答案由暴雨资料推求设计洪水.docx
《答案由暴雨资料推求设计洪水.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《答案由暴雨资料推求设计洪水.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
答案由暴雨资料推求设计洪水
第八章由暴雨资料推求设计洪水
一、概念题
（一）填空题
1.设计洪水
2.流域中心点雨量与相应的流域面雨量之间的关系，设计面雨量
3.同频率
4.同频率法
5.从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K、暴雨量级、重现期等分析判断
6.推求设计暴雨，推求设计净雨，推求设计洪水
7.邻站直接借用法，邻近各站平均值插补法，等值线图插补法，暴雨移植法，暴雨与洪水峰或量相关法
8.算术平均法
9.泰森多边形法
10.流域上雨量站分布均匀，即各雨量站面积权重相同
11.适线
12.暴雨定点定面关系，暴雨动点动面关系
13.实测大暴雨
14.水汽因子，动力因子
15.大，小
16.设计的前期影响雨量Pa，p，降雨径流关系
17.Wm折算法，扩展暴雨系列法，同频率法
18.在现代气候条件下，一个特定流域一定历时的理论最大降水量
19.可能最大暴雨产生的洪水
20.垂直地平面的空气柱中的全部水汽凝结后
21.在现代气候条件下，一个特定地区露点的理论最大值
22.饱和湿度
23.水汽条件，动力条件
24.水汽压，饱和差，比湿，露点
25.大，低
26.假湿绝热过程
27.0.2/h
28.Pm
Wm
W
P，
Wmm
W
29.历史最大露点加成法，露点频率计算法，露点移植法
30.24℃
31.
（1）通过暴雨径流查算图表（或水文手册）查算统计历时的设计暴雨量，
（2）通过暴雨公式将
统计历时的设计雨量转化为任一历时的设计雨量
㈡选择题
１.[c]
２.[c]
3.[a]
4.[b]
5.[a]
6.[d]
7.[d]
8.[c]
9.[b]
10.[d]
11.[c]
12.[a]
13.[b]
14.[b]
15.[b]
16.[d]
17.[b]
18.[d]
19.[d]
20.[c]
21.[d]
22.[b]
23.[a]
24.[b]
25.[b]
26.[c]
27.[a]
28.[c]
29.[b]
㈢判断题
１.[T]
２.[F]
3.[F]
4.[F]
5.[T]
6.[F]
7.[T]
8.[T]
9.[T]
10.[T]
11.[T]
12.[T]
13.[T]
14.[T]
15.[F]
16.[T]
17.[T]
18.[F]
19.[T]
20.[F]
21.[T]
22.[F]
23.[T]
24.[F]
25.[T]
26.[T]
27.[T]
28.[T]
29.[F]
30.[F]
四）问答题
1、答：
由流量资料推求设计洪水最直接，精度也较高。
但在以下几种情况，则必须由暴雨资料推求设计洪水，即：
①设计流域实测流量资料不足或缺乏时；②人类活动破坏了洪水系列的一致性;③要求多种方法，互相印证，合理选定;④PMP和小流域设计洪水常用暴雨资料推求。
2、答：
洪水与暴雨同频率，即某一频率的暴雨，就产生某一频率的洪水。
如百年一遇的暴雨，就产生百年一遇的洪水。
3、答：
由暴雨资料推求设计洪水的方法步骤是：
①暴雨选样；②推求设计暴雨；③推求设计净雨；④推求设计洪水过程线
4、答：
判断大暴雨资料是否属于特大值，一般可从经验频率点据偏离频率曲线的程度、模比系数K的大小、暴雨量级在地区上是否很突出，以及论证暴雨的重现期等方面进行分析判断。
5、答：
特大值处理的关键是确定重现期。
由于历史暴雨无法直接考证，特大暴雨的重现期只能通过小河洪水调查，并结合当地历史文献有关灾情资料的记载分析估计。
一般认为，当流域面积较小时，流域平均雨量的重现期与相应洪水的重现期相近。
6、答：
“动点动面暴雨点面关系”包含了三个假定:
①假定设计暴雨的中心一定发生在流域中心；
②假定设计暴雨的点面关系符合平均的点面关系；③假定流域周界与设计暴雨的某一等雨深线相重合。
7、答：
可从以下几个方面检查设计暴雨计算成果的正确性：
（1）检查统计参数，设计暴雨历时越长，均值xT增大，CV变小,某一历时的设计值xP增大;
（2）把各统计历时的暴雨频率曲线绘在一张图上进行对比分析，不能相交，间距合理;（3）与实测大暴雨或邻近地区以及世界最大暴雨记录进行分析比较，检查其稀遇程度。
8、答：
定点指流域中心点或其附近有长系列点雨量资料的雨量站,定面是把流域作为固定面,建立固定点雨量和固定面雨量之间的关系,称定点定面关系。
对于一次暴雨某种时段的固定点雨量，有一个相应的面雨量，在定点定面条件下，点面折减系数为：
xF/x0。
式中，xF、x0分别为某种时段固定
面和固定点的暴雨量。
有了若干次某时段暴雨量，则可有若干个α值，取其平均值，作为设计计算用的
点面折减系数。
同样的方法，可求得不同时段的点面折减系数。
9、答：
在缺乏暴雨资料的流域上，常以动点动面暴雨点面关系代替定点定面关系。
这种关系是按照各次暴雨的中心与暴雨等值线图计算求得，因各次暴雨的中心和暴雨分布都不尽相同，所以称为动点动面关系。
分析动点动面关系的方法是：
①在一个水文分区内选择若干次大暴雨资料;②绘出各场暴雨各种历时的暴雨等雨深线图;③作出各场暴雨的点面关系;④取各场暴雨点面关系的平均线作为该区综合的点面关系线。
10、答：
（1）用公式：
Pa,t1KPa,tPtWm逐日计算，式中Pa,t1，Pa,t分别为第t+1天、第
t天的前期影响雨量；Pt为第t天的降雨量；Wm为流域蓄水容量，K为折减系数。
（2）按公式：
Pa,t1=Pa,t+Pt-Rt-Et逐日计算。
式中Rt为Pt产生的径流量，Et为第t天的流域蒸散发量。
方法
（1）不需要逐日蒸发、径流资料，计算简便，但精度不高。
方法
（2）计算精度较高，但需要逐日蒸发、径流资
料，计算较繁。
11、答：
选择典型暴雨的原则是：
“可能（代表性）”和“不利”。
所谓可能是指所选典型暴雨的分配过程应是设计条件下比较容易发生的；其次，还要考虑是对工程不利的。
所谓比较容易发生，首先是从量上来考虑，应使典型暴雨的雨量接近设计暴雨的雨量；其次是要使所选典型的雨峰个数、主雨峰位置和实际降雨时数是大暴雨中常见的情况，即这种雨型在大暴雨中出现的次数较多。
所谓对工程不利，主要是指两个方面:
一是指雨量比较集中，例如七天暴雨特别集中在三天，三天暴雨特别集中在一天等；二是指主雨峰比较靠后。
这样的降雨分配过程所形成的洪水洪峰较大且出现较迟，对水库安全将是不利的。
12、答：
典型暴雨过程的放大方法与设计洪水的典型过程放大计算基本相同，一般均采用同频率放大法。
例如设计历时为7天，以1天，3天作为控制历时，其放大倍比的计算式为：
最大1天:
K1x1P
x1
最大3天中其余2天:
K31x3Px1P
x3x1
最大7天中其余4天:
K73x7Px3P
x7x3
式中，x1p,x3p,x7p－分别为1d、3d、7d设计暴雨量（mm）；
x1,x3,x7－分别为1d、3d、7d典型暴雨量（mm）。
13、答：
推理公式法是基于暴雨形成洪水的基本原理推求设计洪水的一种方法。
推理公式法计算设计洪峰流量是联解如下一组方程
便可求得设计洪峰流量Qm，及相应的流域汇流时间
计算中涉及三类共7个参数，即流域特征参数F、L、J；暴雨特征参数SP、n；产汇流参数
μ、m。
为了推求设计洪峰值，首先需要根据资料情况分别确定有关参数。
对于没有任何观测资料的流域，需查
有关图集。
从公式可知，洪峰流量Qm和汇流时间τ互为隐函数，而根据净雨历时tc与流域汇流时间τ
的大小不同，流域汇流又分为全面汇流和部分汇流，因而需要试算法。
试算方法是：
①
通过对设计流
域调查了解，结合水文手册及流域地形图，确定流域的几何特征值
F、L、J，设计暴雨的统计参数（均
值、CV、Cs/CV）及暴雨公式中的参数n（或n1、n2），损失参数μ及汇流参数m。
②计算设计暴雨的
Sp、xTP，进而由损失参数μ计算设计净雨历时tc。
③将F、L、J、tc、m代入式（2-8-1）、（2-8-2）
和（2-8-3），其中仅剩下Qm、τ未知，故可求解。
④用试算法求解。
先设一个Qm，代入式（2-8-3）
得到一个相应的τ，将它与tc比较，判断属于何种汇流情况，再将该τ值代入式（2-8-1）或式（2-8-
2），又求得一个Qm，若与假设的一致（误差不超过
1%）
，则该Qm及τ即为所求；否则，另设Qm仿
以上步骤试算，直到两式都能共同满足为止。
14、答：
图解交点法不需试算，根据推理公式
通过计算作图求解。
该法是对式（2-8-4）、（2-8-5）和（
2-8-6）分别作曲线Qmτ及τQm，点绘在
一张图上，如下图所示。
两线交点的读数显然同时满足式（
2-8-4）、（2-8-5）和（2-8-6），因此交点
读数Qm、τ即为该方程组的解。
Qmp～t
Qmp
2-8-1
Qmp～τ
τ
交点法推求洪峰流量示意图
t，τ
15、答：
全面汇流的洪峰流量推理公式Qmk（if）F
部分汇流的洪峰流量推理公式Qmk（if）F0
式中：
F为流域面积（km2）；i为一定时段内的最大平均雨强（mm/h），对于全面汇流，时段
km2）。
为流域汇流时间，对于部分汇流，时段为净雨历时；f为平均下渗强度（mm/h）；K为单位换算系数
k=0.278）；F0为净雨历时间的最大共时径流面积（
24小时的设计净雨乘以流域面积得出，
16、答：
流域设计洪水总量可由设计净雨来推求，一般用
即Wp0.1hPF
雨强度～历时曲线，表达式为：
i
（td
式中：
t为暴雨历时（h）；
i为历
SP
SPtn
时为t、频率为P
均暴雨强度，（mm/h）；SP为雨力，
d是为检验参数。
mm/h）；n为暴雨衰减指数；
图2-8-2推理公式法计算设计洪峰流量流程图
19、答：
基本原理：
推理公式是从成因概念出发，认为降落在流域上的暴雨经过产流和汇流，按等流时线的原理，形成流域出口的最大流量。
基本假定：
①设计暴雨及损失时空分布均匀；②暴雨、洪水同频率；③汇流遵循等流时线原理。
20、答：
（1）水汽改正：
P2
P1（
W2）
W1）
式中P1，P2分别为被移植的实际典型暴雨和设计地区的可能最大暴雨量；
W1，W2分别为P1相应的可降水量和P2相应的可降水量。
2）高程改正和障碍改正：
公式同上，但其中的W2应以设计地区的高程计算。
21、答：
1）itSn；
Sp
（td）n
nd为暴雨递减指数。
其中，Sp为雨力或暴雨势，是具有频率概念的参数；ｄ为经验参数，ｎ，目前水利部门广泛应用的是第一种形式。
p0
W0.01qp计算；式
0
22、答：
可降水量是指垂直空气柱中的全部水汽凝结后在气柱底面上所形成的液态水深度，称为可降水量。
计算方法有：
①若是有各高度层的比湿实测资料，可直接用公式中，q为比湿，p为分层气压厚度。
②间接计算：
确定地面露点值，并化算为1000hPa露点值；以露
点值查表计算WW0zmW0z0，其中W0zm，W0z0分别为海平面至水汽顶界和地面高度可降水。
23、答：
在适当地点适当时间选定的地面露点值所对应的可降水量能反映暴雨期间输入雨区水汽量的多少，这个地面露点值称为暴雨代表性露点。
选取代表性露点的方法：
在暖湿空气的入流方向大暴雨区边缘选取几个测站（一般4～5个），并
取群站露点的平均值；每个测站代表性地面露点的选取，是包括最大24h暴雨期及前24h共48h内选取的持续12h最高露点值。
24、答：
（1）移植典型特大暴雨法：
①移植可能性分析；从邻近地区选择特大暴雨典型；②气象因子极大化，放大典型暴雨得当地PMP；③移植改正，将那里的PMP移至设计流域。
（2）应用可能最大暴雨图集推求，方法步骤为：
①查得流域中心可能最大24h点雨量PMP点；
②查PMP时面深（T～F～α）关系图，求得各时段流域可能最大暴雨折算系数α；③计算相应时段的
可能最大面暴雨量PMP面PMP点。
25、答：
原则上是典型暴雨发生地区与设计流域处于同一气象条件一致区，其间没有特别高大的山脉相隔，具体条件是：
①移植距离不宜太远，一般移置范围在10个纬距之内；②地形条件不宜相差太大，两地高程相差一般不宜超过700~1000m；③暴雨气候特征相似；④形成典型暴雨的环流形势与天气系统应在设计流域也曾出现或有可能出现。
移植暴雨法的方法步骤是：
①查明拟移置暴雨发生的时间，地点及天气成因，等雨量线图，天气图；②由天气条件初步拟定一致区；③考虑地形、地理条件限制确定移置界限；④放大典型暴雨；⑤移置改正。
26、答：
①选择典型暴雨，并计算其平均雨量P典；②计算当地典型暴雨的和可能最大暴雨的可降
水量W典、Wm；③进行水汽放大，得可能最大暴雨PmW典mP典。
式中W典由选取的代表性露点td，
代查表得；Wm由选取的td，m查表得。
27、答：
因移用的邻近地区高效暴雨的效率认为已达可能最大，即m，故设计流域的可能最
mWmWm
大暴雨Pｍ为PmPP
WW
其中P、W分别为被移植的典型高效暴雨的雨量和可降水，
Wm为设计流域的可能最大可降水，如此，分别计算P，W，Wm代入上式即得Pm。
28、答：
当地暴雨法是将本流域已发生的大暴雨，通过水汽、动力放大后，求得本流域的PMP，
而移置暴雨法则是经过分析论证移置的可能性之后，将邻近地区的特大暴雨通过改正计算移入设计流域。
再进行极大化得PMP。
29、答：
作用是将测站高程的露点td按假绝热变化换算到1000hPa等压面上，以便利用有关
“1000hPa地面到指定高程间饱和假绝热大气之中的可降水量与1000hPa露点函数关系表”查算可降水
（W）。
30、答：
由实测资料制定的产汇流计算方案，所依据的暴雨洪水资料往往与PMP、PMF相差甚
远，因此将其用于PMF的计算，常常需要进行大幅度的外延，此时必须认真分析外延的合理性，例如对湿润地区应用蓄满产流模型进行产流计算，理论上可以证明也是适用的。
又如流域汇流计算，若用单位线法，必需研究其非线性变化的规律和临界值，PMP的前期影响雨量Pa如何选取，也是一个值得注意的特殊问题，例如湿润地区可取Pa等于流域蓄水容量Wm。
31、答：
①推理公式法；②地区经验公式法；③洪水调查法；④查算图表法；⑤综合单位线法等。
32、答：
小流域设计洪水过程线一般采用概化过程线法推求，概化过程线有三角形、五边形和无因次概化洪水过程线等。
二、计算题
1、解：
因为暴雨是随机事件，每年都有P=2%的可能性发生超标准暴雨，连续2年发生超标准暴雨
的概率为：
PMPn2%20.04%
2、解：
x1%x24CVP12100.453.381529.4mm
3、解：
因为该水库属大
（2）型水库，根据水利部2000年颁发的编号为SL252-2000的《水利水电工程等级划分及洪水标准》，水库工程为Ⅱ等，大坝为2级建筑物，设计洪水标准为500~100年一遇，从工程的重要性考虑，最后选定按500年一遇洪水设计。
因为暴雨和洪水同频率，因此要推求500年一遇的设计暴雨，即x7d,p0.2%Kpx3.224321391mm
4、解：
Pa,Px3d,1%Pax3d,1%29525045.0Wm（mm）
5、解：
x1%x3dCVP11850.553.421533.0mm
x3d,pPa1%xpCVP12400.503.331639.6mmPaP3d,1%Pa1%P3d,1%639.6533.0106.6Wmmm因为限制条件为Pa,PWm，所以Pa,PWm80.0mm
6、解：
（1）求该流域土壤蓄水量日消退系数K1Em170.922
Im90
（2）推求逐日Pa按下式计算Pa,tK（Pt1Pa,t1）Im，否则取Pa=Im
按上式推求逐日Pa如下表：
表2-8-1逐日Pa计算表
日期（d）
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
雨量
（mm）
2.1
0.3
3.2
24.3
25.1
17.2
5.4
Pa（mm）
90.0
84.9
78.3
72.5
66.8
64.6
81.9
90.0
90.0
83.0
76.5
7、解：
总设计净雨量为：
R21%x2%0.83490406.7mm
因后损率f=1.0mm/h，后损历时17h，故总后损量为17mm，则初损为：
I0PRft后490406.71.01766.3mm
8、解：
计算各时段净雨量，见表2-8-2。
表2-8-2设计净雨计算表
时段（Δt=12h）
1
2
3
4
5
6
合计
设计暴雨P（mm）
10.0
25.0
60.0
0
70.0
45.0
210.0
P+Pa（mm）
90.0
115.0
175.0
175.0
245.0
290.0
累计净雨（mm）
4.0
21.0
58.0
58.0
110.0
150.0
时段净雨（mm）
4.0
17.0
37.0
0
52.0
40.0
1）该次暴雨总净雨深是150.0mm
2）该次暴雨总损失P-Ri=210.0-150=60.0mm
（3）设计暴雨的前期影响雨量Pa,p=90.0-10.0=80.0mm
9、解：
（1）设计总净雨量为：
Rs,1%=0.85×420=357.0mm
（2）按f=1.5/h在降雨过程线上自后向前计算累计净雨Ri，当Ri=357.0mm时，其前面的降雨
R152
即为I0。
第3时段既有初损，又有后损。
后损量为tf61.57.8mm，第3时段初
0P176损：
176-152-7.8=16.2mm，依此总初损：
I0=28.2mm
表2-8-3用初损、后损法确定初损和设计净雨过程
时段（Δt=6h）
1
2
3
4
5
6
雨量（mm）
6.4
5.6
176
99
82
51
初损f△t（mm）
7.8
9
9
9
后损I0（mm）
6.4
5.6
16.2
设计净雨（mm）
152
90
73
42
10、解：
P1%=460mm，=0.87，f=1mm/h，tc=24h
I0+ftc=（1-）P1%
所以I0=（0.13×460）-1×24=59.2-8-24=35.8mm
11、解：
最大一天雨量99.5mm，三天雨量104.7mm，七天雨量218.8mm最大一天净量74.6mm，三天净量78.5mm，七天净量164.1mm
12、解：
设计面雨量P6h，1%=192.3×0.912=175.4mm
P1d，1%=306.0×0.938=287.0mm
P3d，1%=435×0.963=418.9mm
典型暴雨量P6h=120.5mm，P1d=204.8mm，P3d=222.8mm放大倍比K6h=175.4/120.5=1.46
K6h~1d=（287.0-175.4）/（204.2-8-120.5）=1.32
K1d~3d=（418.9-287.0）/（222.2-8-204.8）=7.33
表2-8-4设计暴雨（P=1%）时程分配
时段
t=6h
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
典型雨量mm
4.8
4.2
120.5
75.3
4.4
2.6
2.4
2.3
2.2
2.1
1.0
1.0
放大倍比K
1.32
1.32
1.46
1.32
7.33
7.33
7.33
7.33
7.33
7.33
7.33
7.33
设计暴雨mm
6.3
5.5
175.4
99.4
32.3
19.1
17.6
16.9
16.1
15.4
7.3
7.3
13、解：
由典型洪水统计得：
P1d=160mm；P3d=320mm；P7d=395mm；
表2-8-5同频率控制放大法推求设计暴雨过程
时段Δt=12h
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
典型雨量（mm）
15
13
20
10
0
50
80
60
100
0
30
0
12
5
倍比k
1.73
1.73
1.73
1.73
1.73
1.40
1.40
2.10
2.10
1.40
1.40
1.73
1.73
1.73
设计雨量
（mm）
26.1
22.5
34.6
17.3
0
70.0
112
126
210
0
42.0
0
20.8
8.7
14、解：
x24,1%x24CVP11300.503.611364.7mm
x24,1%,面x24,1%0.87364.7317.3mm
表2-8-6设计暴雨及设计净雨时程分配
时段（Δ
1
2
3
4
5
6
7
8
合计
t分=3h配）百分比
（%）
5
8
11
13
44
8
6
5
100
设计暴雨（mm）
15.9
25.4
34.9
41.3
139.6
25.4
19.0
15.9
317.3
初损（mm）
15.9
9.1
25.0
后损（mm）
2.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
20.0
设计净雨（mm）
0
14.3
31.9
38.3
136.6
升级会员 