水文分析计算及水资源评价方法

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：我国幅员辽阔，水文气象及地形地貌等自然条件相差悬殊；特大暴雨资料不多，很难进行各气候一致区的时面深概化；加之需计算可能最大暴雨的设计流域面积相差很大，可从几平方公里到100多万km2。所以目前我国是以直接推求设计流域的可能最大暴雨方法为主，暴雨资料较充分的非特大流域也采用概化法。若流域及邻近地区大暴雨资料较充分，可采用时面深概化法等。

可能最大暴雨是产生可能最大洪水的充要条件，这里主要述及可能最大暴雨。

10.1.2.1　基本原理

暴雨形成过程比较复杂，尤其是特大暴雨，从气象条件来说，形成暴雨的大气中必须有充沛的水汽，称为暴雨的水汽因子；同时还必须有有利的辐合流场使水汽集中，持续的上升运动使水汽凝结，这是暴雨的动力因子。根据气象学原理，一个地区空气中水汽含量及上升运动的强度是有限的，同时，维持水汽输送的天气系统生命也是有限的，因而一定历时的降水量也应有其上限。可能最大暴雨就是从产生暴雨的成因分析入手，取其水汽因子和动力因子最大，而又可能合理组合估算而得的最大降水量。

10.1.2.2　方法

流域可能最大暴雨的计算方法有两类：一类为直接推求；另一类为间接推求。

（1）直接法。目前我国大中型水利工程设计中，为使推求的可能最大暴雨具有可能性，又接近于最大，一般是将已发生的大、特大暴雨作典型（也有人称为模式），这个典型包括暴雨的环流形势、天气影响系统、暴雨的时段雨量及时空分布等，然后根据暴雨发生的位置及设计要求，采用不同方法进行放大，也称极大化。若暴雨发生在设计流域，则对影响暴雨的主要因子（如水汽因子、动力因子或水汽动力因子）进行放大，一般称为当地暴雨放大法；若暴雨发生在邻近流域，经论证在设计流域有发生的可能，则将典型暴雨移入设计流域，然后再进行放大，称为暴雨移置法；若设计时段较长（超过3天）则将多个典型暴雨进行组合（或组合放大）推求可能最大暴雨，称为暴雨组合法。

（2）间接法。若流域及邻近气候一致区内大暴雨资料较多，可将这些暴雨资料放大，将极大化的暴雨移置到设计地区，对它们的时、面、深关系加以外包，从外包线上可得到各不同暴雨面积上的可能最大暴雨，然后再转换成设计流域面积上的可能最大暴雨，称为时面深概化法。

我国幅员辽阔，水文气象及地形地貌等自然条件相差悬殊；特大暴雨资料不多，很难进行各气候一致区的时面深概化；加之需计算可能最大暴雨的设计流域面积相差很大，可从几平方公里到100多万km2（概化法仅适用于52000km2以下的平原地区和13000km2以下的山丘区，且降雨历时只能计算到6～72h）。所以目前我国是以直接推求设计流域的可能最大暴雨方法为主，暴雨资料较充分的非特大流域也采用概化法。

推算出流域的可能最大暴雨，然后再进行产、汇流计算，推求得流域的可能最大洪水。

10.1.2.3　计算步骤

可能最大暴雨和可能最大洪水计算，一般按以下步骤进行。

（1）了解工程特性，设计意图，以明确计算的内容和要求。

（2）了解设计流域的地理位置及流域特征，包括流域的面积、形状、地形地貌、四周及分水岭的山脉走向、高程及气候特征等，以判断流域适用的计算方法及方案。

（3）有针对性的收集有关水文气象资料，尤其是本地区及邻近地区的大暴雨洪水资料及其相应的气象、天气资料。

（4）分析流域及其邻近地区的暴雨洪水特性（含历史暴雨洪水），包括形成大洪水的暴雨发生季节、强度、频次、时空分布、持续时间及极值等，了解形成大洪水的暴雨类型。

（5）暴雨成因分析。分析形成暴雨的环流形势、影响系统、地形影响及暴雨物理因子，以了解大暴雨的形成规律，并为典型暴雨的选取和放大计算提供依据。

（6）拟定计算方法及方案。根据计算要求，流域特性、流域及邻近地区大暴雨资料条件和大暴雨洪水规律，拟定计算方法或方案。若流域有大或特大暴雨资料可用当地暴雨进行放大，并可根据不同暴雨类型或时空分布特点，选用不同典型多方案进行计算；若流域邻近地区有特大暴雨资料，且障碍高程低于1000m时，可用暴雨移置法；若流域设计时段较长，可用暴雨组合法等。若流域及邻近地区大暴雨资料较充分，可采用时面深概化法等。应尽量采用多种方法进行计算。

（7）极大化处理。选定放大因子及指标，对典型暴雨进行放大。目前放大因子的选定，一般采用经验性的方法：水汽因子用可降水表示（W），动力因子用降水系统的辐合流场、水汽入流方向的风速（V）或概括为效率（η）等表示，放大指标要立足于成因分析，从同类型的典型暴雨历史资料中合理选取。

（8）可能最大暴雨成果选定及合理性分析。可能最大暴雨成果，应在对暴雨资料的可靠性、代表性及计算过程中各个处理环节误差大小进行综合分析后选定。其合理性分析，主要是可能性及最大性方面，采用比较法，即与本流域及邻近地区实测或历史大暴雨比较，与国内外特大暴雨记录比较等。

（9）分析流域大洪水的产、汇流特性及参数。由可能最大暴雨及其时空分布，推求可能最大洪水。

（10）可能最大洪水成果选定及合理性分析。可能最大洪水成果的选定，主要是在对产、汇流计算过程中各个处理环节误差大小进行分析的基础上，选择计算较合理、暴雨时空分配较恶劣的成果。合理性分析，与可能最大暴雨相似，主要采用比较法，从可能性及最大性方面去分析比较。

水文分析计算及水资源评价方法

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