2.4 典型暴雨过程放大
2.4.1 典型暴雨选择
求得各种时段指定频率的面雨量后,确定设计暴雨的时空分布的方法是先选定典型分配过程,再进行同倍比或同频率分时段控制缩放方法。
1.选择典型暴雨的原则
典型暴雨的选取原则,首先要考虑所选典型暴雨的时程分配过程应是设计条件下比较容易发生的;其次,作为工程的规划设计,从安全方面着想,还要选择对工程不利的情况。所谓比较容易发生,首先是从量上来考虑,应使典型暴雨的雨量接近设计暴雨的雨量;其次是要使所选典型的雨峰个数、主雨峰位置和实际降雨历时是大暴雨中常见的情况,即这种雨型在大暴雨中出现的次数较多。所谓对工程不利,主要是指两个方面:一是指雨量比较集中,例如七日暴雨特别集中在三日,三日暴雨特别集中在一日等;二是指主雨峰比较靠后。这样的降雨分配过程所形成的洪水洪峰较大且出现较迟,对防洪工程安全将是不利的。为了简便,有时选择单站雨量过程作典型。例如淮河上游于1975年8月在河南发生的一场特大暴雨,即“75·8”暴雨,历时五日,板桥站总雨量1451.0mm,其中三日为1422.4mm,雨量大而集中,且主峰在后,曾引起两座大中型水库和不少小型水库失事。因此,该地区进行设计暴雨计算时,常选作暴雨典型。
暴雨中心位置和移动路径,也会对工程的安全有一定的影响,因此,在选择时也要适当考虑。
2.选择典型暴雨的方法
(1)从设计流域年最大暴雨量过程中选择。
(2)资料不足时,可选用流域内或附近的点暴雨量过程。
(3)无资料时,可查水文手册或各省暴雨洪水图集或有关的暴雨径流查算图表,选用地区综合概化的典型暴雨过程。
2.4.2 典型暴雨放大
1.同倍比和同频率放大法的基本概念
所选典型暴雨出现的频率,很难恰好符合指定的设计频率,而且往往其频率大于设计频率,因此需要将典型暴雨过程放大至符合设计频率。放大的方法有两种:即同倍比放大法和同频率放大法,一般采用同频率放大法。同频率放大法的基本出发点是经过放大后的雨量过程每一个控制时段的雨量都符合设计值,因此,不同控制时段都有各自的放大倍比。同倍比放大法,则是以设计时段暴雨量与典型暴雨的暴雨量的倍比值将整个典型暴雨过程进行放大,此法的优点是能保持典型暴雨过程的形态,但是不能保证每一个控制时段暴雨量符合设计频率。
2.同频率放大法
现以设计历时为7d,其中控制时段为1d与3d的情况为例,说明各时段的放大倍比系数计算方法。
最大1d的放大倍比系数
最大3d中其余2d的放大倍比系数
最大7d中其余4d的放大倍比系数
上三式中 xP,1d、xP,3d、xP,7d——最大1d、3d、7d频率P的雨量,mm;
x典,1d、x典,3d、x典,7d——最大1d、3d、7d典型雨量,mm。
【例2.1】 已求得某流域百年一遇1d、3d、7d设计暴雨量分别为108mm、182mm、270mm。经对流域内各次大暴雨资料分析比较后,选定暴雨核心部分出现较迟的1993年的一次大暴雨作为典型,其暴雨过程见表2.2。按同频率控制放大法推求设计暴雨过程。
表2.2 1993年的一次暴雨过程
解:(1)计算典型暴雨各历时雨量。由表中可见,最大1d雨量出现在第6d,最大3d雨量出现在第5、第6和第7d,故可计算得x典,1d=63.2mm;x典,3d=108.5mm;x典,7d=148.6mm。
(2)统计计算各时段放大倍比系数。最大1d的放大倍比系数
最大3d的其余2d的放大倍比系数
最大7d的其余4d的放大倍比系数
(3)对典型暴雨放大的设计暴雨过程。对3个控制时段分别用上述放大倍比系数进行放大后的暴雨过程,见表2.3。
表2.3 设计暴雨过程