水文分析计算-设计暴雨分析计算

第四章暴雨分析计算概述（1）流量资料较短时，直接推求设计洪水有困难（2）直接法和间接法相互检验（3）暴雨资料相对较长，受人类影响较小,间接法有其优势。推求设计洪水间接法第一节暴雨特性分析一、大暴雨形成1、雨量等级的划分24小时雨量（mm）〈0.10.1~1010~2525~5050~100100~200〉200等级微量小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨2、形成条件（1）充分的水汽条件（供应不断）（2）强烈的上升运动（对流、地形抬升）（3）较长的降水持续时间二、暴雨的时空分布1、时间分布降雨强度i~~t时程分配曲线(柱状图)以Δt为时段的雨强反映时程上分布的集中程度做法：中心点（编号1）f1=0，Xf1=113等值线（编号2）：f2=200，Df2-1=200，XDf2-1=（113+100）/2=107Xf2=（XDf2-1*Df1-2+Xf1*f1）/f2=107等值线（编号3）：f3=480，Df3-2=280，XDf3-2=（100+80）/2=90Xf3=（XDf3-2*Df3-2+Xf2*f2）/f3=97等值线（编号4）：f4=700，Df4-3=220，XDf4-3=（80+60）/2=70Xf4=（XDf4-3*Df4-3+Xf3*f3）/f4=89fi~第i条等值线面积（KM2）Xfi~~雨量深（mm）编号1234面积fi0200480700雨量Xfi1131008060求：不同等值线包围面积平均雨量线的陡缓，表明降雨空间分布的均匀程度移用于无资料地区第二节、点暴雨频率计算研究点暴雨的原因：（1）在小流域，以点代面（2）在中等流域，仅有中心点雨量X0，P，则通过点面关系转换，得Xf，P。一、方法（一）统计选样（1）选样方法年最大值法：适用于所有水利工程。（资料条件较好）年多次法：一年多次。（资料系列较短）超定量法：规定一个门限值，从历史资料中挑出大于该门限值的所有样本。主要用于城市排水工程及资料系列较短。（2）选样时段一般以日为界大中流域：T=1、3、7、15、30d小流域：T<1d，T=1、3、6…24h（二）插补展延（1）直接移用邻近站的雨量条件：地形差别不大（2）移用区域的平均值主要是对发生一般暴雨的年份而言。即流域内本年份未发生特大暴雨的情况。（3）用等值线插补主要是对发生特大暴雨的年份，且要求站点较多，则可以绘制特大暴雨等值线图，由此进行插补。（4）移置改正条件：两站的地形，下垫面条件有差异。A）均值改正XB=XA*（EXB/EXA）B）方差比改正XB=EXB+（XA-EXA）*sB/sA（5）利用雨量~~洪峰（量）关系插补条件：两者关系较好，可由实测或调查的Q去推X。（三）频率计算－－适线法地区Cv>0.6地区Cv<0.45地区一般地区Cs/Cv3.04.03.52、单站成果在区域上协调与所在区域或邻近地区观测的特大暴雨资料及设计成果对比，量级上应协调一致。Cv~D关系一般为铃形分布：较小和较长D---Cv小中间历时---Cv大干旱区：Cvmax~D<1h中部地区：Cvmax~D＝6h沿海地区：Cvmax~D1d二、地区综合法推求点暴雨频率曲线将区域其它站信息用于单站分析1、统计参数等值线图法EX、CV、CS等值线Xp=EX(1+CvΦ)2、分区综合法条件：分区内各站来自同一总体，分区要求在一个经纬度内（符合气候条件、地形条件基本相似）。做法：1）将各站的经验点据点到一张图上(3)指标暴雨法（index-rainfall）假设：气候一致区内各站暴雨的模比系数（变量）同分布；（各站均值不同，但Cv，Cs/Cv相同。）模比系数变量，第i站样本系列，第四节面暴雨量频率计算资料充分：根据面（平均）雨量系列直接计算。一、设计面雨量的直接计算选样---插补展延---三性审查---频率分析---合理性检查二、设计面雨量的间接计算（一）定点定面点面关系1、X0~~Xf关系条件：有相应的资料2、Xf/X0~~f关系条件：适用于本流域除中心点外无其他资料。做法：1）在邻近地区找有资料流域（资料充分）。2）做邻近流域的Xf/X0~~f关系作法：a.绕中心点做同心圆（正方形）b.统计同心圆面积f，面平均雨量Xf，中心点雨量X0c.得若干（Xf/X0，f）点，综合出一条地区上的Xf/X0~~f线。3）将Xf/X0~~f关系应用于设计流域。可由设计流域面积F查出（Xf/X0）F，则XF，P=X0，P*（Xf/X0）F（三）存在的问（1）点面关系对大、中流域一般较弱，因此不易采用;（2）定点定面关系未考虑到暴雨的地区分布特性;（3）运用时，仅考虑流域F大小，未考虑形状影响，无法修正;（4）用动点动面代替定点定面时，假设不易满足;（5）尽量使用直接法计算。（二）动点动面点面关系做法：1）做每场雨的等值线图2）对第i场雨做Xf/X0~~f关系i=1、2…（场数）3）n场雨综合，取上外包线（较安全）第五节、设计暴雨时空分布计算一、设计暴雨的时程分配选典型：洪水选峰高、量峰偏后，暴雨选量大、强度大、雨峰偏后。控制时段：长时段：1d、3d、7d、15d等短时段：1h、3h、6h等时程分配：不同控制时段之间为同频率某流域百年一遇各种时段设计暴雨暴雨日程分配暴雨典型示意30336552730340算例：二、设计暴雨的空间分配方法：典型暴雨图法、同频率控制法BA计算目标：A断面以上B断面以上区间A~B设计暴雨（1）典型暴雨图法计算典型暴雨中，B以上、A~B区间面雨量各占A以上流域面雨量的比例：KB、KA~B；BA（2）同频率控制法A及A~B区间同频率，B以上相应；根据水量平衡：一、一般流程历年降雨资料X（t）输入设计暴雨计算设计暴雨Xp（t）流域产流汇流方案设计洪水Qp（t）输出第7节由设计暴雨推求设计洪水Qp(t)Xp(t)雨洪同频二、产汇流计算方法三、设计前期雨量Pa计算（1）取Pa=Im（土壤最大缺水量）,适用于湿润地区。产流汇流单位线：用于地表净雨简化法：用于地下净雨（如概化三角形法）降雨径流关系模型方法（如新安江模型）（3）同频率法在暴雨频率计算求得XP的同时计算（x+Pa）PX则：Pa=(X+Pa)P—XP当得出的Pa值大于Im时，取Pa=Im三、设计暴雨推求设计洪水算例某中型水库来水面积为341Km2，为了防洪复核，根据雨洪资料的条件，拟采用暴雨资料来推求P=2%的设计洪水。1、设计暴雨计算最大1日:EX=110mm，CV=0.58，CS=3.5CV点面折减系数=0.922、设计暴雨时程分配及净雨划分时段序号（Dt=6h）1234合计占最大1天分配百分比1163179100设计面暴雨量（mm）29.9171.346.224.6272设计净雨量（mm）7.9171.346.224.6250地面净雨量（mm）5.5162.337.215.6220.6地下净雨量（mm）2.49.09.09.029.43、设计洪水过程线的推求地面径流过程：单位线推流地下径流过程：概化为等腰三角形出流:底宽Tg＝2Ts地下径流总量(Wg)＝地下净雨量（hg）*流域面积（F）=29.4mm*341km2=1000*104m3地下径流洪峰Qm,g＝2Wg/Tg=2*1000*104m3/(2*13*6*3600)=35.6(m3/s)地表地下叠加