第7章洪水分析计算教学辅导.由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“设计洪水分析计算”。
第7章 洪水分析计算 教学辅导
25．什么是洪水三要素，洪水分析计算的主要任务是什么？ 如前述，洪涝灾害、水资源不足、水污染是我国的三大水问题。1998年大水以后，虽然中央和地方都加大了防洪的投入，重点堤防的工程状况有了比较大的改善，但从总体上来看，目前我国江河的防洪工程系统还没有达到规划标准，许多城市的防洪标准还很低，防治洪涝灾害是我们面临的重大课题。另外，在当前水资源紧缺的形势下，如何调蓄洪水，利用洪水的水量，变水害为水利，也具有重大意义。正因为这样，洪水分析计算成为水资源管理课程的重要内容。
洪峰流量、洪水总量以及洪水过程线可全面地描述洪水，称为洪水的三个要素。洪水分析计算的主要任务，就是按照一定的标准，推求洪水的三要素，掌握洪水的规律。
26．什么是防洪标准，我国现行的防洪标准怎样？
为防治洪水灾害，需要采取工程措施和非工程措施。工程措施即修建各种防洪工程。非工程措施是指像防洪立法，推行防洪保险等的措施。在采取防洪措施的时候，必须以一定标准的洪水作为依据，这种依据称为防洪标准。
当采取一定的防洪措施时，采用的防洪标标准越高，防护地区受洪水危害的风险越小，但同时采取措施的投入就越大。由此可知防洪标准取得过高和过低都是不合理的。防洪标准应依照国家有关规范，按照防洪工程和防护地区的重要性确定。
我国现行的防洪标准是从1995年1月开始实施的中华人民共和国国家标准《防洪标准》（GB 50201—94）。文字教材的第7章和第15章对此规范作了比较详细的介绍。
概括地说，工程规划设计中防洪设计标准分为两类。第一类是保证水工建筑物自身安全的防洪设计标准，第二类是保障下游防护对象免除一定洪水灾害的防洪标准。
水工建筑物的防洪标准又可以分为设计标准（对应正常运用情况）和校核标准（对应非常运用情况）。工程遇到设计标准洪水时应能保证正常运用，遇到校核标准洪水时，主要建筑物不得发生破坏，但是允许部分次要建筑物损坏或失效。
水工建筑物的设计标准洪水都是以某一个频率的形式给出的，比如50年一遇洪水、百年遇洪水等等。而校核标准洪水除以某一个频率的形式给出外，对于土石坝，一旦其失事可能使下游造成特别重大损失时，对于Ⅰ级水工建筑物，还可能以可能最大洪水作为校核洪水（可能最大洪水是现代气候条件下可能发生的最大洪水。采用可能最大洪水作为校核标准，实际上是要求工程做到万无一失）。
需注意，下游防洪对象的防洪标准不应高于上游防洪工程建筑物的防洪标准，因这样规定防洪标准实际上是没有意义的（试想如上游防洪水库已失事，下游防护对象如何保证安全？）。
27．推求设计洪水有哪几种基本途径？
如前述，绝大多数情况下，设计洪水就是某一频率的洪水。故推求设计洪水一般就是推求符合设计频率的洪峰流量、洪水总量和洪水过程线。因掌握资料的情况和工程规划设计要求不同，推求设计洪水有不同途径。
当设计流域具有较长期的实测洪水资料，且具有历史洪水调查和考证资料时，可直接由流量资料推求设计洪水。
当流域具有较长期实测暴雨资料，而且有多次暴雨洪水对应观测资料，可以分析产流和汇流规律时，可由暴雨资料推求设计洪水。
小流域往往既缺乏洪水资料，又缺乏暴雨资料，此时可采用推理公式法和地区经验公式等方法推求设计洪水。
当采用可能最大洪水作为校核洪水时，需由可能最大降雨求得可能最大洪水，从而确定相应的设计洪水（可能最大洪水的计算属较专门的问题，在本课程中未作介绍）。
28．什么是特大洪水处理？
洪水变量（如洪峰流量、洪水总量）的变化幅度远比年径流为大，使得我们掌握的洪水变量系列中可能出现一些特大值。或者说洪水变量系列可能是不连序的（指序号上的不连续）。比如，在几十年实测洪水资料中有几个特大值，而这几个特大值的重现期并不是几十年，而是几百年或者更长时间。又如，通过历史洪水调查，确定了历史上曾经发生过的，重现期是几百年或更长时间的特大洪水。以上情况下并不掌握介于特大洪水和实测一般洪水之间的洪水变量，需进行特大洪水处理。
特大洪水的处理主要是解决特大洪水经验频率的计算方法问题。在文字教材中介绍了两种频率计算方法，在这两种方法中，特大洪水的频率计算公式实际上是相同的。对于一般洪水的频率计算公式，望理解其假定和来源。
29．推求设计洪水过程线的基本方法是什么，洪水过程线放大有哪两类方法？
推求设计洪水时要确定设计洪水过程线，亦即确定设计洪水的时程分配。目前，生产上一般采用放大典型洪水过程线的方法确定设计洪水过程线。进行洪水过程线放大通常采用两种方法，即同倍比法和同频率法。
同倍比法较为简单，可采用设计洪峰流量与典型洪峰流量的比值或某时段的设计洪量与典型洪量的比值对典型洪水过程线进行放大。但按此法进行放大后，不能保证设计洪水过程线各个时段的洪量或洪峰流量都与设计值相等。
采用同频率法放大典型洪水过程线时，对洪峰流量和各个时段的洪量采用不同倍比，使得放大以后的过程线洪峰流量以及各时段的洪量可分别等于设计洪峰流量和设计洪量值。
这两种放大典型过程线的方法在水文分析计算中都是经常采用的，需注意掌握。
30．什么是蓄满产流和超渗产流，如何对这两种产流方式进行产流计算？在由暴雨资料推求设计洪水时，需对流域的产流和汇流分别进行分析计算。蓄满产流和超渗产流均为流域产流计算所采用的模型。
（1）蓄满产流
湿润地区或者干旱地区的雨季，雨量充沛，地下水位较高，土壤通气层较薄，而且通气层下层常已达到田间持水量，通气层上层的缺水容易被一次大雨所满足。同时，湿润地区往往植被良好，土壤下渗能力较强，在土壤没有达到田间持水量以前，降雨强度不容易超过下渗能力，只有在流域降雨满足了通气层的缺水以后才能产生径流。这种产流方式概化为蓄满产流。
粗略地说，蓄满产流就是把产流概化为流域表层土壤的蓄水得到满足以后才产流。
对流域的多次降雨径流资料反复进行产流分析计算后，可得到流域蓄满产流的降雨径流相关图。文字教材中的图7.20即为降雨径流相关图。图中，纵轴表示累计降雨量P，横轴表示累计径流量R。图中的各条曲线是以流域的前期降雨量Pa为参数的降雨径流相关线（前期影响雨量Pa表示了流域降雨以前的土壤蓄水情况）。当流域的前期影响雨量和设计暴雨确定后，即可运用降雨径流相关图求得一次降雨产生的径流量（按照前期影响雨量和各个时段的降雨量，可由降雨径流相关曲线查出相应时段的径流量，从而确定产流的径流过程）。
流域上的降雨，一部分损失了，只有一部分生成径流，故在水文计算中又将流域产生的径流称为净雨。相应地，地面径流称为地面净雨，地下径流称为地下净雨。
为进行汇流计算，需对地面净雨和地下净雨进行划分。因蓄满产流开始后，降雨中的一部分以稳定下渗的形式补充地下径流，所以可按稳定下渗率划分地面净雨和地下净雨。文字教材中介绍了划分净雨的具体方法。
（2）超渗产流
干旱地区，或者湿润地区的干旱季节，雨量稀少，地下水位低，通气层厚，土壤缺水量很大，一般降雨不能满足流域缺水量，也不产生径流，只有当降雨强度超过下渗强度时才能形成地面径流，这种产流方式概化为超渗产流。
超渗产流可以粗略地说成，把产流概化为降雨强度超过下渗强度时流域才产流。
对于超渗产流，可用初损后损法进行产流计算。初损后损法是一种简化计算方法。该法将超渗产流的降雨损失分为两个阶段，产流开始以前的损失称为初损，产流以后的损失称为后损。
如用f表示后损的平均强度，则 PRIP00 ftnR—— 一次降雨产生的径流量（净雨量）； I0—— 初损；
P0——后损期内不产流的降雨量（后损期间下渗水量）； tR——后损历时（后损小时数）。式中 P—— 一次降雨的降雨量；
对流域的多次降雨径流资料进行分析，可求出流域后损平均强度f的平均值，并可将该平均值作为流域的后损平均强度。另外，可建立以月份为参数的前期影响雨量Pa 和初损I0 的关系图（类似于文字教材的图7.25，图中纵坐标表示前期降雨量Pa，横坐标表示初损I0）。
文字教材的图7.23是超渗产流产流计算的示意图。产流计算时，可先计算流域的前期影响雨量Pa，然后由Pa 和I0 关系图确定初损I0，再按照设计降雨过程，由已求出的初损I0确定初损历时（即图7.23中的t0），然后按照流域后损平均强度
f分割后损期间的降雨过程，即可得到净雨过程（见图7.23图所示）。
31．单位线法解决的课题是什么？
对于设计洪水，除了推求它的设计洪峰流量和不同时段的设计洪量外，还需确定其洪水过程线，即进行汇流计算。汇流包括地面径流汇流和地下径流汇流，其中地面径流汇流的速度快，流量变化大，对洪水过程线的影响也大。
单位线法是一种地面径流汇流计算的方法，在推求设计洪水过程线时，用于推求地面径流过程。
单位线法是有实用意义的，学习单位线法时，要注意掌握和理解单位线的定义和概念，以及单位线的基本假定和分析、推求、应用单位线的方法。
32．小流域设计洪水计算有何特点，如何学习有关内容？ 小流域一般是指面积在300~500km2以内的流域。
小流域一般都缺乏实测资料。同时，实际工作中，经常会遇到需要在小流域上对多个工程进行规划设计的情况。比如水利建设中，可能需要在小流域上修建一批农田水利工程，包括小型水库、塘堰、水闸等。再如铁路、公路建设中，可能需要在小流域上修建许多桥梁、涵洞等。
针对小流域的特点，对于小流域设计洪水的计算方法，要求其适应无资料的情况，同时方法要简便易行。另外，小流域洪水计算重点解决的问题主要是推求洪峰流量。因为大部分小流域上的工程，在进行防洪设计时是“以峰控制”的。
文字教材中介绍了推理公式法、地区经验公式法等小流域设计洪水的计算方法。还介绍了推求小流域设计洪水过程线的方法。
学习时，可将重点放在推理公式的实际应用上，着重理解公式中各个参数的含义，以及确定这些参数的方法。
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