工程水文及水利计算-第10讲

工程水文及水利计算门宝辉可再生能源学院提纲第一章绪论第二章水循环及径流形成第三章水文资料的观测、收集与处理第四章水文统计基本知识第五章设计年径流及径流随机模拟（分3讲）第六章由流量资料推求洪水（分3讲）第七章流域产、汇流计算（分4讲）第八章由暴雨资料推求设计洪水（分3讲）第九章水文预报第十章水库兴利调节计算（分2讲）第十一章水电站的水能计算（分2讲）第十二章水库防洪计算（分2讲）第六章目录第六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水总量的推求6-3设计洪水过程线的推求6-4分期设计洪水6-5入库设计洪水6-6设计洪水的地区组成6-3设计洪水过程线的推求设计洪水过程线：具有某一设计标准的洪水过程线。但是，洪水过程线的形状千变万化，且洪水每年发生的时间也不相同，是一种随机过程，目前尚无完善的方法直接从洪水过程线的统计规律求出一定频率的过程线。为了适应工程设计要求，目前仍采用放大典型洪水过程线的方法，使其洪峰流量和时段洪水总量的数值等于设计标准的频率值，即认为所得的过程线是待求的设计洪水过程线。放大典型洪水过程线时，根据工程和流域洪水特性，可选用同频率放大法或同倍比放大法。6-3设计洪水过程线的推求典型洪水过程线是放大的基础，从实测洪水资料中选择典型时，资料要可靠，同时应考虑下列条件：(1)选择峰高量大的洪水过程线，其洪水特征接近于设计条件下的稀遇洪水情况。(2)要求洪水过程线具有一定的代表性，即它的发生季节、地区组成、洪峰次数、峰量关系等能代表本流域上大洪水的特性。1、典型洪水过程线的选择6-3设计洪水过程线的推求(3)从水库防洪安全着眼，选择对工程防洪运用较不利的大洪水典型，如峰型比较集中，主峰靠后的洪水过程。这样求得的防洪库容较大，工程偏于安全。1、典型洪水过程线的选择6-3设计洪水过程线的推求(4)如水库下游有防洪要求,应考虑与下游洪水遭遇的不利典型。一般按上述条件初步选取几个典型，分别放大，并经调洪计算，取其中偏于安全的作为设计洪水过程线的典型。1、典型洪水过程线的选择6-3设计洪水过程线的推求同频率放大法目前采用的典型放大方法有峰量同频率控制方法(简称同频率放大法)和按峰或量同倍比控制方法(简称同倍比放大法)。要求放大后的设计洪水过程线的峰和不同时段(1d、3d、…)的洪量均分别等于设计值。具体做法是先由频率计算求出设计的洪峰值QmP和不同时段的设计洪量值W1P、W3P、W7P、…，并求典型过程线的洪峰QmD，和不同时段的洪量W1D、W3D、W7D、…，然后按洪峰、最大1d洪量、最大3d洪量、…的顺序，采用以下不同倍比值分别将典型过程进行放大。2、典型洪水过程线的放大6-3设计洪水过程线的推求同频率放大法洪峰放大倍比为：最大1d洪量放大倍比为：最大3d洪量中除最大1d外，其余两天的放大倍比为：2、典型洪水过程线的放大6-3设计洪水过程线的推求时段划分视过程线的长度而定，但不宜太多，一般以3段或4段为宜。由于各时段放大倍比不相等，放大后的过程线在时段分界处出现不连续现象，此时可徒手修匀，修匀后仍应保持洪峰和各时段洪量等于设计值。同频率放大法2、典型洪水过程线的放大6-3设计洪水过程线的推求某水库设计标准P＝1％的洪峰和1天、3天、7天洪量，以及典型洪水过程线的洪峰和1天、3天、7天洪量列于下表。要求用分时段同频率放大法，推求P＝1％的设计洪水过程线。解:(1)计算洪峰和各时段洪量的放大倍比。洪量Ｗ［（m3/s）］项目洪峰Ｑm(m3/s)1天３天７天P=1%的设计值2610152528743873典型过程线的相应值181010831895256544.118102610mQK43.1108315251K66.1108318951525287413K49.1189525652874387337K例题【6-4】6-3设计洪水过程线的推求解：(2)将典型洪水过程线的洪峰和不同时段的洪量乘以相应的放大系数，得放大的设计洪水过程线。由于各时段放大倍比值不同，时段分界处出现不连续现象，可徒手修匀的虚线，最后得所求的设计洪水过程线。某水库设计标准P＝1％的洪峰和1天、3天、7天洪量，以及典型洪水过程线的洪峰和1天、3天、7天洪量列于下表。要求用分时段同频率放大法，推求P＝1％的设计洪水过程线。例题【6-4】6-3设计洪水过程线的推求此法是按洪峰或洪量同一个倍比放大典型洪水过程线的各纵坐标值，从而求得设计洪水过程线。因此，此法的关键在于确定以谁为主的放大倍比值。如果以洪峰控制，其放大倍比为：如果以洪量控制，其放大倍比为：同倍比放大法2、典型洪水过程线的放大6-3设计洪水过程线的推求采用同倍比放大时，若放大后洪峰或某时段洪量超过或低于设计很多，且对调洪结果影响较大时，应另选典型。同倍比放大法2、典型洪水过程线的放大6-3设计洪水过程线的推求用同频率放大法求得的洪水过程线，比较符合设计标准，计算成果较少受所选典型不同的影响，但改变了原有典型的雏形，适用于峰量均对水工建筑物防洪安全起控制作用的工程。同倍比放大法计算简便，适用于峰量关系较好的河流，以及防洪安全主要由洪峰或某时段洪量控制的水工建筑物。同频率放大法与同倍比放大法的比较2、典型洪水过程线的放大6-3设计洪水过程线的推求为了水库管理调度运用和施工期防洪的需要，必须计算分期设计洪水。分期设计洪水：是指一年中某个时段所拟定的设计洪水。计算分期设计洪水的方法：是在分析流域洪水季节性规律的基础上，按照设计和管理要求，把整个年内划分为若干个分期，然后在分期的时段内，按年最大值法选样，进行频率计算。6-4分期设计洪水划定分期洪水时，应对设计流域洪水季节性变化规律进行分析，并结合工程的要求来考虑。分析时要了解天气成因在季节上的差异，年内不同时期洪水峰量数值及特性(如均值、变差系数)的变化，全年最大洪水出现在各个季节的情况，以及不同季节洪水过程的形状等。1、洪水季节性变化规律分析和分期划分6-4分期设计洪水同时，可根据本流域的资料，将历年各次洪水以洪峰发生日期或某一定历时最大洪量的中间日期为横坐标，以相应洪水的峰量数值为纵坐标，点绘洪水年内分布图，并描绘平顺的外包线，如有调查的特大洪水，亦应点绘于图上。1、洪水季节性变化规律分析和分期划分6-4分期设计洪水分期的一般原则：尽可能根据不同成因的洪水，把全年划分为若干分期。分期的起讫日期应根据流域洪水的季节变化规律，并考虑设计需要确定。分期不宜太短，一般以不短于1个月为宜。由于洪水出现的偶然性，各年分期洪水的最大值不一定正好在所定的分期内，可能往前或往后错开几天，因此，在用分期年最大选样时，有跨期和不跨期两种选样方法。跨期选样时，为了反映每个分期的洪水特征，跨期选样的日期不宜超过5—10日。1、洪水季节性变化规律分析和分期划分6-4分期设计洪水(1)分期划定后，分期洪水一般在规定时段内，按年最大值法选择。当一次洪水过程位于两个分期时，视其洪峰流量或时段洪量的主要部分位于何期，就作为该期的样本，不作重复选择，这种选取方法称为不跨期选样。(2)分期特大洪水的经验频率计算，应根据调查考证资料，结合实测系列分析，重新论证，合理调整。分期洪水的统计参数计算和配线方法与年最大洪水相同。对施工洪水，由于设计标准较低，当具有较长资料时，一般可由经验频率曲线查取设计值。2、分期设计洪水的计算方法6-4分期设计洪水(3)分期设计洪水过程线仍可按本章第三节所述方法进行计算。但是，施工初期围堰往往以抗御洪峰为主，一般只要求设计洪峰流量；大坝合龙后，则以某个时段的设计洪量为主要控制，故要求设计洪峰和一定时段的设计洪量，如进行调洪，则需要设计洪水过程线。中小型工程的施工设计洪水，一般只需要分期设计洪峰。2、分期设计洪水的计算方法6-4分期设计洪水(4)将各分期洪水的峰、量频率曲线与全年最大洪水的峰量频率曲线画在同一张频率格纸上，检查其相互关系是否合理。如果它们在设计频率范围内发生交叉现象，即稀遇频率的分期洪水大于同频率的全年最大洪水。此时应根据资料情况和洪水的季节性变化规律予以调整。一般来说，由于全年最大洪水在资料系列的代表性、历史洪水的调查考证等方面，均较分期洪水研究更为充分，其成果相对较可靠。调整时一般应以历时较长的洪水频率曲线为准。2、分期设计洪水的计算方法6-4分期设计洪水小结典型洪水过程线的选取原则同频率放大法、以及与同倍比放大法的区别1、设计洪水过程线的推求分期设计洪水的概念分期设计洪水的分期划分分期设计洪水的计算方法2、分期设计洪水