水文學(xué)第4章設(shè)計(jì)洪峰流量與水位

1、第4章 設(shè)計(jì)洪峰流量與水位計(jì)算41 概述411設(shè)計(jì)洪水的意義及內(nèi)容 工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中所依據(jù)的一定標(biāo)準(zhǔn)的洪水，即為設(shè)計(jì)洪水程規(guī)劃設(shè)計(jì)中所依據(jù)的一定標(biāo)準(zhǔn)的洪水，即為設(shè)計(jì)洪水。 例如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)p1的洪水，稱作百年一遇的設(shè)計(jì)洪水； 標(biāo)準(zhǔn)為可能最大的洪水稱為設(shè)計(jì)的可能最大洪水。標(biāo)準(zhǔn)為可能最大的洪水稱為設(shè)計(jì)的可能最大洪水。 標(biāo)準(zhǔn)愈高，愈是稀遇，設(shè)計(jì)的工程也就越安全，被洪水破壞的標(biāo)準(zhǔn)愈高，愈是稀遇，設(shè)計(jì)的工程也就越安全，被洪水破壞的風(fēng)險(xiǎn)就愈小，但耗資也越大；反之，標(biāo)準(zhǔn)較低、耗資減少，但安全風(fēng)險(xiǎn)就愈小，但耗資也越大；反之，標(biāo)準(zhǔn)較低、耗資減少，但安全程度也隨之降低，承受的風(fēng)險(xiǎn)加大。程度也隨之降低，承受的風(fēng)險(xiǎn)加大。

2、設(shè)計(jì)洪水的內(nèi)容，隨服務(wù)對(duì)象的不同而有所不同。 洪峰流量和洪水位洪峰流量和洪水位: 橋梁、涵洞、堤防等排洪工程；橋梁、涵洞、堤防等排洪工程； 蓄水池洪水總量： 蓄水能力很強(qiáng)的水庫(kù)。 蓄洪、泄流都有重要作用的，則需推求設(shè)計(jì)洪峰、洪量和洪水設(shè)計(jì)洪峰、洪量和洪水過(guò)程線過(guò)程線，稱洪水三要素。 洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定，是一個(gè)關(guān)系到政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)和安全的極其復(fù)雜的問(wèn)題。412 洪水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(1)由流量資料推求：當(dāng)設(shè)計(jì)斷面有足夠的實(shí)測(cè)流量資料；(2)由暴雨資料推求：當(dāng)設(shè)計(jì)斷面流量資料不足，但有比較好的雨量資料，可根據(jù)徑流形成原理，由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)凈雨，再由設(shè)計(jì)凈雨推求設(shè)計(jì)洪水；(3)地區(qū)綜合法推求：當(dāng)

3、設(shè)計(jì)流域(主要是小流域)缺乏降雨徑流資料時(shí)，可根據(jù)水文地區(qū)變化規(guī)律，采用該類方法推求設(shè)計(jì)洪水。 多種途徑計(jì)算，相互比較，充分論證，合理采用。多種途徑計(jì)算，相互比較，充分論證，合理采用。413 設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算途徑4，2 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水 采用 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)，其計(jì)算程序：洪水資料審查以取得具有可靠性、一致性和代表性的資料； 選樣從每年洪水中選取符合要求的洪峰流量，組成各種統(tǒng)計(jì)系列；頻率計(jì)算，推求設(shè)計(jì)洪峰流量 或推求洪水總量。（蓄水能力很強(qiáng)的水庫(kù)）選擇典型洪水過(guò)程線 根據(jù)設(shè)計(jì)洪峰和設(shè)計(jì)流量進(jìn)行放大，推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。（蓄洪、瀉洪都重要的工程）421 設(shè)計(jì)洪

4、峰流量的推求 (1)資料可靠性審查：鑒定資料的可靠程度鑒定資料的可靠程度，對(duì)觀測(cè)、調(diào)查、考證資料逐一檢查。 特別審查觀測(cè)和整編質(zhì)量較差的年份，如建國(guó)前及“文革”期間的資料。 注意了解水尺位置、零點(diǎn)高程、水準(zhǔn)基面的變動(dòng)情況； 汛期是否有觀測(cè)中斷的情況； 測(cè)流斷面有否沖淤變化； 水位流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng)是否合理等。 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步審查會(huì)同原整編單位和作必要的修改。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步審查會(huì)同原整編單位和作必要的修改。 1資料審查 如測(cè)流斷面上游修建了引水工程，則工程建成前后下游水文站所測(cè)得的實(shí)測(cè)資料的一致性就被破壞。 由于上游分洪、決堤等影響到下游站的洪水。 對(duì)于前后不一致的資料，應(yīng)還原為同一性質(zhì)

5、的系列。應(yīng)還原為同一性質(zhì)的系列。(2)資料一致性審查一個(gè)統(tǒng)計(jì)系列只能由同一成因的資料所組成一個(gè)統(tǒng)計(jì)系列只能由同一成因的資料所組成。 (3)資料代表性審查： 樣本資料樣本資料 的 統(tǒng)計(jì)特性統(tǒng)計(jì)特性 能否很好地反映總 體的統(tǒng)計(jì)特性。 把乙站(參證站)115年的洪峰資料 當(dāng)作是總體系列當(dāng)作是總體系列，配線得統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 再求乙站19611990年資料 (樣本系列樣本系列) 的統(tǒng)計(jì)參數(shù)； 如果兩者的結(jié)果很相近，則參證站19611990年的資料有代表性，即該樣本可以代表總體。 由于甲站與乙站水文條件相似，故可推斷甲站由于甲站與乙站水文條件相似，故可推斷甲站19611990年年的洪峰資料也有代表性。的洪峰資

6、料也有代表性。 1)與水文條件相似的參證站比較 例如：甲、乙站在 同一條河流上同一條河流上 或在 同一水文分區(qū)同一水文分區(qū) 內(nèi)，而且所控制的集水面積相差不多。 設(shè) 甲站 只有19611990年30年的資料； 而 乙站 有18761990年共115年的資料。2)與本區(qū)域較長(zhǎng)的雨量資料對(duì)照若該流域內(nèi)或附近有一個(gè)觀測(cè)時(shí)間很長(zhǎng)的雨量站，則可作為參證站（也應(yīng)判別本站系列的代表性）。 對(duì)于代表性不好的洪峰系列，應(yīng)該設(shè)法加以展延。對(duì)于代表性不好的洪峰系列，應(yīng)該設(shè)法加以展延。 A把 同一條河流上下游站同一條河流上下游站 或 鄰近河流測(cè)站的與設(shè)計(jì)站鄰近河流測(cè)站的與設(shè)計(jì)站 同一次洪峰建立相關(guān)關(guān)系建立相關(guān)關(guān)系。 B

7、如果 設(shè)計(jì)流域內(nèi)的面雨量記錄較長(zhǎng)設(shè)計(jì)流域內(nèi)的面雨量記錄較長(zhǎng)，可用 產(chǎn)、匯流計(jì)算產(chǎn)、匯流計(jì)算的方法由暴雨資料來(lái)插補(bǔ)延長(zhǎng)洪峰流量資料。由暴雨資料來(lái)插補(bǔ)延長(zhǎng)洪峰流量資料。用上述方法確定資料的代表性，往往要求參證變量的年數(shù)很長(zhǎng)； 實(shí)際工作中為保證系列有足夠的代表性，規(guī)定連續(xù)系列長(zhǎng)度應(yīng)為保證系列有足夠的代表性，規(guī)定連續(xù)系列長(zhǎng)度應(yīng)不少于不少于30年，同時(shí)必須有一定數(shù)量的歷史洪水調(diào)查資料。（年，同時(shí)必須有一定數(shù)量的歷史洪水調(diào)查資料。（歷史洪水的調(diào)查年限可達(dá)百年甚至數(shù)千年。） 2選 樣n我國(guó)則規(guī)定采用年最大值法，即從我國(guó)則規(guī)定采用年最大值法，即從 n 年年資料中資料中 每年選一個(gè)最大的洪峰流量，組每年選一個(gè)最

8、大的洪峰流量，組成成 n 年樣本系列。年樣本系列。 3洪峰流量頻率計(jì)算特大洪水處理(1)問(wèn)題的提出n 如果利用歷史文獻(xiàn)和調(diào)查的方法來(lái)確定出歷史上很早以如果利用歷史文獻(xiàn)和調(diào)查的方法來(lái)確定出歷史上很早以前發(fā)生過(guò)的特大洪水，即可把樣本資料系列年數(shù)增加到調(diào)前發(fā)生過(guò)的特大洪水，即可把樣本資料系列年數(shù)增加到調(diào)查期的長(zhǎng)度，從而使資料的代表性大大提高查期的長(zhǎng)度，從而使資料的代表性大大提高。n調(diào)查期間每一年的洪水(主要是一般洪水)是不可能都得到的，這樣就使系列資料不連續(xù)，系列資料不連續(xù)，因此就要研究有特大洪水特大洪水時(shí)的頻率計(jì)算方法，稱為特大洪水處理。時(shí)的頻率計(jì)算方法，稱為特大洪水處理。 (2)連序樣本和不連序

9、樣本n特大洪水：特大洪水： 比一般洪水大得多；無(wú)定比一般洪水大得多；無(wú)定量限制；重現(xiàn)期需考證。量限制；重現(xiàn)期需考證。n調(diào)查調(diào)查、考證考證 到的歷史洪水一般就是 特大洪水特大洪水。 某站某站 ：n年內(nèi)有連續(xù)的實(shí)測(cè)記錄，其中Q3是實(shí)測(cè)資料內(nèi)特大洪水。 考證、調(diào)查考證、調(diào)查到 N年 中有3次特大洪水Ql、Q2及Q4，則在則在N年中，只有年中，只有n+3次洪峰流量值，稱次洪峰流量值，稱 N 年樣本為年樣本為 不連序樣不連序樣本，資料在排序上有空位本，資料在排序上有空位。特大洪水處理：特大洪水處理： 不連序樣本其經(jīng)驗(yàn)頻率及統(tǒng)計(jì)參數(shù)的計(jì)算。n考慮特大洪水后考慮特大洪水后 采用將 特大洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率 與 一

10、般洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率 分別計(jì)算的方法。 (3) 考慮特大洪水時(shí) 經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算考證及實(shí)測(cè)(包括空位)的總年數(shù)： N 2 年調(diào)查及實(shí)測(cè)(包括空位)的總年數(shù)： N 1 年連續(xù)實(shí)測(cè)期 ： n 年 特大洪水： a 次 (例： a=4)實(shí)測(cè)特大洪水實(shí)測(cè)特大洪水； l 次 （例： l =1）歷史特大洪水歷史特大洪水： a-l次（例： a-l =4-1=3） 目前國(guó)內(nèi)有兩種考慮特大洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算方法。 特大洪水(包括系列內(nèi)的特大值)的經(jīng)驗(yàn)頻率：aMNMpM,.2 , 11nllmnmpm,.2, 111) 獨(dú)立樣本法式中， M為特大洪大在 N中 的排序。 一般洪水(n項(xiàng)中除去項(xiàng)中除去l 項(xiàng)特大值項(xiàng)特大值)的

11、經(jīng)驗(yàn)頻率：m為一般洪水在n中的排序。 把包括 歷史洪水的長(zhǎng)系歷史洪水的長(zhǎng)系列列(N年) 和 實(shí)測(cè)的短系列實(shí)測(cè)的短系列(n年) 看做是從總體中隨機(jī)抽取的 兩個(gè)獨(dú)立樣本兩個(gè)獨(dú)立樣本。即考證期、調(diào)查期、實(shí)測(cè)期單獨(dú)應(yīng)用公式計(jì)算。即考證期、調(diào)查期、實(shí)測(cè)期單獨(dú)應(yīng)用公式計(jì)算?？甲C期、調(diào)查期、實(shí)測(cè)期考證期、調(diào)查期、實(shí)測(cè)期 特大洪水特大洪水 用以下公式計(jì)算：用以下公式計(jì)算： 兩公式其實(shí)相同，但考證期、調(diào)查期的頻率計(jì)算只能考證期、調(diào)查期的頻率計(jì)算只能計(jì)算特大洪水的頻率，其它年份的洪水頻率無(wú)法計(jì)算計(jì)算特大洪水的頻率，其它年份的洪水頻率無(wú)法計(jì)算，實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)期每年的洪水頻率都能計(jì)算。期每年的洪水頻率都能計(jì)算。實(shí)測(cè)期實(shí)測(cè)期

12、 一般洪水一般洪水 用以下公式計(jì)算：aMNMpM,.2 , 11 M為特大洪大在 N中 的排序。nllmnmpm,.2, 11m為一般洪水在n中的排序。例： l =1，即從第2項(xiàng)開始1222NMpM 2）統(tǒng)一樣本法 把把 特大洪水特大洪水 和和 實(shí)測(cè)一般洪水系列實(shí)測(cè)一般洪水系列 共同組成一個(gè)不連共同組成一個(gè)不連序系列，作為總體的一個(gè)統(tǒng)一樣本，空缺部分按一般洪水填序系列，作為總體的一個(gè)統(tǒng)一樣本，空缺部分按一般洪水填補(bǔ)（分布情況與實(shí)測(cè)的一般洪水相似），從而形成補(bǔ)（分布情況與實(shí)測(cè)的一般洪水相似），從而形成 N2 年的年的連續(xù)系列。連續(xù)系列。 考證期考證期 N2 年內(nèi)年內(nèi)( N2 N1)為首的 a2個(gè)

13、個(gè) 大洪水的頻率：M2 = l， 2，3，a2（包含了 N1年內(nèi)為首的 l 2個(gè)大洪水） 考證期考證期為首的大洪水 ：a2個(gè)， 例a2=4同時(shí)也是N1年內(nèi)為首的大洪水： l 2個(gè) ， 例l 2=1 調(diào)查期 N1 年內(nèi)為首的大洪水： a1 個(gè)， 例 a1 =3； 同時(shí)也是實(shí)測(cè)期n 年之內(nèi)發(fā)生的大洪水：l個(gè)， 例 l=1。 在調(diào)查期N1年內(nèi)，除去為首的 l 2 項(xiàng)大洪水以外（ l 2項(xiàng)大洪水的頻率已在考證期中計(jì)算），第M1位洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率：)1)(1 (2121)()(12222lNlMpppaMaMM(M1=l2+1, l 2+2,a1) 例 l 2=1 考證期的為首的考證期的為首的a2個(gè)特大洪

14、水中最末個(gè)特大洪水中最末項(xiàng)的頻率項(xiàng)的頻率是)(22aMp 在實(shí)測(cè)期n年內(nèi)，除去為首的l 個(gè)大洪水以外，第第m位洪位洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率水的經(jīng)驗(yàn)頻率：例：l=1 ，第1項(xiàng)已經(jīng)在調(diào)查期計(jì)算，即從第2項(xiàng)算起。調(diào)查期的為首的調(diào)查期的為首的a1個(gè)特大洪水中最末項(xiàng)的頻率個(gè)特大洪水中最末項(xiàng)的頻率。 )(11aMp)1)(1 ()()(1111lnlmpppaMaMm(m依次取l +1，l +2，n) 例 l=1 一般認(rèn)為，水文站觀測(cè)資料的代表性較好時(shí)，可用第一種方法，而調(diào)查和考證的歷史洪永資料較為可靠時(shí)，可用第二種方法。 對(duì)于為首幾項(xiàng)大洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率，需盡量查閱歷史文獻(xiàn)，經(jīng)過(guò)考證分析后確定，以減少誤差。 在頻率格

15、紙上點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)子，然后進(jìn)行配線在頻率格紙上點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)子，然后進(jìn)行配線。n實(shí)測(cè)n=33年，1972-1935+1-5=33年,Q1949為特大洪水；n調(diào)查N1=70年，Q1921、Q1949、Q1903為特大洪水，沒(méi)有漏掉比Q1903 更大的洪水；n考證N2=141年、Q1867、Q1852、Q1832為特大洪水、小于Q1921的無(wú)法查清。例 4-1考證N2=141年排位：M2=1，Q1867、M2=2，Q1852、M2=3，Q1832、M2=4， Q1921調(diào)查N1=70年排位：M1=1，Q1921、M1=2，Q1949、M1=3，Q1903 (4)考慮特大洪水時(shí)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的確定n當(dāng)用矩

16、法矩法時(shí)，考慮特大洪水和系列不連續(xù)影響，空缺部分按一般洪水填補(bǔ)，分布情況與實(shí)測(cè)的一般洪水相似 。11122111()111()11()()1majjanjiji lnimai lVjmjmQaNQNaNQNaQNnlQQCQQNaNnlQ 特大洪水 （ 個(gè)）其它年的洪水（） 實(shí)測(cè)一般洪水的平均值（）參數(shù)值的初估可用 矩法矩法 或 三點(diǎn)法三點(diǎn)法。 用三點(diǎn)法三點(diǎn)法時(shí),在經(jīng)驗(yàn)頻率曲線上任選三個(gè)有代表性的點(diǎn)：(p1，x1)，(p2，x2)，(p3，x3），跟據(jù)皮爾遜型曲線的性質(zhì)解統(tǒng)計(jì)參數(shù)。 不過(guò)，此經(jīng)驗(yàn)曲線是考慮了特大洪水（小頻率）點(diǎn)不過(guò)，此經(jīng)驗(yàn)曲線是考慮了特大洪水（小頻率）點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)曲線。的經(jīng)驗(yàn)曲線。

17、 。) 1(PVpCxx),(),(),(332211SpSPSpCpxxCpxxCpxx 對(duì)于設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，適線的原則適線的原則：盡量照顧整個(gè)經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)群的趨勢(shì)，使曲線通過(guò)點(diǎn)群中央，如如實(shí)在有困難，可實(shí)在有困難，可側(cè)重考慮上部中部大中洪水的點(diǎn)據(jù)側(cè)重考慮上部中部大中洪水的點(diǎn)據(jù)；對(duì)歷史特大洪水，應(yīng)估計(jì)他們的誤差范圍，適線時(shí)不可機(jī)械地使頻率曲線通過(guò)這些點(diǎn)據(jù)，而是在相應(yīng)的誤差范圍內(nèi)調(diào)整，取得整體上的良好配合；適線時(shí)應(yīng)考慮統(tǒng)計(jì)參數(shù)在地區(qū)上的變化規(guī)律，使之能與地區(qū)上的變化相協(xié)調(diào)。 (5)適線法推求洪峰流量理論頻率曲線與設(shè)計(jì)值 一般均采用皮爾遜型。 使理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)配合最好理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)配

18、合最好，設(shè)計(jì)洪峰流量可按設(shè)計(jì)頻率算出來(lái)了。4.5.3 有暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水1推求設(shè)計(jì)暴雨；2推求設(shè)計(jì)凈雨；3推求設(shè)計(jì)洪水。 1 設(shè)計(jì)暴雨量的計(jì)算 （1）流域暴雨資料的充分時(shí)： 將 流域面雨量（平均雨量）作為研究對(duì)象流域面雨量（平均雨量）作為研究對(duì)象。 1） 求各年各次大暴雨的各種歷時(shí)的面雨量； 2） 按各指定的統(tǒng)計(jì)歷時(shí)（6h、12h、1d、3d）選每年各歷時(shí) 的年最大面雨量年最大面雨量組成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)系列，做經(jīng)驗(yàn)頻率曲線； 3） 適線，求設(shè)計(jì)頻率對(duì)應(yīng)的面雨量。 設(shè)計(jì)暴雨設(shè)計(jì)暴雨：研究成果表明，比較大的洪水，大體上可認(rèn)為某一頻率的暴雨形成同一頻率的洪水。431 計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨1） 求流域中心處的

19、設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量： 流域中心處有長(zhǎng)期雨量測(cè)站時(shí)流域中心處有長(zhǎng)期雨量測(cè)站時(shí)（點(diǎn)雨量），頻率計(jì)算求此站設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量。 流域上無(wú)長(zhǎng)期雨量測(cè)站時(shí)流域上無(wú)長(zhǎng)期雨量測(cè)站時(shí)： 找水文手冊(cè)等文獻(xiàn)中暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖 查流域中心處各種歷時(shí)暴雨的統(tǒng)計(jì)參數(shù) 求各歷時(shí)暴雨的頻率曲線 求某歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨（點(diǎn)雨量）。2）流域暴雨資料的不足時(shí)： 2） 設(shè)計(jì)面雨量設(shè)計(jì)面雨量 的推求： 將點(diǎn)雨量折算成面雨量點(diǎn)面雨量關(guān)系兩種： 流域中心雨量與流域面雨量關(guān)系定面關(guān)系。 暴雨中心雨量與暴雨范圍的面雨量關(guān)系動(dòng)面關(guān)系 選定典型暴雨過(guò)程，以設(shè)計(jì)雨量為控制進(jìn)行縮放（各歷時(shí)暴雨均類似做法）。 典型暴雨過(guò)程：典型暴雨過(guò)程： 1） 設(shè)計(jì)條件下

20、容易發(fā)生 典型暴雨的雨量接近設(shè)計(jì)暴雨量； 雨峰個(gè)數(shù)、主峰位置是實(shí)際降雨時(shí)大暴雨中常見的。 2） 對(duì)工程不利 雨量比較集中； 主峰比較靠后。2 設(shè)計(jì)暴雨過(guò)程 徑流系數(shù)法、暴雨徑流相關(guān)圖法 1） 徑流系數(shù)法徑流系數(shù)：暴雨轉(zhuǎn)化為徑流的比例系數(shù)。徑流系數(shù)：暴雨轉(zhuǎn)化為徑流的比例系數(shù)。=Rs/P=Rs/PP為流域平均雨量；Rs為地面徑流深，有基流分割得；基流分割基流分割：將實(shí)測(cè)的某次洪水過(guò)程線劃分為地面徑流過(guò)程和地下徑流過(guò)程，常用斜線分割：從起漲點(diǎn)到退水點(diǎn)用直線相連，直線以上所圍的面積即地面徑流總量Ws，除以流域面積F，得徑流深。 Rs=Ws/FRs=Ws/F分析多次暴雨洪水，可大致定出不同等級(jí)的暴雨徑流

21、系數(shù)分析多次暴雨洪水，可大致定出不同等級(jí)的暴雨徑流系數(shù) 。432 計(jì)算設(shè)計(jì)凈雨 由 設(shè)計(jì)凈雨 轉(zhuǎn)化為流域出口的 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程 。 匯流計(jì)算：匯流計(jì)算： 地面徑流匯流計(jì)算：地面凈雨進(jìn)行匯流計(jì)算，求出口的地面 徑流過(guò)程； 地下徑流匯流計(jì)算：可按經(jīng)驗(yàn)取大洪水的基流作為實(shí)際洪水 的地下徑流。 433 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算地面匯流計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)單位線法：1單位線的定義和假定定義：一個(gè)流域上，單位時(shí)段定義：一個(gè)流域上，單位時(shí)段t t內(nèi)均勻降落單位深度（內(nèi)均勻降落單位深度（10mm10mm地地面凈雨，在流域出口斷面形成的地面徑流過(guò)程線（單位線面凈雨，在流域出口斷面形成的地面徑流過(guò)程線（單位線Q Qt t）。單位線的時(shí)段

22、依流域洪水特性而定。流域大，洪水漲落慢，t取長(zhǎng)一些；流域小，洪水漲落快，t取短一些。一般取單位線漲洪歷時(shí)tr的1/21/3，即 t=（1/21/3）tr1）倍比假定倍比假定：如果流域上有兩次降雨，他們的凈雨歷時(shí) Ts 相同，例如都是一個(gè)單位時(shí)段t，但凈雨深不同，分別為RsRs，1 1 Rs Rs，2 2 ，則他們各自在出口形成的地面徑流過(guò)程線的洪水歷時(shí)相等。即相應(yīng)流量成比例。即若實(shí)測(cè)有單位時(shí)段凈雨的地面徑流過(guò)程線時(shí)，將該實(shí)測(cè)有單位時(shí)段凈雨的地面徑流過(guò)程線時(shí)，將該過(guò)程線的縱坐標(biāo)，統(tǒng)統(tǒng)乘以過(guò)程線的縱坐標(biāo)，統(tǒng)統(tǒng)乘以10/Rs10/Rs便可便可。單位線的兩項(xiàng)基本假定：2,2,12211211.SSRR

23、QQQQ2）疊加假定疊加假定：若流域上有一次降雨，凈于歷時(shí)不止一個(gè)單位時(shí)段，例如兩個(gè)時(shí)段，各時(shí)段降雨為Rs，1 Rs，2 ，則該次降雨在出口形成的地面徑流Qt等于Rs，1 和 Rs，2 ，各自形成的地面徑流過(guò)程線的疊加。.0022313122121110QQQQQQQQQ.211 ,2,1212221111 ,2,12111QRRQQQQQRRQQQSSSS，再求則有1 2） 分解法： 實(shí)測(cè)流域上某次洪水由幾個(gè)時(shí)段的降雨降雨組成時(shí)： 先將總過(guò)程線分成地面和地下徑流兩部分（基流分割） 分別求出每一個(gè)時(shí)段降雨形成的地面過(guò)程線，再轉(zhuǎn)化為單位線（只需轉(zhuǎn)化其中一個(gè)便可） 2 單位線的推求.211 ,2,

24、1212221111 ,2,12111QRRQQQQQRRQQQSSSS，再求則有1） 縮放法： 如果流域上恰好有一個(gè)單位時(shí)間段且分布均勻的凈雨Rs所形成的孤立的洪峰，割去地下徑流得地面徑流過(guò)程線和地面凈雨深。由倍比假定按10/Rs進(jìn)行縮放。44 小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算小流域小流域：流域面積小于100平方公里，但無(wú)明確限制。特點(diǎn)：1 無(wú)水文站實(shí)測(cè)資料（徑流、降雨）；2 地理?xiàng)l件單一，計(jì)算時(shí)允許簡(jiǎn)化；3小流域多。 所以，其計(jì)算方法在保證精度的前提下力求所以，其計(jì)算方法在保證精度的前提下力求 簡(jiǎn)便。一般借助水文手冊(cè)完成。簡(jiǎn)便。一般借助水文手冊(cè)完成。注意注意：哪個(gè)地區(qū)資料建立的公式，只適用于哪個(gè)地區(qū)。借

25、用其他地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式，要格外小心，必須用本地區(qū)一定的資料進(jìn)行檢驗(yàn) 1以流域面積為參數(shù)的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式以流域面積為參數(shù)的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式認(rèn)為流域面積是影響洪峰流量的主要因素，而把其他因素用一些綜合性的參數(shù)表達(dá)（最簡(jiǎn)單。 NPPFCQ 經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算設(shè)計(jì)洪峰流量式中 Qp頻率為p的設(shè)計(jì)拱峰流量； F流域面積； N N、CpCp經(jīng)驗(yàn)指數(shù)和系數(shù)。隨地區(qū)和頻率而變化，可在經(jīng)驗(yàn)指數(shù)和系數(shù)。隨地區(qū)和頻率而變化，可在各省區(qū)的水文手冊(cè)中查到。各省區(qū)的水文手冊(cè)中查到。 2包含降雨因素的多參數(shù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式包含降雨因素的多參數(shù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式 采用一定頻率的設(shè)計(jì)暴雨，就可得到相應(yīng)頻率的設(shè)計(jì)洪水。例如 安徽省山丘區(qū)中小河流洪峰流

26、量經(jīng)驗(yàn)公式安徽省山丘區(qū)中小河流洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式為 73. 021. 1,24FCRQPP21. 1,24 PR 設(shè)計(jì)頻率為24h凈雨量，mm； C地區(qū)經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 該省把山丘區(qū)分為4種類型，即深山區(qū)、淺山區(qū)、高丘區(qū)、低丘區(qū)，其 C 值分別為00541、00285、00239、00194。24h設(shè)計(jì)暴雨 按等值線圖查算，并通過(guò)點(diǎn)面關(guān)系折算而得。設(shè)計(jì)凈雨按下式計(jì)算：PP,2430,24,24PPPR40,24,24PPPR深山區(qū) 淺山區(qū)、丘陵區(qū)5/42/3)(FZhQpP公路部門設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算公路部門設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算，一般都采用交通科學(xué)研究院制定的經(jīng)驗(yàn)公式Qp設(shè)計(jì)洪峰流量， 地貌系數(shù)，根據(jù)流域面積、

27、地形、主河道坡降查表確定；hz設(shè)計(jì)徑流深，mm，根據(jù)流域所在分區(qū)、土壤類型、匯流時(shí)間和設(shè)計(jì)頻率查表確定；Z植物截留和填洼損失，mm，根據(jù)流域地形、植被、水土保持和土地利用情況查表確定；F流域面積。洪峰傳播中變形對(duì)洪峰流量影響的折減系數(shù)，根據(jù)流域形心至出口的距離、地形情況查表確定；流域降雨不均勻影響洪峰流量的折減系數(shù)，根據(jù)流域的匯流時(shí)間、流域長(zhǎng)度或?qū)挾取夂蚯闆r查表確定。湖泊、池塘、小水庫(kù)調(diào)節(jié)作用影響洪峰流量的系數(shù)，由湖泊等面積占流域面積的比例查表確定 該法附有許多參數(shù)查算表，以反映氣候自然地理分區(qū)、地貌、地形、土壤、植被、湖泊等影響，詳細(xì)情況可參考文獻(xiàn)。5/42/3)(FZhQpP45 橋位斷

28、面設(shè)計(jì)洪峰流量 及水位的推求 451 橋位斷面設(shè)計(jì)洪峰流量橋位斷面設(shè)計(jì)洪峰流量 當(dāng)離 橋位斷面橋位斷面 不遠(yuǎn)的地方有 水文站水文站，且二者之間(稱區(qū)間)沒(méi)有大的支流時(shí)，先計(jì)算水文站斷面的設(shè)計(jì)洪水，然后，作適當(dāng)修正后，轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 為橋位斷面的設(shè)計(jì)洪水。 設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法一般都是基于離橋位斷面設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法一般都是基于離橋位斷面較較近的水文站近的水文站進(jìn)行進(jìn)行（小流域除外）。PmNBPmBQFFQ,)(式中 Qm.p ，QmB.p分別為 水文站水文站 和 橋位斷面橋位斷面 的設(shè)計(jì)洪 峰流量； F、FB 分別為水文站和橋位斷面的流域面積； N 經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，可由水文手冊(cè)查得。 當(dāng)當(dāng) F、FB 相差不

29、足相差不足5時(shí)，可直接將推求的水文站設(shè)計(jì)洪峰流時(shí)，可直接將推求的水文站設(shè)計(jì)洪峰流量作為橋位斷面的設(shè)計(jì)洪峰流量，不必再作上述修正量作為橋位斷面的設(shè)計(jì)洪峰流量，不必再作上述修正。1 面積比法 當(dāng) 橋位斷面控制流域橋位斷面控制流域 和相近的 水文站流域水文站流域 在一個(gè)水水文分區(qū)：文分區(qū)：R24.p、R24B.p 分別是為 水文站流域水文站流域 及 橋位斷面控橋位斷面控 制流域制流域 的 設(shè)計(jì)24h凈雨，mm； N1、N2分別為 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)24h凈雨比的指數(shù)凈雨比的指數(shù) 和 面積比的指數(shù)。面積比的指數(shù)。 例：對(duì)于安徽省山丘區(qū)分別為：安徽省山丘區(qū)分別為： N1=121，N2=0721)()(,24,24

30、,NBNPPBPmBFFRRQ 2面積雨量(或凈雨)比法 考慮 流域面積流域面積 和 雨量雨量(或凈雨或凈雨) 對(duì)設(shè)計(jì)洪峰流量的影響進(jìn)行修正；452 橋位斷面設(shè)計(jì)洪水位橋位斷面設(shè)計(jì)洪水位 1水位頻率計(jì)算法（水位頻率計(jì)算法（當(dāng) 橋位斷面就在水文站）橋位斷面就在水文站） （1） 有長(zhǎng)期水位觀測(cè)資料時(shí)，對(duì) 河底高程為基面的河底高程為基面的年最大水年最大水位（水深）系列位（水深）系列，作頻率計(jì)算。 求得以 河底高程為基面的設(shè)計(jì)水位（水深），河底高程為基面的設(shè)計(jì)水位（水深），再加 河底高程河底高程，即得 橋位斷面設(shè)計(jì)洪水位橋位斷面設(shè)計(jì)洪水位。 （2）對(duì)于水文資料很長(zhǎng)的站，還可通過(guò)實(shí)測(cè)的水位流量關(guān)系水位流量關(guān)系，將設(shè)計(jì)洪峰流量轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)洪水位。 二者相互比較，選取合理、可靠的成果 。 橋位斷面距水文站不遠(yuǎn)、且區(qū)間沒(méi)有大的支流匯人時(shí)。橋位斷面距水文站不遠(yuǎn)、且區(qū)間沒(méi)有大的支流匯人時(shí)。 水文站的水位 Z 與橋位斷面的相應(yīng)水位 ZB 之間會(huì)有 比比較較 密切的相關(guān)關(guān)系密切的相關(guān)關(guān)系ZZB。2水位相關(guān)法1）建 水文站的水位水文站的水位 Z 與 橋位斷面的相應(yīng)水位橋位斷面的相應(yīng)水位ZB 的相關(guān)關(guān) 系ZZB。 2）由 水文站水文站 的設(shè)計(jì)洪峰流量的設(shè)計(jì)洪峰流量 查水位流量關(guān)系曲線，得 水水 文站設(shè)計(jì)頻率的水位值文站設(shè)計(jì)頻率的水位值Zm.p， 3）由水