由流量资料推求设计洪水

第六章由流量资料推求设计洪水第一节概述第二节设计洪峰及设计洪量推求第三节设计洪水过程线推求第一节概述一、设计洪水和设计标准1、基本工程蓄洪滞洪工程：湖泊、库、分滞洪区挡水防潮工程：闸、坝、堤防、防洪墙排水泄洪工程：河道、排水渠、管道、泵站伴水工程：桥梁、码头、沿河建筑2、设计标准（防洪标准）工程设计运营期内遭受洪水破坏的概率。用洪水发生的频率或重现期来定义。设计洪水符合设计频率并用于工程设计的一次洪水。标准：过大，安全，但投资高过小，省钱，但不安全，风险大1978年SDJ12-78《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》1994年GB50201-94《防洪标准》——强制性国家标准设计洪水与校核洪水工程：正常运用、非常运用设计洪水：按正常运用洪水标准算出的洪水，决定工程的设计洪水位，设计泄洪流量。校核洪水：发生比设计洪水更大的洪水时，选定一个非常运用洪水标准算出的洪水。校核洪水标准设计洪水标准变化幅度：可自行掌握，若需突破上下限，需报批。任务：三个要素设计洪峰流量Qm,p不同时段设计洪量WD,p设计洪水过程线Qp~t二、设计洪水的计算方法由流量资料推求设计洪水由雨量资料推求设计洪水由气象资料推求设计洪水由流量资料推求设计洪水：先求符合一定频率的设计洪峰流量和时段设计洪量,然后通过典型缩放法构成一个完整的设计洪水过程线。由暴雨资料推求设计洪水：假定暴雨与对应的洪水同频率,先推求设计暴雨,经流域产流计算与汇流计算,最后求得设计洪水。由气象资料推求设计洪水：根据天气形势和风速、露点、降水等气象资料,分析和推求可能最大暴雨,然后经流域产流与汇流计算求出可能最大洪水洪水或暴雨资料选样的原则,应满足独立随机选样的要求,并符合防洪设计标准的含义。而每年有多个洪峰、时段洪量、时段雨量,国内外常见的有四种选择方法。年最大值法一年多次法年超大值法超定量法三、频率计算中的选样方法（１）年最大值选样法每年只选一个最大的量值,如年最大洪峰流量,年最大一天洪量,年最大三小时连续降雨量等等。这样,若有ｎ年实测资料就可以选出ｎ个年最大值组成一个ｎ年系列,作为频率计算的样本。年最大值法一般适用于设计频率较小的情况,如江河上的水利工程设计。（2）一年多次选样法一年多次法是每年选出最大Ｋ个数值,因而ｎ年资料可以选出Ｋｎ个值组成一个样本。（3）年超大值法从ｎ年资料中选出最大ｎ个值组成一个样本系列。（4）超定量法这一方法首先确定最低选择数值,然后把ｎ年资料大于这一选择数值的Ｍ个值选入,组成一个样本。这一选样方法在我国城市排水设计中应用较为广泛。可靠性、一致性、代表性审查年最大值法选样峰、量频率计算特大洪水处理安全修正值设计洪峰和设计洪量选择典型洪水同倍比或同频率缩放设计洪水过程线成果合理性检验由流量资料推求设计洪水框图第二节设计洪峰和设计洪量计算洪水系列：连序系列——无特大洪水不连序系列——含特大洪水特大洪水：实测系列和调查到的历史洪水中，比一般洪水大得多的稀遇洪水。1、连序样本频率计算1,2m1nnmPm２．特大洪水加入时频率计算洪水特大值：对于已有的ｎ年实测洪水系列。若经调查考证得到Ｎ（Ｎｎ）年内的最大α次洪水,则这α次洪水称特大洪水,Ｎ是调查考证期。Ｎ用作为计算特大洪水经验频率的依据。特大洪水可以是实测系列中的（L个）洪水,也可以是调查的历史洪水实测期、调查期、文献考证期实测期：从有实测洪水资料年份开始至今的时期。调查期：在实地调查到若干可以定量的历史大洪水的时期。文献考证期：从具有连续可靠文献记载历史大洪水的时期。（此历史洪水，一般只能确定等级及发生次数，而不能定量）。（1）独立系列法：认为两个样本来自同一总体，把两样本的点据点绘在同一张图上，适线确定总体的分布曲线。（2）统一系列法：a个历史大洪水与n个实测一般洪水共同组成一个N年的样本。经验频率计算1,21MNMPM＝nmnmPm2,11＝nlllmlnlmPPPm,,2,11)1(＝特大值频率：独立系列法一般样本频率：统一系列法一般样本频率：适线过程中注意点1、尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群中心2、侧重考虑上中部分的较大洪水点据【算例】某河某站具有1955－1982年间共26年实测洪峰流量资料，推求1000年、100年、20年一遇洪峰流量。1、特大洪水重现期考证调查考证得1890年最大洪峰流量18000m3/s为1890－1982年间最大，其重现期N=1982－1890＋1＝93年2、配线法估计统计参数特大洪峰频率:%1.119311＝＋＝NMP,n,mnmPm211＝实测资料洪峰流量频率（独立系列法）：3、查算设计洪峰流量Q0.1%＝22800m3/s；Q1%＝17100m3/s；Q5%＝13100m3/s＝7738m3/s；Cv＝0.35；Cs＝1.75Q频率配线结果:合理性检查设计值的统计参数与历时之间的关系：历时越大，洪量均值越大；Cv一般随历时增加而减小。下游及干支流洪水的关系合理性分析：自上游向下游，峰量均值递增，Cv递减。与暴雨频率分析成果比较：洪水的径流一般小于相应天数的暴雨深。各种历时的洪量频率曲线在使用范围内不应交叉第三节设计洪水过程线推求1、选择典型洪水过程线；2、对典型洪水过程线进行缩放，得出设计洪水过程线。1、选择典型过程选择典型洪水的原则：（1）洪水峰高量大：洪水特性比较接近设计条件。（2）洪水的特性具有代表性：发生季节、地区组成、洪峰次数、洪水历时、峰量关系、主峰位置代表流域大洪水一般特性。（3）洪量集中、洪峰偏后:洪水过程对工程不利。2、同倍比缩放法同倍比法采用按同一倍比对典型洪水过程线的纵标值（流量值）进行缩放来推求设计洪水过程线。缩放倍比:mdmpQQkTDTPWWk或同倍比法保证得出的设计洪峰或洪量符合设计频率。Qp(t)＝kQD（t）按3d洪量放大按洪峰放大按1d洪量放大QP(m3/s)3、同频率缩放法按不同历时采用不同倍比对典型洪水过程线的纵标值进行缩放，得出的设计洪峰及不同历时设计洪量均符合设计频率。洪峰缩放倍比：洪量缩放倍比：mdmpQQk0DTDTpTpTTTiiiiii推求设计洪水过程线Qp(t)＝k0QD（t）Qp(t)＝QD（t）t（ti-1，ti）在缩放后流量过程线时段交界面上，由于缩放倍比的差别，流量过程线不连续，需加以修正。修正的原则是：修正后各时段洪量满足设计值。1iiTTk【算例】已知某水库设计和典型洪峰、洪量资料，采用同频率法推求p＝1％设计洪水过程线。洪量（m3/sh）项目洪峰（m3/s）一天三天七天设计值（P=1％）35304260072400117600典型值1620202903125057620起迄日期21日9：4021日8：00～22日8：0019日21：00～22日21：0016日7：00～23日7：001、推求各时段放大倍比k0＝3530/1620＝2.18k1＝42600/20290＝2.10k3－1＝（72400－42600）/（31250－20290）＝2.72k7－3＝（117600－72400）/（57620－31250）＝1.712、典型洪水过程线按对应倍比缩放时间典型流(m3/s)放大倍比放大流(m3/s)修匀流(m3/s)16日7：002001.7134234313：003831.7165565614：303701.7163363418：002601.7144544620：002051.7135135117日6：004801.718228238：007651.71131013109：008101.711390139010：008011.711370137012：007271.711240124020：003341.7157257218日8：001971.7133733811：001731.7129629714：001441.7124624720：001271.7121721819日2：001231.7121121114：001111.7119019017：001271.7121721819：001711.7129329320：001711.7130830921：001801.71/2.72428/68058022：002502.7291695024：003372.7290093020日8：003312.7254458017：002002.7238638623：001422.7234034021日5：001252.724134138：004202.72/2.101140/8828829：0013802.10290029009：4016202.10/2.183400/3530353010：0015902.103340334024：004732.1099397022日4：004442.109329108：003342.10/2.72702/90889012：003282.7289287018：002762.7275075021：002502.72/1.71680/42857024：002361.7140440423日2：002151.713683687：001901.71325325