的，也是一種地區(qū)性較強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)公式。經(jīng)驗(yàn)公式。 i i時段平均暴雨強(qiáng)度；時段平均暴雨強(qiáng)度； SpSp雨力，相當(dāng)于雨力，相當(dāng)于t=1h t=1h 的平均雨強(qiáng)，的平均雨強(qiáng)，mm/hmm/h； n n降雨遞減系數(shù)，降雨遞減系數(shù)，t1ht1h時時n=n1, 6h t1hn=n1, 6h t1h時時n=n2,n

36、=n2,t6h6h時時n=n3n=n3nptSi 2022-2-1946橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 一、基本概念一、基本概念 暴雨形成洪峰暴雨形成洪峰：小流域的特點(diǎn)是面積小、匯流歷時短，形成洪峰流量小流域的特點(diǎn)是面積小、匯流歷時短，形成洪峰流量最不利情況只是數(shù)小時的短歷時暴雨。因此可假定暴雨強(qiáng)度在最不利情況只是數(shù)小時的短歷時暴雨。因此可假定暴雨強(qiáng)度在全流域內(nèi)分全流域內(nèi)分布均勻布均勻，時空分布變化不大時空分布變化不大，并，并可利用點(diǎn)雨量資料可利用點(diǎn)雨量資料。產(chǎn)生洪峰流量的主要。產(chǎn)生洪峰流量的主要因素是因素是暴雨強(qiáng)度暴雨強(qiáng)度I I與與流域面積流域面積F

37、 F，設(shè)計洪水以，設(shè)計洪水以“峰峰”控制，洪峰流量計算的控制，洪峰流量計算的計算式可寫成：計算式可寫成： K為單位換算系數(shù)水文學(xué)中，Q、i、F的慣用單位有兩類，因此K有兩種取值。2022-2-1947橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 二、推理公式二、推理公式公式基本形式：公式基本形式：FHKQ0pQp頻率為p%的流量（m3/s）K單位換算系數(shù)0.278 頻率為p%的平均凈雨強(qiáng)度（mm/h）F流域面積（km2）0HnptSi 凈雨量的推求：凈雨量的推求：降雨量乘以洪峰徑流系數(shù)，以降雨量乘以洪峰徑流系數(shù)，以表示；表示；降雨量減去雨損（降雨量減去雨損（mm/h

38、mm/h）2022-2-1948橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 二、推理公式二、推理公式公式基本形式公式基本形式：FHKQ0p1 1、水科院公式（、水科院公式（19581958年）年）FS0.278Qnpp洪峰徑流系數(shù)，與流域匯流時間、面積、入滲率，降雨衰減系數(shù)有關(guān)的一參數(shù) K單位換算系數(shù)，取0.278nptSi 2022-2-1949橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 二、推理公式二、推理公式2 2、交通部公路科學(xué)研究所公式（、交通部公路科學(xué)研究所公式（19801980年）年）)F-S 0.278(QnppQp頻

39、率為p%的流量（m3/s）Sp設(shè)計頻率p%的雨力（mm/h），查圖表獲得降雨損失參數(shù)（mm/h）1)S(Kp1F)S(K2p21)IL(K332p4S)IL(K北方地區(qū)：南方地區(qū)：2022-2-1950橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 三、經(jīng)驗(yàn)公式三、經(jīng)驗(yàn)公式公式公式1 1Sp、 F同前；C、3系數(shù)，查表4-3-6。公式2Sp、 、F同前；地貌系數(shù)，查表4-3-5；m、2指數(shù)，查表4-3-5。2FSQmpp3FCSQpp2022-2-1951橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 四、公式使用范圍四、公式使用范圍 交通部

40、制定的推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式：流域面積交通部制定的推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式：流域面積小于小于100km100km2 2的小河溝；的小河溝； 水科院的推理公式：對于水科院的推理公式：對于多雨濕潤地區(qū)多雨濕潤地區(qū)，流域面積一般在，流域面積一般在300km300km2 2至至500km500km2 2以下以下；干旱地區(qū)為干旱地區(qū)為100km100km2 2至至200km200km2 2以下以下。2022-2-1952橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 五、公式的應(yīng)用五、公式的應(yīng)用)F-S 0.278(Qnpp解：1、求雨力SP 查圖4-3-1雨力SP等值線圖（P=1%）以

41、橋涵的地理位置（經(jīng)緯度）查本圖，可線性內(nèi)插。對本圖，可在圖4-3-4 n值分區(qū)圖上獲得大致的經(jīng)緯度經(jīng)度90-100,緯度40。查圖得SP=50mm/s2022-2-1953橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 五、公式的應(yīng)用五、公式的應(yīng)用2、求降雨損失參數(shù)北方：查表4-3-2， K1、11)S(Kp1K1 = 0.651= 0.8207mm/h.165065. 082. 02022-2-1954橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 五、公式的應(yīng)用五、公式的應(yīng)用3、求流域匯流時間北方地區(qū)：L=13Km，I=8，K3和1通過查

42、表4-3-4獲得：甘肅省平原丘陵區(qū)山區(qū)0.960.620.390.710.710.71匯流時間和系數(shù)指數(shù))h(83. 1008. 01362. 071. 01)IL(K32022-2-1955橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 五、公式的應(yīng)用五、公式的應(yīng)用4、求暴雨衰減指數(shù)n 首先由圖4-3-4查n值的分區(qū)，得分區(qū)為類地區(qū)；然后查表4-3-1 1h1h=1.83h =1.83h 6h6h，取，取n n2 2=0.76=0.762022-2-1956橋涵水文設(shè)計洪水流量4.3 4.3 推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式 五、公式的應(yīng)用五、公式的應(yīng)用p31%n0.76S50Q0.278( - )F0.27816.0795409.81m /s1.83)F-S 0.278(QnppSP=50mm/s07mm/h.165065. 082. 0)h(83. 1008. 01362. 071. 0n=0.76F=95km22022-2-1957橋涵水文設(shè)計洪水流量4.4 4.4 橋位斷面設(shè)計流量水位推算橋位斷面設(shè)計流量水位推算 一、橋位斷面設(shè)計流量計算一、橋位斷面設(shè)計流量計算 設(shè)計流量往往是利用水文站觀測資料或洪水調(diào)查資料推設(shè)計流量