设计洪水流量课件

,桥涵水文,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Nanjing University of Technology,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,设 计 洪 水 流 量,设 计 洪 水 流 量,第四章 设计洪水流量,设计洪水流量：,对应于某一设计洪水频率的洪峰流量，简称设计流量。,设计洪水位：,桥位设计计算断面上通过设计流量相应的水位，简称设计水位。,设计流速：,设计流量通过时桥位断面的河槽平均流速。,因此，应根据工程实际情况，按国家颁发的有关规范选定合适的设计标准，依此推算设计洪水。,公路工程技术标准,（,JTJ001,）,第四章 设计洪水流量设计洪水流量：对应于某一设计洪水频率的洪,第四章 设计洪水流量,第四章 设计洪水流量,第四章 设计洪水流量,水文统计法,经验公式或推理公式,相关分析,资料多，中等以上流域,小流域,资料较少,地区经验公式,无水文站观测资料,第四章 设计洪水流量水文统计法经验公式或推理公式相关分析资料,第四章 设计洪水流量,第二节 根据地区经验公式推算设计流量,2,第一节 根据流量观测资料推算设计流量,3,1,第三节 推理公式和经验公式,3,3,第四节 桥位断面设计流量水位推算,4,第四章 设计洪水流量第二节 根据地区经验公式推算设计流量,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,实测资料,累计频率,统计参数,经验频率曲线,理论频率曲线,但是,，由于洪水观测年限与总体相比差之甚远，经验频率点群分布并不是一条光滑的连续曲线；而由三个参数确定的皮尔逊,型理论频率曲线，抽样误差也比较大，从而使由计算参数得到的,皮尔逊,理论频率曲线，与经验频率点群偏离较大,，,即两者配合不是很好，因此必须采用某种方法来确定合适的统计参数，使两者拟合最好。,通过调整统计参数,C,S,、,C,V,，选择一条与经验频率曲线点群拟合最好的理论频率曲线，这种方法叫,适线法,。,4.1 根据流量观测资料推算设计流量实测资料累计频率统计参数,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,一、适线法的步骤,将审核过的水文资料按递减顺序排列，计算各随机变量的经验频率，并点绘于概率格纸上。,计算统计参数,C,V,，假定,C,S,=m,C,V,，在我国一般取,m=2,4,。,确定线型，根据 、,C,S,、,Pi,查表计算确定理论频率曲线的纵坐标，绘制理论频率曲线。,观察理论频率曲线与经验频率曲线的符合程度，反复调整统计参数，直到两者符合得最好为止，即可确定统计参数 、,C,V,和,C,S,的采用值及采用的理论频率曲线。,4.1 根据流量观测资料推算设计流量一、适线法的步骤,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,二、资料中特大值的处理（特大洪水处理）,特大洪水：,历史上曾经发生过的，或近期观测到的，比其它一般洪水大得多的稀遇洪水。它的重现期不能仅根据实测系列的长度来确定，而需要进行调查和考证。,实测期、调查期、文献考证期,例,3-1-3,某一级公路拟建一座大桥。桥位上游附近的一个水文站，能搜集到,14,年断续的流量观测资料，经插补和延长，获得,1963,年至,1982,年连续,20,年的年最大流量资料；又通过洪水调查和文献考证，得到,1784,年、,1880,年、,1949,年和,1955,年连续系列前四次特大洪水；,1975,年在实测期内也出现过一次特大洪水。,调查期,文献考证期,实测期,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 二、资料中特,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,二、资料中特大值的处理（特大洪水处理）,按年最大值法所得的实测洪峰流量，若依年序排列，可有三种类型：,Q,N,特大值；,n,实测期,N,调查或考证的年数，包括实测期,n,年，首项最大值的重现期,a,特大值的总个数,l,实测年内的特大值个数,不连续系列,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 二、资料中特,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,1,、不连续系列的经验频率计算,（,1,）不连续系列中前,a,项特大洪水的经验频率计算，按数学期望公式：,P,M,不连续,N,年系列前,M,项的经验频率；,M,特大洪水由大到小的排位序号，,M=1,，,2,，,，,a,；,N,调查或考证的年数，包括实测期,n,年，首项特大洪水的重现期,N=T,2,-T,1,+1,T,2,实测连续系列最近的年份；,T,1,调查考证到最近的年份。,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 1、不连续系,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,1,、不连续系列的经验频率计算,（,2,）实测,n,年系列普通洪水经验频率的计算：,方法一：,P,m,连续,n,年系列中第,m,项的经验频率；,m,由大到小排位的顺序号，若实测期中无特大洪水，则,m=1,，,2,，,，,n,；,若有,l,项特大洪水,，则,m=l+1,，,l+2,，,，,n,方法二：,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 1、不连续系,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,对于不连续的年最大流量系列，其统计参数的最后确定，仍是应用适线法最适宜。以上计算的均值和变差系数，作为初试值。适线法的,基本步骤与连续系列相同,。,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 对于不连续的年最,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,例,4-1-3,某一级公路拟建一座大桥。桥位上游附近的一个水文站，能搜集到,14,年断续的流量观测资料，经插补和延长，获得,1963,年至,1982,年连续,20,年的年最大流量资料；又通过洪水调查和文献考证，得到,1784,年、,1880,年、,1949,年和,1955,年连续系列前四次特大洪水；,1975,年在实测期内也出现过一次特大洪水。以上洪水资料列于,4-1-2,第,2,栏。,1,、参数计算,不连续系列特大值项数：,实测期,：,实测期内特大值个数：,调查考证期,：,a=5,n=20,l=1,N=(1982-1784,）,+1=199,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 例4-1-3,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,例,4-1-3,2,、经验频率计算,（,1,）前,5,项特大值经验频率计算,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 例4-1-3,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,例,4-1-3,2,、经验频率计算,（,2,）,实测连续系列经验频率计算,第一项：,m=l+1=1+1=2,第二项：,m=l+2=1+2=3,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 例4-1-3,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,4.1 根据流量观测资料推算设计流量,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,例,4-1-3,3,、不连续系列统计参数计算,4,、适线,4.1 根据流量观测资料推算设计流量 例4-1-3,4.1,根据流量观测资料推算设计流量,4.1 根据流量观测资料推算设计流量,4.2,根据地区经验公式推算设计流量,1979,年,4,月，在交通部公路规划设计院主持下，,28,个省,(,自治区,),的交通厅和,3,个部属设计院参加，根据全国,1785,个水文站的观测资料，,2198,站年的历史洪水调查资料，制定了,我国公路大中桥流量经验公式汇总报告,。报告中把全国分为,111,个分区，分区图见图,4-2-1,。制定了,3,个表即：,全国水文分区流量计算参数表,全国水文分区,Cv,值表,全国水文分区,C,S,Cv,经验关系表,4.2 根据地区经验公式推算设计流量 1979年4月，,4.2,根据地区经验公式推算设计流量,全国水文分区流量计算参数表,4.2 根据地区经验公式推算设计流量全国水文分区流量计算参数,4.2,根据地区经验公式推算设计流量,一、全国水文分区流量计算参数表,4.2 根据地区经验公式推算设计流量一、全国水文分区流量计算,4.2,根据地区经验公式推算设计流量,二、全国水文分区,Cv,值表,4.2 根据地区经验公式推算设计流量二、全国水文分区Cv值表,4.2,根据地区经验公式推算设计流量,三、全国水文分区,C,S,C,v,值表,4.2 根据地区经验公式推算设计流量三、全国水文分区CSC,4.2,根据地区经验公式推算设计流量,四、以上各表的使用,五、使用范围,一般用于流域面积,F,小于,50000km,2,的中等流域的桥位。首先在地图上勾绘出桥位以上的流域面积,F,，视流域大部分在哪一分区中,(,图,4-2-1),，就可采用该分区公式。,4.2 根据地区经验公式推算设计流量四、以上各表的使用五、使,4.2,根据地区经验公式推算设计流量,4.2 根据地区经验公式推算设计流量,习题作业,1,.,2.,在长江南岸深丘区，桥位上游流域面积为,250Km,2,，计算其桥位断面,Q,5%,的流量。,习题作业1.2.在长江南岸深丘区，桥位上游流域面,4.3,推理公式和经验公式,公路沿线跨越的小河、溪流、沟壑等都是属于小流域。小流域洪水暴涨暴落，历时短，很少能留下明显的痕迹，往往又不会引起人们的注意，难以调查到较为可靠的历史洪水资料，且一般没有水文站的观测资料。实际工作中,小流域河流上,的,桥梁和涵洞,及,路基排水系统,的设计，一般由,暴雨资料来推求,。流量计算多采用,推理公式或经验公式,。,4.3 推理公式和经验公式 公路沿线跨越的小河、溪流、,4.3,推理公式和经验公式,由暴两资料推求设计洪峰是以降雨形成洪水的理论为基础的。按照暴雨洪峰的形成过程，推求设计峰可分,三步,进行：,推求设计暴雨,，求不同历时指定频率的设计雨量及暴雨过程；,推求设计净雨,，设计暴雨扣除损失就是设计净雨；,推求设计洪水,，对设计净雨进行汇流计算，得流域出口断面的设计洪水。,4.3 推理公式和经验公式 由暴两资料推求设计洪峰是以,4.3,推理公式和经验公式,一、基本概念,暴雨,：,24,小时降雨量大于,50mm,或,1,小时降雨量大于,16mm,。,H,24,50mm,或,H,1,16mm,净雨,：降雨扣除各种损失后形成地面径流的那部分雨量，即地面径流。,产流过程,：从降雨到净雨的过程。,汇流过程,：坡面出现汇流后，从流域各处汇集到流域出口断面的过程。,汇流时间,（,h,）：从流域最远点流到出口断面的时间,4.3 推理公式和经验公式 一、基本概念 暴雨：,4.3,推理公式和经验公式,水文循环,流域汇流,4.3 推理公式和经验公式水文循环流域汇流,4.3,推理公式和经验公式,一、基本概念,暴雨强度公式,：暴雨强度、历时及累积频率三者关系的数学模型,i,f,(,t,，,P,),，称为暴雨强度公式。它用以反映实测点雨量资料的暴雨特性，也是一种地区性较强的经验公式。,i,时段平均暴雨强度；,Sp,频率为,p,的雨力，,Sp=A+BlgT,；,n,降雨递减系数,4.3 推理公式和经验公式 一、基本概念 暴雨强,4.3,推理公式和经验公式,一、基本概念,暴雨形成洪峰,：,小流域的特点是面积小、汇流历时短，形成洪峰流量最不利情况只是数小时的短历时暴雨。因此可假定暴雨强度在全流域内分布均匀，时空分布变化不大，并可利用点雨量资料。产生洪峰流量的主要因素是,暴雨强度,I,与,流域面积,F,，设计洪水以,“,峰,”,控制，洪峰流量计算的计算式可写成：,K,为单位换算系数水文学中，,Q,、,i,、,F,的惯用单位有两类，因此,K,有两种取值。,4.3 推理公式和经验公式 一、基本概念 暴雨形,4.3,推理公式和经验公式,二、推理公式,公式基本形式：,Q,p,频率为,p%,的流量（,m,3,/s,）,K,单位换算系数,0.278,频率为,p%,的平均净雨强度（,mm/h,）,F,流域面积（,km,2,）,净雨量的推求