用暴雨推算设计洪水
由设计暴雨推求设计洪水
汇流方案——单位线：
由单位线的两个假定可知，汇流方案都属于“线 性系统”。对于实测暴雨，精度可以满足要求，对于 罕见的大暴雨，线性假定可能导致相当大的误差。
因此必须注意汇流方案在特大暴雨条件下的适用性 。尽量选用实测大洪水资料分析得到的汇流方案（单 位线），避免外延过远而扩大误差。
用一般常遇洪水分析得到的单位线推求设计洪水， 与由特大洪水资料分析的单位线推流，成果可能相差 很大，其差值可达20%左右。
WUHEE
二、产流方案和汇流方案的应用
设计暴雨属于稀遇的大暴雨，往往超过实测暴雨很多 ，在推求设计洪水时，必须外延有关的案：
湿润地区常采用降雨径流相关图法， 关系线上部为45°线，外延比较方便。
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干旱地区多采用初损后损法，就需要对有关相关图 在外延时必须考虑设计暴雨的雨强因素的影响。
x面1日=296×0.92=272mm 按该地区的暴雨时程分配，求得设计暴雨过程。
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2. 设计净雨过程的推求
用同频率法求得设计Pa=78mm，本流域Im=100mm， 所以降雨损失为22mm，可求得设计净雨过程。
分割地面净雨和地下净雨。fc=1.5mm/h
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第一时段净雨历时：tc=7.9/29.9×6≈1.6h， 地下净雨h下=fc×tc=1.5×1.6=2.4mm。
WUHEE
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地下径流过程视为等腰三角形出流过程，其总量等于设 计断面径流停止时刻（第13时段），地下径流过程的底 长为地面径流底长的2倍，即：
T下=2×T面=2×13×6=156h
Q
地面径流
地下径流
T面
t
T下
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W下=0.1h下F=0.1×29.4×341×104=1000×104m3
福建省暴雨径流查算图表推理公式法
福建省推理公式计算设计洪水手册一、基本公式：推理公式是无资料地区由暴雨推求洪水比较常用的方法，我省中小型水利工程设计洪水的计算也通常采用这种方法（一般在流域面积200km 2以下采用）。
它是假定汇流时间内降雨强度是均匀，并将汇形面积曲线概化为矩形，导出如下计算公式：当τ≥c t 时，即全面汇流情况下，F R Q m ττ278.0= (1)当τ<c t 时，即部分汇流情况下，F R F tc R Q tctc tc m τ278.0278.0==……..(2) 式中：m Q 为地表净峰流量(m 3/s )，F 为流域面积（km 2），tc F 为成峰的产流面积（即与tc 相应的部份面积中最大的一块，km 2）；τ为流域汇流历时（小时）；tc 为地表产流历时（小时）；τR 为汇流历时内的最大地表净雨量（毫米）；tc R 为产流历时内的地表净雨量（毫米）；0.278为换算系数。
二、设计暴雨的计算 1、查图法计算设计暴雨（1）查算设计流域各种历时的暴雨参数：根据设计流域所在地点，应用年最大各种历时的降雨量均值等值线图和变差系数等值线图，按地理内插法读取流域中心点的暴雨参数值，如果流域内有两条以上等值线通过，可按面积加权法计算。
（2）计算设计频率的各种历时降雨量：根据上步查算的各种历时降雨量的变差系数Cv 值，从皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数K P 值表中（Cs/Cv=3.5）分别读取设计频率P 的K P 值，乘以相应的历时降雨量均值即得。
（3）计算各种历时的面雨量：根据设计流域的面积和降雨历时，查读暴雨点面关系表（附表1），得暴雨点面折算系数α，乘以相应的点雨量即得（流域面积在10km 2以下直接采用点雨量，不打折扣）。
（4）推求设计雨量的时程分配：把上面所求的设计降雨量代入24小时（或三天）的设计雨型表（附表3），即得设计雨量的时程分配。
（5）设计净雨的计算：24小时的设计雨量不扣损，直接用设计雨量过程作为设计净雨过程。
由暴雨资料推求设计洪水课件
最 大 1日 最 大 3日 最 大 5日 最 大 7日
EX= 90.7 EX=151.7 EX=186.6 EX=224.0
CV= 0 . 4 4 CV= 0 . 4 1 CV= 0 . 4 1 CV= 0 . 4 1
CS /CV=4.0 CS /CV=4.0 CS /CV=4.5 CS /CV=4.5
(3)利用点面关系将设计点雨量转换成设计面雨量 根据设计流域面积F在Xf /X0～f 线上查出(Xf /X0) F ， 则XF，P=X0，P* (Xf /X0) F
9.3 设计暴雨时空分配的计算
一、设计暴雨时程分配计算 1、典型暴雨的选择和概化 原则： 能够反映设计地区的暴雨特性； 雨量大，强度大，雨峰偏后。
9.1 概述
一、采用设计暴雨的原因 （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洪水是由暴雨产生的(为主要条
件)，从本质上讲由洪水资料直接推求洪水，与由暴雨资料间接推 求，两者应该是一致的。
（3）暴雨资料相对较长，受人类影响较小，为间接法提供了 可能。
若流量资料充分，一般多用流量资料，其可靠性较高
2、方法 主要有：经验公式法、推理公式、综合单位线及流域 水文模型等。主要介绍：推理公ห้องสมุดไป่ตู้、经验公式。
二、小流域设计暴雨
不考虑暴雨在流域面上的不均匀性，以点代面。
1、X24h，P的计算
（1）由X1d，P 推求X24h，P X24h，P=h.X1d，P
h=1.1～1.2
(2）用X24h的参数等值线图 先查出X24h的参数(均值、CV 和CS /CV 值)。再计算：
时的频率曲线突变的情况，否则要调整； （3）对所有点据总体拟合最优。
防洪工程常用计算公式
(式中：Qm设——洪水设计流量；Fs——设计控制面积；Fz——附近典型水文站的控制面积；Qmz——水文站的标准流量。)
⑵经验公式设计洪水：经验公式有两种计算公式。
一是洪水面积相关法：Qm=KnFn
(式中：Qm——洪水设计流量；Kn——不同重现期的8个洪水频率系数和不同分区的6个地形系数，洪水设计计算系数是28-48个系数；Fn——控制面积，F上面的n是面积系数。面积系数是12-24个，根据地形地貌状况确定。这种计算方法在1000平方公里内可以应用，超过1000平方公里控制面积慎用。在《XXX水文手册》里面可以查到。)
洪水的类型：洪水的类型一般分为六种，一是暴雨洪水，暴雨洪水又分为山洪和泥石流两种。二是融雪洪水，三是冰川洪水，四是冰凌洪水，五是雨雪混合洪水，六是溃坝洪水。
洪水分级：根据国家《水文情报预报规范》，按洪水重现期的大小，把洪水分为常见洪水（8-10年一遇）、较大洪水（10-50年一遇）、大洪水（50-150年一遇）、特大洪水（大于50年一遇
明渠等速流洪水的类型和水力计算要素：
①梯形断面的过水断面面积计算公式：ω=（b+mh）h
(式中：ω——过水断面面积，单位：平方米；b——底宽，单位：米；h——水深，单位：米；m——边坡系数，表示斜坡的垂直距离每增加1米，则水平距离相应增加m米；)
过水断面宽度计算公式：B=b+2mh
⑷蓄满产流：年降雨量充沛，地下水位高，包气带土层不厚，下层容易常达田间持水量，缺水量不大，不容易形成超渗产流，在土壤缺水量满足后全部产生径流的蓄流方式，称为满蓄产流。
⑸汇流过程：降雨或者溃坝形成的洪水，从产生的地点到流域出口断面的汇集过程，称为汇流过程。也可以称为流域汇流。流域汇流分为坡地汇流和河网汇流两个阶段。
福建省暴雨径流查算图表推理公式法
福建省推理公式计算设计洪水手册一、基本公式：推理公式是无资料地区由暴雨推求洪水比较常用的方法，我省中小型水利工程设计洪水的计算也通常采用这种方法（一般在流域面积200km 2以下采用）。
它是假定汇流时间内降雨强度是均匀，并将汇形面积曲线概化为矩形，导出如下计算公式：当τ≥c t 时，即全面汇流情况下，F R Q m ττ278.0= (1)当τ<c t 时，即部分汇流情况下，F R F tc R Q tctc tc m τ278.0278.0==……..(2) 式中：m Q 为地表净峰流量(m 3/s )，F 为流域面积（km 2），tc F 为成峰的产流面积（即与tc 相应的部份面积中最大的一块，km 2）；τ为流域汇流历时（小时）；tc 为地表产流历时（小时）；τR 为汇流历时内的最大地表净雨量（毫米）；tc R 为产流历时内的地表净雨量（毫米）；0.278为换算系数。
二、设计暴雨的计算 1、查图法计算设计暴雨（1）查算设计流域各种历时的暴雨参数：根据设计流域所在地点，应用年最大各种历时的降雨量均值等值线图和变差系数等值线图，按地理内插法读取流域中心点的暴雨参数值，如果流域内有两条以上等值线通过，可按面积加权法计算。
（2）计算设计频率的各种历时降雨量：根据上步查算的各种历时降雨量的变差系数Cv 值，从皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数K P 值表中（Cs/Cv=3.5）分别读取设计频率P 的K P 值，乘以相应的历时降雨量均值即得。
（3）计算各种历时的面雨量：根据设计流域的面积和降雨历时，查读暴雨点面关系表（附表1），得暴雨点面折算系数α，乘以相应的点雨量即得（流域面积在10km 2以下直接采用点雨量，不打折扣）。
（4）推求设计雨量的时程分配：把上面所求的设计降雨量代入24小时（或三天）的设计雨型表（附表3），即得设计雨量的时程分配。
（5）设计净雨的计算：24小时的设计雨量不扣损，直接用设计雨量过程作为设计净雨过程。
第八章 由暴雨资料推求设计洪水的条件和步骤及直接法推求设计暴雨
2、设计面暴雨过程的推求
典型暴雨选择原则：（各年面雨量过程中选取） （1）可能（代表性）：雨量接近设计值 雨型出现几率大 （2）不利：雨量比较集中、主雨峰比较靠后 （3）为了简便，也可选择单站暴雨过程
放大方法：同频率控制放大法。
实例分析 某流域具有充分雨量资料，已求得百年一遇设计暴雨量，并
选择出典型暴雨过程，是推求其设计暴雨过程。
实例分析 已求得某流域百年一遇1d、3d、7d设计暴雨分别为108mm、182mm、
270mm。经对流域内各次大暴雨资料分析比较后，选定暴雨核心部分出 现较迟的1993年的一次大暴雨作为典型，其暴雨过程如表。按同频率控 制放大法推求设计暴雨过程。
时段（d） 雨量x(mm)
1
2
3
4
13.8 6.1 20.0 0.2
（1）第一种情况 如果流域中心附近有一个具有长期雨量资料的测站，那么可依据该站 点资料进行频率计算，求得各种历时的设计点雨量。
（2）第二种情况 如果流域上完全没有长系列雨量资料，则查各省水文手册等文献中刊 载的暴雨统计参数等值线图。得到流域中心处各种历时暴雨的统计参 数，进而求得各种历时的设计点雨量。
直接法推求设计暴雨 主讲 马细霞
一、概述
1、由暴雨资料推求设计洪水的条件 (1) 设计流域实测流量资料不足或缺乏时,有必要研究由暴雨资 料推求设计洪水的问题；(2) 人类活动破坏了洪水系列的一致性; (3) 多种方法,互相印证,合理选定; (4) 无资料地区小流域的 设计洪水，一般都是根据暴雨资料推求； (5) 可能最大降水/洪 水是用暴雨资料推求的。
2、设计面雨量的推求
思路：流域面积很小时，可近似将流域中心设计点雨量作为流域 设计面雨量；对于较大面积流域，需研究点雨量与面雨量之间 的关系（称暴雨点面关系），进而将设计点雨量转化为设计面 雨量。
工程水文学-第8章习题_由暴雨资料推求设计洪水附答案
第八章 由暴雨资料推求设计洪水本章学习的内容和意义：在设计流域实测流量资料不足或缺乏时，或人类活动破坏了洪水系列的一致性，就有必要研究由暴雨资料推求设计洪水的问题。
另外，可能最大洪水和小流域设计洪水也常用暴雨资料推求。
由暴雨资料推求设计洪水的基本假定是：暴雨与洪水同频率。
对于比较大的洪水，大体上可以认为某一频率的暴雨将形成同一频率的洪水，即假定暴雨与洪水同频率。
因此，推求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨，再按照降雨形成径流的原理和计算方法，由设计暴雨推求出设计洪水。
本章习题内容主要涉及：暴雨资料的选样；不同资料情况下设计暴雨的计算；推求设计净雨；推求设计洪水过程线；可能最大暴雨和可能最大洪水的推求；小流域设计洪水的计算。
一、概 念 题（一）填空题1.设计暴雨的设计频率一般假定与相应的 具有相同的频率。
2.暴雨点面关系是 ，它用于由设计点雨量推求 。
3.由暴雨资料推求设计洪水时，假定设计暴雨与设计洪水频率 。
4.推求设计暴雨过程时，典型暴雨过程的放大计算一般采用 法。
5.判别暴雨资料是否为特大值时，一般的方法是 。
6.由暴雨资料推求设计洪水的一般步骤是 _______________、 、 。
7.暴雨资料的插补延展方法有 。
8.流域内测站分布均匀时，可采用 计算面雨量。
9.流域内侧站分布不均匀时，宜采用 计算面雨量。
10.一般情况下，用泰森多边形法计算流域平均雨量比用算术平均法合理些，但在 情况下，两种方法可获得相同的结果。
11.暴雨频率分析，我国一般采用 法确定其概率分布函数及统计参数。
12.暴雨点面关系有两种，其一是 ；其二 。
13.设计面雨量的时程分配通常选取 作为典型，经放大后求得。
14.对暴雨影响最大的气象因子，包括 和 两大类。
15.用W m 折算法（m p a rW P ,）计算设计暴雨的前期影响雨量P a 时，在湿润地区，当设计标准较高时，r 应取较 值；在干旱地区，当设计标准较低时，r 应取较 值。
第七章(由暴雨资料推求设计洪水)
采用实测雨洪（久旱无雨后一次降雨量较大且全 流域产流）资料确定。
取若干次洪水，其前期十分干旱（ Pa ≈0），降雨 量相当大，达到全流域蓄满产流，取次洪水损失的最 大值。
流域实际蓄水量在0～WM之间变化。湿润地区80～
注意： 由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是 设计暴雨与设计洪水是同频. 率的。但这一假定在很 5
三、 暴雨资料收集、审查与插补延长 1、资料的收集 来源 ：主要为站网观测资料。
2. 暴雨资料的审查 日雨量资料、自记雨量资料、分段雨量资料。（订 正） 可靠性、代表性、一致性。 3、插补延长 基本同前。
（3）特大值重现期的确定 一般认为，当流域面积较小时，流域平均面雨量
的重现期与相应洪水重现期相近。
.
15
3、面雨量频率计算 适线法：经验频率（期望值公式）、线型（P-Ⅲ
型）。
Cv>0.6，Cs≈3.0Cv；Cv<0.45，Cs≈4.0Cv 一般地区Cs≈3.5Cv。
4、设计面暴雨量计算成果合理性检验 1. 比较统计参数，随面积增大而逐渐减小。 2. 直接法计算结果与间接法计算结果比较。 3. 与邻近地区的特大暴雨历时、面积、雨深资料比较。
.
23
暴雨日程分配（同频率法）
1
2
3
45
6
7
X1P
典型分配比
303mm 设计雨量（mm)
X3P-X1P
典型分配比
91mm 设计雨量（mm)
X7P-X3P
典型分配比
30%
91mm 设计雨量（mm)
27
100%
303
40%
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§9-2 暴雨资料充分时设计暴雨的推求
流域内及附近有足够多的雨量站、且观测 资料足够 长，足以计算长系列的流域平均雨量（称面雨量） 一. 设计面暴雨量的计算 流域暴雨资料收集与审查→[选样]→每年各历时的最大 面雨量系列→[频率计算]→各种历时面暴雨量的理论频率 曲线→[设计频率]→各种历时的设计面雨量
图9-3 某水文分区定点定面暴雨点面关系曲线
依据暴雨点面关系求设计面雨量：例如在图9-3所代 表的水文分区中的某流域，流域面积为500km2，流域 中心百年一遇1d暴雨为300mm，由图上查得点面系数 a=0.92，故该流域百年一遇1d面雨量为 P1%=0.92×300=276mm 三、设计暴雨过程的确定——典型暴雨过程同频率放 大法 典型暴雨可在有长期观测的单站中选取
§9-5 可能最大暴雨的估算（自学）
§9-6 由设计暴雨推求设计洪水
一、由设计暴雨推求设计净雨 设计暴雨扣除相应的损失，即得设计净雨 （一）拟定设计流域的产流计算方案 有暴雨径流资料时，可采用降雨径流相关图法、初损后 损法等 缺乏暴雨径流资料时，可采用省水文手册等规定的方法 （二）确定设计暴雨的前期影响雨量Pa,p（或前期流域蓄 水量W）
PTP = iTp T = S P T 1− n
（9-2）
当T=24h时，PTp=P24p，n=n2，代入上式，得
S P = P24 P × 24 n2 −1
点雨量
（9-4）
求得Sp后，即可按式（9-2）推求任一历时T的设计
三、设计面雨量计算 各省、区的水文手册中，均刊有不同历时暴雨的点面 关系图或点面关系表，可根据流域位置查取点面系数 a，将设计点雨量转换为设计面雨量 四、设计暴雨的时程分配 常采用分区概化时程分配雨型来推求。如表9-1便是 某省第二水文分区的概化时程分配雨型
（二）确定设计暴雨的前期影响雨量Pa,p（或前期流域蓄 水量W） 1．Wm折算法 Pa,p=γWm
γ=0.5∼0.8，对于千年一遇以上的设计暴雨，为
安全计，还可取γ =1.0 2．同频率法： 按下式推求 Pa,p=(P+Pa)p - Pp (4-9)
式中 Pp——设计频率为p的设计暴雨量，mm； Pa,p——设计暴雨发生时的前期影响雨量，mm； （P+Pa）p——与设计暴雨同频率的（P+Pa）值，mm。 其中（P+Pa）p的计算方法是：对于某统计历时，在从实 测暴雨资料摘录年最大暴雨量P时，还同时计算P的前期影 响雨量Pa，并求出（P+Pa），于是有P和（P+Pa）两个系 列，通过频率计算，由前者求得设计暴雨量Pp，由后者求 得同频率的（P+Pa）p。
§9-4 暴雨资料缺乏时设计暴雨的推求
流域上完全没有长系列雨量资料： 1.由省水文手册等文献刊载的暴雨统计参数（各种历 时的年最大点雨量均值、CV）等值线图和CS/ CV分区 图查得流域中心处各种历时暴雨的统计参数→绘出各种 历时暴雨的理论频率曲线→由设计频率求得各种历时的 设计点雨量→2.通过暴雨公式转化为任一历时的设计点 雨量→3.通过该区的暴雨点面关系求得任一历时的设计 面雨量→4.按分区概化雨型或移用的暴雨典型同频率控 制放大，得设计暴雨过程
例如已求得某流域的Wm=120mm，百年一遇的3d设计 暴雨量P1%=400mm，百年一遇的（P+Pa）1%=480mm， 则设计的Pa，1%=480-400=80mm。若计算的Pa,p大于Wm 时，则取等于Wm。 3. 扩展设计暴雨过程法 （三）推求设计净雨过程 根据Pa,p和拟定的产流计算方案，便可用第八章介绍的 方法由设计暴雨过程推求设计净雨过程。 值得注意的是，产流计算方案外延的合理性
一、统计历时的设计点雨量计算 由设计流域中心点位置在各省区的水文手册中查出那 里的某统计历时暴雨的均值、Cv 及Cs/Cv→该统计历 时的设计频率点雨量 二、用暴雨公式计算任一历时的设计点雨量 暴雨公式最常见的形式为
iTP =
Sp Tn
（4-37）
T ——暴雨历时；h；
iTP ——历时为 T、频率为 P 的最大平均降雨强度，
面暴雨量的插补延长 特大暴雨调查、移置及处理 成果合理性分析
二、设计暴雨时程分配
典型暴雨过程的选择；选择原则与选典型洪水类似 同频率控制放大法，按各时段设计雨量对典型放 大，得设计暴雨的时程分配。由于暴雨过程一般以 柱状图表示，所以不需修匀
§9-3 暴雨资料不足时设计暴雨的推求
暴雨资料不足指流域长期观测的雨量站不够多，无法 直接推求面雨量，此时则需采用间接方法来推求设计面 雨量： 先由流域中心附近的长期资料求出流域中心处的设计 点雨量→[暴雨点面关系]→转换为设计面雨量 一、设计点雨量计算 由流域中心附近的具有长期雨量资料的测站，依据该站 点的资料进行频率计算，求得设计流域各种历时的设计 点雨量 对计算成果作合理性检查
第九章
பைடு நூலகம்
由暴雨资料推求设计洪水
§9-1 概述
一.为什么要采用这种途径
1. 实测流量资料不足 2. 人类活动措施影响太大、太复杂 3. 重要的设计洪水论证 4. 需要计算可能最大洪水 5. 雨量资料一般较多
二. 主要内容 设计暴雨（包括设计前期影响雨量）→[产流计 算]→设计净雨→[流域汇流计算）→设计洪水 1. 设计暴雨 设计暴雨指形成设计洪水的暴雨。实际表明，某 一设计频率的暴雨基本形成同频率的洪水，因此规 范规定：设计暴雨即是与设计洪水同频率的暴雨 设计暴雨量 设计暴雨量的时程分配 2. 设计净雨=设计暴雨- 损失,如降雨径流相关图法 3. 设计洪水：对设计净雨进行汇流计算，如单位线法
二、设计面暴雨量的推求
由点雨量与面雨量之间的关系（称暴雨点面关系）将设 计点雨量转化为设计面雨量 将一个水文分区中各流域的点面关系综合为如图9-3所 示的定点定面关系a∼T∼ F。图中a为流域中心雨量折算 为流域面雨量的系数，称点面系数，随所取的暴雨历时 T和流域面积F而变化，它等于历时T的流域面雨量与相 应的流域中心点雨量的比值。
mm/h，见图 9-4； SP ——T=1.0h 的最大平均降雨强度，与设计频率 p 有关；称雨力，mm/h； n ——暴雨衰减指数，T<1h 为 n0，1∼24h 为 n2 ， 在水文手册中查取。
图9-4 某站设计暴雨过程线示意图
雨力Sp与设计频率p有关，可由流域中心的设计24h雨 量P24推求：
（四）由设计净雨推求设计洪水 1. 拟定地面汇流计算方案，如单位线法，综合单位线法 2. 按拟定的地面汇流计算方案，将地面净雨转化为地面 径流过程 3. 选定地下汇流计算方案，确定设计洪水的地下径流过 程 4. 将地面、地下径流叠加，即得设计洪水过程 例9-4，p170