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4.3 面暴雨量频率计算在线视频

下一节:4.3 面暴雨量频率计算

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4.3 面暴雨量频率计算课程教案、知识点、字幕

同学们

今天我们来学习面暴雨量频率计算

上节课我们已经学习了

如何用点暴雨资料进行频率计算

然而 推求设计洪水所需的是

流域面雨量的设计暴雨过程

而不是点雨量过程

当流域面积较小时

例如流域面积小于10km2

由点或面雨量资料系列进行频率计算

其结果是相近的

以点代面是允许的

当流域面积较大时

不能简单地以点设计雨量代替面设计雨量

表1为某流域中心点雨量与面平均雨量之间的

相对离差表

其中

相对离差为流域中心点雨量

与流域面雨量的差值

与流域面雨量的比值

右图反映了相对离差和流域面积的关系

从表1和右图可以看出

流域面积越大

相对离差越大

以点代面的误差越大

那么 针对面积较大的流域

又该如何进行面暴雨频率计算呢

本节课将学习设计面暴雨量的直接计算方法

间接计算方法和计算成果的合理性检验等

三个部分内容

我们先来学习第一个内容

设计面暴雨量的直接计算方法

当流域内长期雨量站分布较密 资料充分时

可根据工程所在地点以上流域内各年的

最大面雨量系列直接进行频率分析计算

在频率分析计算之前

需要学习如何推求年最大的面雨量

根据流域各雨量站日降雨数据

选用算术平均法

泰森多边形法或等值线法

获得流域逐日的面雨量数据

再按独立选样方法

一般采用年最大值法

得到年最大的面雨量

算术平均法的计算公式见公式(1)

即为各雨量站的算术平均数作为流域的面雨量

例如

已知4个雨量站数据

则该流域的面雨量为四个站点雨量的

算术平均数

见公式(2)

该方法主要适用于流域内雨量站分布较均匀

地形起伏不大的情况

泰森多边形法的计算公式见公式(3)

该方法首先求得各雨量站的面积权重系数

然后用各站点雨量与该站所占面积权重相乘后

累加即得

我们通过一个例子来学习泰森多边形法的

具体计算步骤

如图所示

已知A B C D等四个雨量站

先用直线连接相邻雨量站

构成若干个三角形

应尽量避免出现钝角三角形

图中为两个三角形

再作每个三角形各边的中垂线

这些中垂线与流域边界将流域划分为四个区域

每个区域恰好对应一个雨量站

雨量站所在区域面积与流域面积的比值

即为面积权重系数

最后求得流域面降雨量

如公式(4)所示

当流域内 外雨量站分布较密时

可采用等值线法计算流域面雨量

计算公式见公式(5)

其表达方式与泰森多边形法相同

但其含义不同

公式中fi为相邻等雨量线

与流域边界包围的面积

如图所示

Pi为其对应的平均雨深

一般取相邻等雨量线的均值来表示

下面我们通过一个算例来分析

如何得到不同时段的最大面降雨量数据

某流域4个雨量站

A B C D在某年的日降雨过程见下表

通过算术平均值法求得逐日面降雨量数据

见表的第六行数据

采用年最大值法得到最大1日面降雨量

发生在7月4日

为69.3mm

最大3日面降雨量发生在8月9日到11日

为153.3mm

可以看出

同一年内各时段最大年暴雨量

未必是在同一场暴雨中选取

选取时以该时段雨量在年内最大为原则

面雨量的频率分析方法

与上节课讲的点频率分析方法一样

采用统一处理法或分别处理法

进行经验频率计算

选取P-III型曲线

采用适线法获取统计参数

最终得到不同设计频率下的面降雨量

在采用直接法推求设计面降雨量时需要注意

1)面降雨系列长度一般短于点降雨系列长度

应检查面降雨系列中

是否漏掉早期特大暴雨年份

2)搜集地理气候条件相似的邻近地区

特大暴雨资料

并将其移用至本流域

参与频率分析或合理性检验

3)对比分析本流域的设计面暴雨成果

和设计点雨量结果

一般来讲

面雨量均值 变差系数 设计值小于点雨量的

对应数值

4)对不同历时面雨量计算成果进行检验

分析均值

Cv和设计值的变化趋势是否与周围地区一致

各历时面雨量频率曲线是否有相交现象

5)对比分析本流域由面暴雨资料

推求的设计洪水

与用流量资料直接进行频率分析的

成果有无明显差异

下面我们来学习设计面暴雨量的间接计算方法

当设计流域内雨量资料系列太短

或各站系列虽长但互不同期

或站数过少

分布不均

不能控制全流域面积

无法获得面雨量的长系列数据

如右图所示

共有K个测站

其各测站的时间系列不同

大部分测站的雨量系列长度约为n年

无法获得N年的长系列资料

这种情况

往往需要先求出流域中心点处设计点雨量

再通过点雨量与面雨量之间的关系

将设计点雨量转化为所要求的设计面雨量

主要有两种方法

分别为定点定面关系法和动点动面关系法

其中定点定面关系为一个地区内不同面积的

多个流域或具有固定边界小区的面平均雨深的

统计参数与流域或小区面积的关系

动点动面关系法为暴雨中心地点的雨量

与以暴雨中心周围各条闭合等雨深线

包围面积内的平均面雨量之间的点面关系

对于定点定面关系中的定点是指流域中心点

或附近具有长系列资料的雨量站

如图中的中心点或雨量站E点

定面为流域边界

若流域具有短期面雨量资料时

可以绘制流域中心点雨量x0

与流域面平均雨量xf的相关图

为弥补资料的不足

可以采用一年多次法选样

若由于点据散乱造成定线困难

如右图中的黑色数据点

可以作“同频率”关系

即将x0和xf分别按递增或递减次序排列

由同序号雨量绘制散点图

如图中空心点据

并建立相关线

相关线的斜率即为x0/xf

通过公式(6)即可得到设计面雨量

需要说明的是

公式中xf/x0可用η表示

称为点面折算系数

为图中相关线斜率的倒数

当流域内无面雨量资料时

则只能移用邻近流域的点面关系

为此

可以选取一资料充分的地区

建立不同面积上的面雨量

与中心点雨量的定点定面关系

由于各流域的流域形状皆不相同

绘制点面关系时

只好以“同心圆”或“同心正方形”

来划分面积

如右图所示

计算不同流域面下的点面折算系数

并绘制点面折算系数与流域面积的关系图

根据设计流域面积

查图得到相应的点面折算系数

根据前面讲的公式(6)可得出设计面雨量

我国在20世纪80年代以来

已分析了众多流域的定点定面关系

如表1

为中国南方部分地区雨量均值的定点定面系数

可以通过查表获取点面折算系数

对于动点动面关系中的动点

是指各次暴雨中心点不同

动面是指各次暴雨笼罩的面积不同

在使用动点动面关系计算设计面雨量时

有三个假定

1 假定设计流域中心点一定发生在流域中心处

2 设计暴雨的点面关系符合平均的点面关系

3 流域周界与设计暴雨的某一等雨深线相重合

具体做法为

选取几场大暴雨资料

绘出给定时段的暴雨等值线图

如右图为某时段暴雨量的等值线图

计算各等雨深线所包围面积f及其面降雨量xf’

根据各等雨深线相应的数据

绘制点面折算系数与f的关系

根据多次暴雨数据

可以得到多条点面关系曲线

一般采用平均线来代替该地区的动点动面关系

有时候也会采用外包线

例如上包线 来反应该地区的动点动面关系

为了加深同学们对上述方法的理解

将采用动点动面法计算面雨量的步骤进行总结

共有6个步骤

最终求得设计面暴雨量

接着我们来学习本节课的最后一个内容

计算成果的合理性检查

主要包括个方面

1 分析本流域及邻近流域设计面雨量

频率参数

及设计值与流域面积的关系

一般情况

均值 Cv 设计值和点面折算系数

应随着流域面积的增大而减小

2 分析计算不同历时面雨量的点面折算系数

分析点面系数-历时-面积图

历时越短

点面系数越小

3 采用多种方法计算设计面降雨量

并进行相互比较

4 搜集邻近地区特大暴雨时面深资料

与本地区的设计面雨量进行比较

同学们

本节课的内容就讲到这里

再见

水文水利计算课程列表:

第一章 绪论

-1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理

--1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理

--1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理

--1.1 小节测试

--1.1 课后讨论

-1.2 水文水利计算的任务与内容

--1.2 水文水利计算的任务与内容

--1.2 水文水利计算的任务与内容

--1.2 小节测试

--1.2 课后讨论

-1.3 水文水利计算的主要研究方法

--1.3 水文水利计算的主要研究方法

--1.3 水文水利计算的主要研究方法

--1.3 小节测试

--1.3 课后讨论

第二章 洪峰流量及时段洪量的频率分析

-2.1 洪水资料的分析处理

--2.1 洪水资料的分析处理

--2.1 洪水资料的分析处理

--2.1 小节测试

-2.2 历史洪水的调查和考证

--2.2 历史洪水的调查和考证

--2.2 历史洪水的调查和考证

--2.2 小节测试

-2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法

--2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法(上)

--2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法(下)

--2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法

--2.3 小节测试

--2.3 课后讨论

-2.4 设计成果的合理性分析

--2.4 设计成果的合理性分析

--2.4 设计成果的合理性分析

--2.4 小节测试

-2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题

--2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题

--2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题

--2.5 小节测试

--2.5 课后讨论

第三章 防洪安全设计与设计洪水

-3.1 防洪安全设计

--3.1 防洪安全设计

--3.1 防洪安全设计

--3.1 小节测试

-3.2 设计洪水概念

--3.2 设计洪水概念

--3.2 设计洪水概念

--3.2 小节测试

-3.3 设计洪水过程线的拟定

--3.3 设计洪水过程线的拟定

--3.3 设计洪水过程线的拟定

--3.3 小节测试

--3.3 课后讨论

-3.4 设计洪水的地区组成

--3.4 设计洪水的地区组成

--3.4 设计洪水的地区组成

--3.4 小节测试

-3.5入库设计洪水

--3.5 入库设计洪水

--3.5 入库设计洪水

--3.5 小节测试

--3.5 课后讨论

第四章 由暴雨推求设计洪水

-4.1 暴雨特性分析

--4.1 暴雨特性分析

--4.1 暴雨特性分析

--4.1 小节测试

-4.2 点暴雨量频率计算

--4.2 点暴雨量频率计算

--4.2 点暴雨量频率计算

--4.2 小节测试

-4.3 面暴雨量频率计算

--4.3 面暴雨量频率计算

--4.3 面暴雨量频率计算

--4.3 小节测试

--4.3 课后讨论

-4.4 设计暴雨量的时空分布计算

--4.4 设计暴雨量的时空分布计算

--4.4 设计暴雨量的时空分布计算

--4.4 小节测试

-4.5 由设计暴雨推求设计洪水

--4.5 由设计暴雨推求设计洪水(上)

--4.5 由设计暴雨推求设计洪水(下)

--4.5 由设计暴雨推求设计洪水

--4.5 小节测试

--4.5 课后讨论

第五章 小流域及城市设计洪水

-5.1 小流域设计暴雨

--5.1 小流域设计暴雨

--5.1 小流域设计暴雨

--5.1 小节测试

-5.2 由推理公式推求设计洪水

--5.2 由推理公式推求设计洪水

--5.2 由推理公式推求设计洪水

--5.2 小节测试

--5.2 课后讨论

-5.3 由地区经验公式推求设计洪水

--5.3 由地区经验公式推求设计洪水

--5.3 由地区经验公式推求设计洪水

--5.3 小节测试

-5.4 城市化对水文的影响

--5.4 城市化对水文的影响

--5.4 城市化对水文的影响

--5.4 小节测试

-5.5 城市排水管网设计流量计算

--5.5 城市排水管网设计流量计算

--5.5 城市排水管网设计流量计算

--5.5 小节测试

--5.5 课后讨论

第六章 可能最大暴雨与可能最大洪水

-6.1 可能最大暴雨的基础理论

--6.1 可能最大暴雨的基础理论

--6.1 可能最大暴雨的基础理论

--6.1 小节测试

-6.2 可能最大暴雨的估算

--6.2 可能最大暴雨的估算

--6.2 可能最大暴雨的估算

--6.2 小节测试

-6.3 可能最大洪水

--6.3 可能最大洪水

--6.3 可能最大洪水

--6.3 小节测试

--6.3 课后讨论1

--6.3 课后讨论2

第七章 设计年径流及其年内分配

-7.1 年径流及其表征指标

--7.1 年径流及其表征指标

--7.1 年径流及其表征指标

--7.1 小节测试

-7.2 影响年径流的要素

--7.2 影响年径流的要素

--7.2 影响年径流的要素

--7.2 小节测试

-7.3 具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算

--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析

--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析

--7.3 小节测试

--7.3 课后讨论

-7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算

--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算

--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算

--7.4 小节测试

--7.4 课后讨论

第八章 需水量计算与预测

-8.1 用水户分类及其层次结构

--8.1 用水户分类及其层次结构

--8.1 用水户分类及其层次结构

--8.1 小节测试

-8.2 工业需水量的计算与预测

--8.2 工业需水量的计算与预测

--8.2 工业需水量的计算与预测

--8.2 小节测试

--8.2 课后讨论

-8.3 灌溉用水量的计算与预测

--8.3 灌溉用水量的计算与预测

--8.3 灌溉用水量的计算与预测

--8.3 小节测试

-8.4 生态需水的计算与预测

--8.4 生态需水的计算与预测

--8.4 生态需水的计算与预测

--8.4 小节测试

--8.4 课后讨论

-8.5 其他用水的计算与预测

--8.5 其他用水的计算与预测

--8.5 其他用水的计算与预测

--8.5 小节测试

第九章 径流调节计算

-9.1 径流调节的定义及分类

--9.1 径流调节的定义及分类

--9.1 径流调节的定义及分类

--9.1 小节测试

--9.1 课后讨论

-9.2 水库特性

--9.2 水库特性

--9.2 水库特性

--9.2 小节测试

--9.2 课后讨论

-9.3 水库的水量损失

--9.3 水库的水量损失

--9.3 水库的水量损失

--9.3 小节测试

-9.4 设计保证率

--9.4 设计保证率

--9.4 设计保证率

--9.4 小节测试

-9.5 径流调节计算基本原理

--9.5 径流调节计算基本原理

--9.5 径流调节计算基本原理

--9.5 小节测试

--9.5 课后讨论

-9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容

--9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容(上)

--9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容(下)

--9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容

--9.6 小节测试

-9.7 根据兴利库容确定调节流量

--9.7 根据兴利库容确定调节流量

--9.7 根据兴利库容确定调节流量

--9.7 小节测试

-9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程

--9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程

--9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程

--9.8 小节测试

--9.8 课后讨论

第十章 水电站水能计算

-10.1 水能利用与电力系统负荷

--10.1 水能利用与电力系统负荷

--10.1 水能利用与电力系统负荷

--10.1 小节测试

--10.1 课后讨论

-10.2 保证出力与多年平均发电量计算

--10.2 保证出力与多年平均发电量计算

--10.2 保证出力与多年平均发电量计算

--10.2 小节测试

--10.2 课后讨论

-10.3 水电站装机容量的选择

--10.3 水电站装机容量的选择

--10.3 水电站装机容量的选择

--10.3 小节测试

-10.4 正常蓄水位与死水位选择

--10.4 正常蓄水位与死水位选择

--10.4 正常蓄水位与死水位选择

--10.4 小节测试

--10.4 课后讨论

第十一章 灌溉工程水利计算

-11.1 灌溉工程水利计算概述

--11.1 灌溉工程水利计算概述

--11.1 灌溉工程水利计算概述

--11.1 小节测试

-11.2 引水灌溉工程水利计算

--11.2 引水灌溉工程水利计算

--11.2 引水灌溉工程水利计算

--11.2 小节测试

-11.3 蓄水灌溉工程水利计算

--11.3 蓄水灌溉工程水利计算

--11.3 蓄水灌溉工程水利计算

--11.3 小节测试

-11.4 提水灌溉工程水利计算

--11.4 提水灌溉工程水利计算

--11.4 提水灌溉工程水利计算

--11.4 小节测试

-11.5 地下水灌溉工程水利计算

--11.5 地下水灌溉工程水利计算

--11.5 地下水灌溉工程水利计算

--11.5 小节测试

第十二章 防洪工程水利计算

-12.1 水库调洪的任务

--12.1 水库调洪的任务

--12.1 水库调洪的任务

--12.1 小节测试

-12.2 水库调洪计算的原理

--12.2 水库调洪计算的原理

--12.2 水库调洪计算的原理

--12.2 小节测试

-12.3 水库调洪计算的列表试算法

--12.3 水库调洪计算的列表试算法

--12.3 水库调洪计算的列表试算法

--12.3 小节测试

--12.3 课后讨论

-12.4 水库调洪计算的半图解法

--12.4 水库调洪计算的半图解法

--12.4 水库调洪计算的半图解法

--12.4 小节测试

-12.5 其他情况下的水库调洪计算

--12.5 其他情况下的水库调洪计算

--12.5 其他情况下的水库调洪计算

--12.5 小节测试

4.3 面暴雨量频率计算笔记与讨论

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