工程水文學(xué)第八章設(shè)計(jì)洪水

工程水文學(xué)第八章設(shè)計(jì)洪水第一頁，共六十四頁，2022年，8月28日水庫第二頁，共六十四頁，2022年，8月28日排水渠第三頁，共六十四頁，2022年，8月28日水閘第四頁，共六十四頁，2022年，8月28日滯蓄洪區(qū)第五頁，共六十四頁，2022年，8月28日堤防第六頁，共六十四頁，2022年，8月28日第七頁，共六十四頁，2022年，8月28日②第八頁，共六十四頁，2022年，8月28日第九頁，共六十四頁，2022年，8月28日第十頁，共六十四頁，2022年，8月28日

符合設(shè)計(jì)頻率，并用于防洪工程設(shè)計(jì)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)洪水。8.1.2設(shè)計(jì)洪水第十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日

由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水由雨量資料推求設(shè)計(jì)洪水缺乏實(shí)測資料推求設(shè)計(jì)洪水由氣象資料推求設(shè)計(jì)洪水8.1.3設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法第十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水：先求符合一定頻率的設(shè)計(jì)洪峰流量和時(shí)段設(shè)計(jì)洪量,然后通過典型縮放法構(gòu)成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)洪水過程線。

由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水：假定暴雨與對應(yīng)的洪水同頻率,先推求設(shè)計(jì)暴雨,經(jīng)流域產(chǎn)流計(jì)算與匯流計(jì)算,最后求得設(shè)計(jì)洪水。第十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日缺乏實(shí)測資料推求設(shè)計(jì)洪水：如工程所在流域暴雨及洪水資料均缺乏，可利用鄰近地區(qū)的實(shí)測或調(diào)查暴雨洪水資料進(jìn)行地區(qū)綜合分析，制成圖表或手冊，供無資料流域查算設(shè)計(jì)暴雨、推算設(shè)計(jì)洪水。

由氣象資料推求設(shè)計(jì)洪水：根據(jù)天氣形勢和風(fēng)速、露點(diǎn)、降水等氣象資料,分析和推求可能最大暴雨(PMP),然后經(jīng)流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算求出可能最大洪水(PMF)。

第十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日

洪水資料的分析處理包括樣本選擇、資料審查、歷史洪水的調(diào)查和考證。

8.2洪水資料的分析處理第十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日洪水或暴雨資料選樣的原則,應(yīng)滿足獨(dú)立隨機(jī)選樣的要求,并符合防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的含義。而每年有多個(gè)洪峰、時(shí)段洪量或時(shí)段雨量,國內(nèi)外常見的有四種選擇方法。

年最大值法、一年多次法、年超大值法、超定量法。8.2.1頻率計(jì)算中的選樣方法第十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日（１）年最大值選樣法（年頻率）

每年只選一個(gè)最大的量值,如年最大洪峰流量,年最大一天洪量,年最大三小時(shí)連續(xù)降雨量等等。這樣,若有ｎ年實(shí)測資料就可以選出ｎ個(gè)年最大值組成一個(gè)ｎ年系列,作為頻率計(jì)算的樣本。特點(diǎn)：年最大值法一般適用于設(shè)計(jì)頻率較小的情況,如江河上的水利工程設(shè)計(jì)。

第十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日第十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日（2）一年多次選樣法（次頻率）

一年多次法是每年選出最大Ｋ個(gè)數(shù)值,因而ｎ年資料可以選出Ｋｎ個(gè)值組成一個(gè)樣本。第十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日（3）年超大值法（次頻率）

從ｎ年資料中選出最大ｎ個(gè)值組成一個(gè)樣本系列。

（4）超定量法（次頻率）

這一方法首先確定最低選擇數(shù)值,然后把ｎ年資料大于這一選擇數(shù)值的Ｍ個(gè)值選入,組成一個(gè)樣本。這一選樣方法在我國城市排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛。

第二十頁，共六十四頁，2022年，8月28日資料的可靠性、一致性、代表性。8.2.2洪水資料的審查和分析第二十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日

（1）資料可靠性的審查與改正

資料的可靠性是指資料的正確與否，要從流量資料的測驗(yàn)方法、水位流量關(guān)系、整編精度和水量平衡等方面進(jìn)行檢查。第二十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日

（2）資料一致性的審查與還原

資料系列的一致性是指產(chǎn)生資料系列的條件要一致，就是說組成該系列的流量資料，都是在同樣的氣候條件、同樣的下墊面條件和同一測流斷面條件下獲得的。因氣候條件變化緩慢，故主要從人類活動影響和下墊面的改變來審查。若不能滿足一致性要求，則需進(jìn)行一致還原。

第二十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日（3）資料代表性的審查與插補(bǔ)延長

洪水系列的代表性，是指該洪水樣本的頻率分布與其總體概率分布的接近程度，如接近程度較高，則系列的代表性較好，頻率分析成果的精度較高，反之較低。第二十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日

樣本對總體代表性的高低，可通過對二者統(tǒng)計(jì)參數(shù)的比較加以判斷。但總體分布是未知的，無法直接進(jìn)行對比，人們只能根據(jù)對洪水規(guī)律的認(rèn)識，與更長的相關(guān)系列對比，進(jìn)行合理性分析與判斷。

一般要求洪水系列n〉30年,并有特大洪水加入。第二十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日8.2.3歷史洪水的調(diào)查與考證8.2.3.1洪水調(diào)查的意義第二十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日第二十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日

1.特大洪水：比系列中一般洪水大得多的洪水，并且可以通過洪水調(diào)查確定其量值大小和重現(xiàn)期。特大洪水可以是實(shí)測系列中的洪水，也可以是在實(shí)測期外的歷史洪水。第二十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日特大洪水的判斷：判斷大洪水資料是否屬于特大值，一般可以從經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)偏離頻率曲線的程度、模比系數(shù)K的大小、洪水的量級在地區(qū)是否突出、洪水的重現(xiàn)期等方面來判斷。第二十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日特大洪水加入時(shí)頻率計(jì)算洪水特大值：對于已有的ｎ年實(shí)測洪水系列。若經(jīng)調(diào)查考證得到Ｎ（Ｎ>>ｎ）年內(nèi)的最大α次洪水,則這α次洪水稱特大洪水,Ｎ是調(diào)查考證期。Ｎ用作為計(jì)算特大洪水經(jīng)驗(yàn)頻率的依據(jù)。第三十頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日

8.3設(shè)計(jì)洪峰流量及設(shè)計(jì)洪量的推求8.3.1連序和不連序樣本系列第三十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日8.3.2不連序樣本系列經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算第三十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日【算例】某河某站具有1955－1982年間共26年實(shí)測洪峰流量資料，推求1000年、100年、20年一遇洪峰流量。

1、特大洪水重現(xiàn)期考證

調(diào)查考證得1890年最大洪峰流量18000m3/s為1890－1982年間最大，其重現(xiàn)期：

N=1982－1890＋1＝93年第四十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日2、配線法估計(jì)統(tǒng)計(jì)參數(shù)特大洪峰頻率:

實(shí)測資料洪峰流量頻率（獨(dú)立系列法）：

第四十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日第四十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日3．查算設(shè)計(jì)洪峰流量Q0.1%＝22800m3/s；

Q1%＝17100m3/s；Q5%＝13100m3/s頻率配線的結(jié)果:Cv=0.35Cs=5Cv第四十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日合理性檢查

設(shè)計(jì)值的統(tǒng)計(jì)參數(shù)與歷時(shí)之間的關(guān)系：歷時(shí)越大，洪量均值越大；對于調(diào)蓄作用小少的河流，Cv隨歷時(shí)增加而減小。下游及干支流洪水的關(guān)系合理性分析：自上游向下游，峰量均值遞增，Cv遞減。與暴雨頻率分析成果比較：洪水的徑流一般小于相應(yīng)天數(shù)的暴雨深。各種歷時(shí)的洪量頻率曲線在使用范圍內(nèi)不應(yīng)交叉第五十頁，共六十四頁，2022年，8月28日四、設(shè)計(jì)洪水過程線推求

1、選擇典型洪水過程線；2、對典型洪水過程線進(jìn)行縮放，得出設(shè)計(jì)洪水過程線。第五十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日選擇典型過程

選擇典型洪水的原則：（1）洪水峰高量大:洪水特性比較接近設(shè)計(jì)條件。（2）洪水的特性具有代表性:發(fā)生季節(jié)、地區(qū)組成、洪峰次數(shù)、洪水歷時(shí)、峰量關(guān)系、主峰位置代表流域大洪水一般特性。（3）洪量集中、洪峰偏后:洪水過程對工程不利。第五十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日同倍比縮放法

同倍比法采用按同一倍比對典型洪水過程線的縱標(biāo)值（流量值）進(jìn)行縮放來推求設(shè)計(jì)洪水過程線?？s放倍比:同倍比法保證得出的設(shè)計(jì)洪峰或洪量符合設(shè)計(jì)頻率。

第五十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日Qp(t)＝kQd（t）

按3d洪量放大按洪峰放大按1d洪量放大第五十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日同頻率縮放法

按不同歷時(shí)采用不同倍比對典型洪水過程線的縱標(biāo)值進(jìn)行縮放，得出的設(shè)計(jì)洪峰及不同歷時(shí)設(shè)計(jì)洪量均符合設(shè)計(jì)頻率。

洪峰縮放倍比：

洪量縮放倍比：

第五十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日推求設(shè)計(jì)洪水過程線

Qp

(t)

＝kiQD（t）

在縮放后流量過程線時(shí)段交界面上，由于縮放倍比的差別，流量過程線不連續(xù)，需加以修正。修正的原則是：修正后各時(shí)段洪量滿足設(shè)計(jì)值。

第五十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日同倍比法和同頻率法適用條件

同倍比放大法推求設(shè)計(jì)洪水過程一般只能使峰或某一控制時(shí)段的量符合設(shè)計(jì)要求。按峰放大時(shí)，適用于以峰為控制的水利工程，如橋涵、提防工程等；按量放大時(shí)，適用于調(diào)節(jié)性能很好的大型水利工程。同頻率放大法推求設(shè)計(jì)洪水過程線的最大特點(diǎn)是洪峰和各時(shí)段洪量均符合同一設(shè)計(jì)頻率，該法適用于峰，量均起重要作用的水利工程。第五十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日同倍比法和同頻率法優(yōu)缺點(diǎn)典型洪水放大有同倍比法和同頻率法兩種。同倍比法又有按洪峰倍比和按某歷時(shí)洪量的倍比之分，該方法簡單，計(jì)算工作量?。捶宸糯蠛桶戳糠糯蠼Y(jié)果不同，按峰放大，放大后的洪峰等于設(shè)計(jì)洪峰，但洪量就不一定等于設(shè)計(jì)洪量。同頻率法能使放大后的過程線，洪峰等于設(shè)計(jì)洪峰，各歷時(shí)洪量都等于相應(yīng)的設(shè)計(jì)洪量，但計(jì)算工作量較大。如控制時(shí)段過多，放大后的洪水過程線變形較大。第五十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日【算例】已知某水庫設(shè)計(jì)和典型洪峰、洪量資料，采用同頻率法推求p＝1％設(shè)計(jì)洪水過程線。第六十頁，共六十四頁，2022年，8月28日1、推求各時(shí)段放大倍比

k0＝3530/1620＝2.18

k1＝42600/20290＝2.10

k3－1＝（72400－42600）/（31250－20290）＝2.72

k7－3＝（117600－72400）/（57620－31250）＝1.71第六十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第六十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日年最大值法選樣

可靠性、一致性、代表性審查

峰、量頻率計(jì)算

安全修正值

設(shè)計(jì)洪峰和設(shè)計(jì)洪量

成果合理性檢驗(yàn)

選