1、工程水文及水利計(jì)算,提 綱,第一章 緒論 第二章 氣象與水文 第三章 水文觀測(cè)及其資料收集 第四章 水文統(tǒng)計(jì)基本原理與方法 第五章 年徑流分析與計(jì)算 第六章 水文過程隨機(jī)模擬 第七章 由流量資料推求洪水 第八章 流域產(chǎn)匯流計(jì)算 第九章 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水 第十章 河流泥沙計(jì)算 第十一章 水文預(yù)報(bào) 第十二章 水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算 第十三章 水庫防洪計(jì)算 第十四章 水庫調(diào)度,第七章 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水,7-1 概述 7-2 設(shè)計(jì)洪峰流量及設(shè)計(jì)洪水總量的推求 7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求 7-4 分期設(shè)計(jì)洪水 7-5 入庫設(shè)計(jì)洪水 7-6 設(shè)計(jì)洪水的地區(qū)組成,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,設(shè)計(jì)洪

2、水過程線：具有某一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水過程線。,但是，洪水過程線的形狀千變?nèi)f化，且洪水每年發(fā)生的時(shí)間也不相同，是一種隨機(jī)過程，目前尚無完善的方法直接從洪水過程線的統(tǒng)計(jì)規(guī)律求出一定頻率的過程線。,為了適應(yīng)工程設(shè)計(jì)要求，目前仍采用放大典型洪水過程線的方法，使其洪峰流量和時(shí)段洪水總量的數(shù)值等于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的頻率值，即認(rèn)為所得的過程線是待求的設(shè)計(jì)洪水過程線。,放大典型洪水過程線時(shí)，根據(jù)工程和流域洪水特性，可選用同頻率放大法或同倍比放大法。,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,典型洪水過程線是放大的基礎(chǔ)，從實(shí)測(cè)洪水資料中選擇典型時(shí)，資料要可靠，同時(shí)應(yīng)考慮下列條件：,(1)選擇峰高量大的洪水過程線，其洪水特征接近于設(shè)計(jì)條

3、件下的稀遇洪水情況。,(2)要求洪水過程線具有一定的代表性，即它的發(fā)生季節(jié)、地區(qū)組成、洪峰次數(shù)、峰量關(guān)系等能代表本流域上大洪水的特性。,1、典型洪水過程線的選擇,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,(3)從水庫防洪安全著眼，選擇對(duì)工程防洪運(yùn)用較不利的大洪水典型，如峰型比較集中，主峰靠后的洪水過程。這樣求得的防洪庫容較大，工程偏于安全。,1、典型洪水過程線的選擇,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,(4)如水庫下游有防洪要求,應(yīng)考慮與下游洪水遭遇的不利典型。,一般按上述條件初步選取幾個(gè)典型，分別放大，并經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，取其中偏于安全的作為設(shè)計(jì)洪水過程線的典型。,1、典型洪水過程線的選擇,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的

4、推求,同頻率放大法,目前采用的典型放大方法有峰量同頻率控制方法(簡(jiǎn)稱同頻率放大法)和按峰或量同倍比控制方法(簡(jiǎn)稱同倍比放大法)。,要求放大后的設(shè)計(jì)洪水過程線的峰和不同時(shí)段(1d、3d、)的洪量均分別等于設(shè)計(jì)值。即放大后的過程線，其洪峰流量和各時(shí)段的洪量都符合同一設(shè)計(jì)頻率，這種放大法稱為同頻率放大法。 具體做法是先由頻率計(jì)算求出設(shè)計(jì)的洪峰值QmP和不同時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量值W1P、W3P、W7P、，并求典型過程線的洪峰QmD，和不同時(shí)段的洪量W1D、W3D、W7D 、，然后按洪峰、最大1d洪量、最大3d洪量、的順序，采用以下不同倍比值分別將典型過程進(jìn)行放大。,2、典型洪水過程線的放大,7-3 設(shè)計(jì)洪水

5、過程線的推求,同頻率放大法,洪峰放大倍比為：,最大1d洪量放大倍比為：,最大3d洪量中除最大1d外，其余兩天的放大倍比為：,2、典型洪水過程線的放大,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,時(shí)段劃分視過程線的長度而定，但不宜太多，一般以3段或4段為宜。由于各時(shí)段放大倍比不相等，放大后的過程線在時(shí)段分界處出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，此時(shí)可徒手修勻，修勻后仍應(yīng)保持洪峰和各時(shí)段洪量等于設(shè)計(jì)值。,同頻率放大法,2、典型洪水過程線的放大,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,某水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)P1的洪峰和1天、3天、7天洪量，以及典型洪水過程線的洪峰和1天、3天、7天洪量列于下表。要求用分時(shí)段同頻率放大法，推求P1的設(shè)計(jì)洪水過程線。,解

6、: (1)計(jì)算洪峰和各時(shí)段洪量的放大倍比。,例題【6-4】,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,解： (2)將典型洪水過程線的洪峰和不同時(shí)段的洪量乘以相應(yīng)的放大系數(shù)，得放大的設(shè)計(jì)洪水過程線。由于各時(shí)段放大倍比值不同，時(shí)段分界處出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，可徒手修勻的虛線，最后得所求的設(shè)計(jì)洪水過程線。,某水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)P1的洪峰和1天、3天、7天洪量，以及典型洪水過程線的洪峰和1天、3天、7天洪量列于下表。要求用分時(shí)段同頻率放大法，推求P1的設(shè)計(jì)洪水過程線。,例題【6-4】,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,此法是按洪峰或洪量同一個(gè)倍比放大典型洪水過程線的各縱坐標(biāo)值，從而求得設(shè)計(jì)洪水過程線。因此，此法的關(guān)鍵在于確定以誰

7、為主的放大倍比值。,如果以洪峰控制，其放大倍比為：,如果以洪量控制，其放大倍比為：,同倍比放大法,2、典型洪水過程線的放大,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,采用同倍比放大時(shí)，若放大后洪峰或某時(shí)段洪量超過或低于設(shè)計(jì)很多，且對(duì)調(diào)洪結(jié)果影響較大時(shí)，應(yīng)另選典型。,同倍比放大法,2、典型洪水過程線的放大,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,用同頻率放大法求得的洪水過程線，比較符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算成果較少受所選典型不同的影響，但改變了原有典型的雛形，適用于峰量均對(duì)水工建筑物防洪安全起控制作用的工程。,同倍比放大法計(jì)算簡(jiǎn)便，適用于峰量關(guān)系較好的河流，以及防洪安全主要由洪峰或某時(shí)段洪量控制的水工建筑物。,同頻率放大法與

8、同倍比放大法的比較,2、典型洪水過程線的放大,7-3 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求,為了水庫管理調(diào)度運(yùn)用和施工期防洪的需要，必須計(jì)算分期設(shè)計(jì)洪水。,分期設(shè)計(jì)洪水：是指一年中某個(gè)時(shí)段所擬定的設(shè)計(jì)洪水。,計(jì)算分期設(shè)計(jì)洪水的方法：是在分析流域洪水季節(jié)性規(guī)律的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計(jì)和管理要求，把整個(gè)年內(nèi)劃分為若干個(gè)分期，然后在分期的時(shí)段內(nèi)，按年最大值法選樣，進(jìn)行頻率計(jì)算。,7-4 分期設(shè)計(jì)洪水,劃定分期洪水時(shí)，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)流域洪水季節(jié)性變化規(guī)律進(jìn)行分析，并結(jié)合工程的要求來考慮。分析時(shí)要了解天氣成因在季節(jié)上的差異，年內(nèi)不同時(shí)期洪水峰量數(shù)值及特性(如均值、變差系數(shù))的變化，全年最大洪水出現(xiàn)在各個(gè)季節(jié)的情況，以及不同季節(jié)洪水

9、過程的形狀等。,1、洪水季節(jié)性變化規(guī)律分析和分期劃分,7-4 分期設(shè)計(jì)洪水,同時(shí)，可根據(jù)本流域的資料，將歷年各次洪水以洪峰發(fā)生日期或某一定歷時(shí)最大洪量的中間日期為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)洪水的峰量數(shù)值為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪洪水年內(nèi)分布圖，并描繪平順的外包線，如有調(diào)查的特大洪水，亦應(yīng)點(diǎn)繪于圖上。,1、洪水季節(jié)性變化規(guī)律分析和分期劃分,7-4 分期設(shè)計(jì)洪水,分期的一般原則：盡可能根據(jù)不同成因的洪水，把全年劃分為若干分期。,分期的起訖日期應(yīng)根據(jù)流域洪水的季節(jié)變化規(guī)律，并考慮設(shè)計(jì)需要確定。分期不宜太短，一般以不短于1個(gè)月為宜。由于洪水出現(xiàn)的偶然性，各年分期洪水的最大值不一定正好在所定的分期內(nèi)，可能往前或往后錯(cuò)開幾天，因

10、此，在用分期年最大選樣時(shí)，有跨期和不跨期兩種選樣方法。跨期選樣時(shí)，為了反映每個(gè)分期的洪水特征，跨期選樣的日期不宜超過510日。,1、洪水季節(jié)性變化規(guī)律分析和分期劃分,7-4 分期設(shè)計(jì)洪水,(1)分期劃定后，分期洪水一般在規(guī)定時(shí)段內(nèi)，按年最大值法選擇。當(dāng)一次洪水過程位于兩個(gè)分期時(shí)，視其洪峰流量或時(shí)段洪量的主要部分位于何期，就作為該期的樣本，不作重復(fù)選擇，這種選取方法稱為不跨期選樣。,(2)分期特大洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算，應(yīng)根據(jù)調(diào)查考證資料，結(jié)合實(shí)測(cè)系列分析，重新論證，合理調(diào)整。 分期洪水的統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算和配線方法與年最大洪水相同。對(duì)施工洪水，由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，當(dāng)具有較長資料時(shí)，一般可由經(jīng)驗(yàn)頻率曲線查取

11、設(shè)計(jì)值。,2、分期設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法,7-4 分期設(shè)計(jì)洪水,(3)分期設(shè)計(jì)洪水過程線仍可按本章第三節(jié)所述方法進(jìn)行計(jì)算。 但是，施工初期圍堰往往以抗御洪峰為主，一般只要求設(shè)計(jì)洪峰流量；大壩合龍后，則以某個(gè)時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量為主要控制，故要求設(shè)計(jì)洪峰和一定時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量，如進(jìn)行調(diào)洪，則需要設(shè)計(jì)洪水過程線。 中小型工程的施工設(shè)計(jì)洪水，一般只需要分期設(shè)計(jì)洪峰。,2、分期設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法,7-4 分期設(shè)計(jì)洪水,(4)將各分期洪水的峰、量頻率曲線與全年最大洪水的峰量頻率曲線畫在同一張頻率格紙上，檢查其相互關(guān)系是否合理。 如果它們?cè)谠O(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)發(fā)生交叉現(xiàn)象，即稀遇頻率的分期洪水大于同頻率的全年最大洪水。此時(shí)應(yīng)根據(jù)資料情況和洪水的季節(jié)性變化規(guī)律予以調(diào)整。,一般來說，由于全年最大洪水在資料系列的代表性