当前课程知识点:水文水利计算 > 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
同学们
今天我们来学习可能最大暴雨的基础理论
世界上平均每10年发生一次大坝失事
还有更多大坝濒临于破坏
例如1975年8月我国河南板桥
石漫滩水库垮坝事故
2020年5月美国密歇根州溃坝事故
这些事故不少起因于无法预见的大洪水
高坝水库防洪工程一旦失事
就会造成生命财产的巨大损失
如何拟定设计洪水
是一个严峻而必须深入研究的问题
可能最大暴雨与可能最大洪水的估算
就是针对这种需要高度安全的工程
而提出的洪水计算方法
本节课将学习可能最大暴雨的定义
和可降水量的计算等两部分内容
可能最大暴雨是含有降水上限的意义
主要原因为水汽是降水的原料
还须有天气系统使水汽上升冷却凝结致雨
一个地区空气中的水汽含量及上升运动强度
是有限的
同时维持水汽输送的天气系统的发展是有限的
因而一定历时的降水量是有上限的
因此 可能最大暴雨量的定义为
现代气候条件下
一定历时的理论最大降水量
这种降水量对于特定地理位置给定暴雨面积上
一年中的某一时期内在物理上是可能发生的
又简称PMP
由此可见PMP与可降水量有很大关系
所谓可降水量如右图所示
是指截面为单位面积的空气柱中
自气压为P0的地面至气压为P的高空等压面间的
总水汽量全部凝结后
所相当的水量
用g/cm3来表示
由于水的密度为1g/cm3
所以
习惯上可降水量W用mm来表示
其含义为气柱内水汽全部凝结
降落在地面上形成的水层深度
接下来我们分析可降水量的具体计算方法
取底为单位面积的空气柱
对于厚度为的空气层
其水汽量可用公式(1)表示
为水汽密度
面积A为1
水汽量还可以用公式(2)来表示
为水层厚度
为水的密度
结合公式(1)和(2)可得到公式(3)
对dW自地面Z0至高空Z的截面之间空气柱的
水汽量进行积分得可降水量W
见公式(4)
在厚度为dz空气层的气压差dP见公式(5)
公式中
为湿空气的密度
g为重力加速度
联立公式(4)和(5)
即可得到公式(6)
公式中rou汽与rou湿的比为比湿q
而大气各层的比湿是气压 露点的函数
一般可简化为地面露点td的单值函数
只要知道地面露点
就可用数值积分方法
求出地面至某一层面的可降水量
目前已经绘制了以海平面Z0=0
或P0=1000hpa的露点为参数
自海平面至高度Z之间的可降水量的查算表
部分内容见表1
表的第一列为距离地面的高度
表的第一行为1000hpa地面的露点温度
例如距离海平面高度为600米
海平面露点为15摄氏度
则可降水量为7mm
表中的露点均为整数
若遇到露点为小数
如14.4摄氏度
可分别查得相邻露点为14和15摄氏度
对应的可降水量
再通过内插求之
表1的第一行为海平面露点
对于任一地面高度Z0到顶层之间的
可降水量又该如何计算呢
具体步骤为
首先在温度对数压力图上
将该地面Z0露点值td
转化为海平面Z=0对应的露点
然后分别查表得到Z=0到顶层之间的可降水量
以及Z=0到Z=Z0之间的可降水量
例如 地面气压为960hpa
通过图1可以得到对应的露点为25摄氏度
然后根据公式(7)求得相应的可降水量
在计算可降水量的关键是
如何选择一场暴雨的代表性露点
一般选取方法为
1)在大雨区边缘水汽入流方向一侧
选取几个测站
作为暴雨期间的地面代表性测站
2)选取在包括雨量最大24小时
以及以前的24小时内
其中持续12小时最高地面露点
作为站点的代表性露点
3)取各站点的均值作为该场暴雨的
地面代表性露点
同学们
本节课的内容就讲到这里
再见
-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 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 小节测试
--1.3 课后讨论
-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 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 小节测试
--2.3 课后讨论
-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 小节测试
--2.5 课后讨论
-3.1 防洪安全设计
--3.1 小节测试
-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 小节测试
--3.3 课后讨论
-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 小节测试
--3.5 课后讨论
-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 小节测试
-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 小节测试
-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
-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 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 小节测试
-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 小节测试
--5.5 课后讨论
-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 小节测试
-6.3 可能最大洪水
--6.3 小节测试
-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 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
-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 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 小节测试
-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 小节测试
-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 小节测试
-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 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 小节测试
-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 小节测试
--9.8 课后讨论
-10.1 水能利用与电力系统负荷
--10.1 小节测试
-10.2 保证出力与多年平均发电量计算
--10.2 小节测试
-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 小节测试
-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 小节测试
-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 小节测试
-11.5 地下水灌溉工程水利计算
--11.5 小节测试
-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 小节测试
-12.3 水库调洪计算的列表试算法
--12.3 小节测试
-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 小节测试