第八章 工程水文学.ppt

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1、第九章第九章有流量资料推求设计洪水第一节概述第一节概述由于流域内降雨或融雪，大量径流汇入河道，导致流量激增，水位上涨，这种水文现象，称为洪水。在进行水利水电工程设计时，为了建筑物本身的安全和防护区的安全，必须按照某种标准的洪水进行设计，这种作为水工建筑物设计依据的洪水称为设计洪水。如何选择对设计的水工建筑物较为合适的洪水作为依据，涉及一个标准问题，称为设计标准。国家根据工程效益、政治及经济各方面的综合考虑，颁布了按工程规模分类的工程等别和按建筑物划分的防洪标准，这就是国家防洪标准（GB50201-94）和水利部2000年颁发的编号为SL 252-2000的水利水电工程等级划分及洪水标准。水利水

2、电工程分等指标工程等别工程规模水库总库容（108m）防洪治涝灌溉供水发电防护城镇及工矿企业的重要性保护农田（104亩）治涝面积（104亩）灌溉面积（104亩）供水对象重要性装机容量（104kw）大（1）型10特别重要500200150特别重要120大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030 中型1.00.1中等100306015505中等305小（1）型0.10.01一般30515350.5一般51小（2）型0.010.001530.551注：1.水库总库容指水库最高水位以下的静库容；2.治涝面积和灌溉面积均指设计面积。永久性水工建筑物级别工程等级主要建筑物次要建筑

3、物工程等级主要建筑物次要建筑物13IV4523V5534山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准重现期（年）项目水工建筑物级别12345设计10005005001001005050303020校核土石坝可能最大洪水（PMF）或10000500050002000200010001000300300200混凝土坝浆砌石坝50002000200010001000500500200200100平原区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准重现期（年）项目水工建筑物级别12345水库工程设计300100100505020 201010校核200010001000300300100100505020拦

4、河水闸设计100505030 3020 201010校核300200200100100505030 3020建国以来,我国推求设计洪水经历了三个阶段:(1)历史最大洪水加成法以历史上发生过的最大洪水再加一个成数作为设计洪水。此法有二个缺点:没有考虑未来洪水超过历史最大洪水的可能性,使人们产生不安全感;对大小不同,重要性不同的工程采用一个标准,显然不合理。如葛洲坝枢纽:选用1788年洪水作为设计洪水Qm=8600m/s;选用1870年洪水作为校核洪水Qm=110000m/s。2)频率计算法 以符合某一频率的洪水作为设计洪水,如百年一遇洪水、千年一遇洪水等。此法把洪水作为随机事件,根据概率理论由已

5、发生的洪水来推估未来可能发生的符合某一频率标准的洪水作为设计洪水,它可以克服上法存在的缺点,根据工程的重要性和工程规模选择不同的标准,适用面较宽,在我国水利、电力、公路桥涵、航道、堤防设计中广泛应用。(3)水文气象法 因频率计算缺乏成因概念,如资料系列太短,用于推求稀遇洪水根据就很不足。且近年来,我国一再出现超标准的特大洪水,使设计标准一再提高。水文气象法从物理成因入手,根据水文气象要素推求一个特定流域在现代气候条件下,可能发生的最大洪水作为设计洪水。设计标准是一个关系到政治、经济、技术、风险和安全的极其复杂的问题,要综合分析,权衡利弊、根据国家规范合理选定。二、设计洪水的计算任务二、设计洪水

6、的计算任务 设计洪水过程必须计算3个控制性要，常称为设计洪水三要素，即：l、设计洪峰流量 Qm（m3/s），为设计洪水过程线中的最大流量，对闸、堰工程常起控制作用；2、设计洪水总量 W（m3），即设计洪水的径流总量，对防洪库容起着决定性作用；3、设计洪水过程线，设计洪水过程线形状不同需要不同的防洪库容，因此推求设计洪水需要确定其洪水过程线。根据资料条件推求设计洪水的基本途径有四种：1、由流量资料推求设计洪水。先分别对洪峰流量和各时段洪量进行频率计算，求得设计洪峰流量和各种时段的设计洪量；而后选择适当的典型洪水过程线，用设计洪峰与设计洪量控制对其进行放大，得出设计洪水过程线。2、由暴雨资料推求设

7、计洪水。该法是先经产流计算求设计净雨过程，再经汇流计算求得设计洪水过程。3、由水文、气象资料推求可能最大洪水。这种方法从分析天气形势和露点、风速、降水等气象资料着手，推求可能最大暴雨，然后经产流、汇流计算求出可能最大洪水。4、用地理综合法推求小流域设计洪水。第二节第二节 洪水资料的分析与处理洪水资料的分析与处理8.2.1 洪水样本的选取洪水样本的选取选样就是在现有的洪水资料中选取样本系列,作为频率计算的依据。我国目前采用年最大值法选样，即每年只选一个最大洪峰流量及某一历时的最大洪量组成系列。洪峰选样:洪峰选样比较容易，可以从水文年鉴上直接查得，从n年中选出每年的最大洪峰值组成系列；洪量选样:则

8、采用固定时段选取年最大值，固定时段一般为1d、3d、7d、15d、30d等。固定时段的年最大值需要经过计算比较后选出。分别组成1d、3d、7d、15d、30d等系列。设计流域最长的时段根据其大洪水的情况而定。设计洪水过程线的推求:典型洪水放大法：即从实测洪水中选出和设计要求相近的洪水过程线作为典型,然后按设计的峰和量将典型洪水过程线放大,此法的关键是如何恰当地选择典型洪水和如何放大。选择典型洪水的原则:可能和不利 资料完整,精度较高,接近设计值的实测大洪水过程线;具有较好的代表性,即在发生季节、地区组成、峰型、主峰位置、洪水历时及峰、量关系能代表设计流域大洪水的特性;选择对防洪不利的典型，具体

9、地说，就是选峰高量大、主峰偏后的典型洪水。如水库下游有防洪要求,应考虑与下游洪水遭遇的不利典型。8.2.2洪水资料的审查和分析洪水资料的审查和分析 1、可靠性：上下游、干支流、可靠性：上下游、干支流 观测和整编质量差的年份观测和整编质量差的年份 2、一致性：一致的下垫面和气候条件、一致性：一致的下垫面和气候条件 工程的影响工程的影响 3、代表性：较长、大中小年份、代表性：较长、大中小年份8.2.3 历史洪水的调查和考证历史洪水的调查和考证 二、资料审查二、资料审查 “三性三性”审查：审查：可靠性、一致性、代表性可靠性、一致性、代表性 1.资料可靠性的审查与改正资料可靠性的审查与改正 实测洪水资

10、料：实测洪水资料：对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量较差的年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关较差的年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关系等。系等。历史洪水资料：历史洪水资料：一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发生的年份的准确性。生的年份的准确性。3.资料代表性的审查与插补延长资料代表性的审查与插补延长 当洪水资料的频率分布能近似反映洪水的总体分当洪水资料的频率分布能近似反映洪水的总体分布时，则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表布时，则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表性。实际

11、工作中要求连续实测的洪水年数一般不性。实际工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于少于2030年，并有特大洪水加入。年，并有特大洪水加入。当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补充历史特大洪水，使之满足代表性的要求。插补延充历史特大洪水，使之满足代表性的要求。插补延长主要是采用长主要是采用相关分析相关分析的方法。如的方法。如:1)利用上、下站或邻近站洪水资料延展；利用上、下站或邻近站洪水资料延展；2）利用本站洪峰、洪量关系延展；）利用本站洪峰、洪量关系延展；3）利用降雨资料延展。）利用降雨资料延展。2.资料一致性的审查与还原资料一致性的审查与还原 所谓

12、洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的流域所谓洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的流域产流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。产流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还原如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还原到原先天然状态的基础上，以保证抽样的随机性（减到原先天然状态的基础上，以保证抽样的随机性（减少人为的干扰），和能与历史资料组成一个具有一致少人为的干扰），和能与历史资料组成一个具有一致性的系列。性的系列。例如上游建了比较大的水库，则应把建库后的资料例如上游建了比较大的水库，则应把建库后的资料通过水库调洪计算，修正为未建库条件下的洪水通过水库调洪计

13、算，修正为未建库条件下的洪水.第二节第二节 设计洪峰流量和设计洪量的推求设计洪峰流量和设计洪量的推求由流量资料推求设计洪水计算的布骤由流量资料推求设计洪水计算的布骤 1.洪水资料的收集和审查；洪水资料的收集和审查；2.根据水利工程的重要性，确定防洪设计标准根据水利工程的重要性，确定防洪设计标准P；3.作洪峰流量作洪峰流量Qm、各种时段洪量、各种时段洪量Wt(t=1d,3d,7d)的频的频率计算，分别求出设计标准率计算，分别求出设计标准P下的设计洪峰流量下的设计洪峰流量QmP和和各种时段设计洪量各种时段设计洪量WtP；4.推求设计洪水过程线。推求设计洪水过程线。固定时段一般采用固定时段一般采用1

14、 1、3 3、5 5、7 7、1515、3030天。大流天。大流域，调洪能力大的工程，设计时段可以取得长些；小流域，调洪能力大的工程，设计时段可以取得长些；小流域，调洪能力小的工程，可以取得短一些（域，调洪能力小的工程，可以取得短一些（3 3小时、小时、6 6小小时、时、1212小时等）。小时等）。洪水资料包括实测洪水资料和调查的历史洪水资料洪水资料包括实测洪水资料和调查的历史洪水资料月月-日：日：7-4 7-5 7-6 7-7 7-8 7-9 7-10 7-11 7-12流量：流量：70 419 1390 2420 3720 4730 5370 4560 3170月月-日：日：7-13 7-

15、14 7-15 7-16 7-17 7-18 7-19 7-20流量：流量：2500 2010 1730 1480 1230 1100 1580 2550 月月-日：日：7-21 7-22 7-23 7-24 7-25 7-26 7-27 7-28流量：流量：3230 2490 1920 1470 1090 875 875 875三、特大洪水的调查、考证与处理三、特大洪水的调查、考证与处理 1 什么是特大洪水什么是特大洪水?特大洪水特大洪水是指实测系列和调查到的历史洪水中，比是指实测系列和调查到的历史洪水中，比一般洪水大得多的稀遇洪水。一般洪水大得多的稀遇洪水。历史上的一般洪水是没有文字记载和

16、留下洪水痕迹历史上的一般洪水是没有文字记载和留下洪水痕迹,只有特大洪水才有文献记载和洪水痕迹可供查证只有特大洪水才有文献记载和洪水痕迹可供查证,所所以调查到的历史洪水一般就是特大洪水以调查到的历史洪水一般就是特大洪水.特大洪水可以发生在实测流量期间之内特大洪水可以发生在实测流量期间之内,也可以发也可以发生在实测流量期之外生在实测流量期之外,前者称前者称资料内特大洪水资料内特大洪水,后者称后者称资料外特大洪水资料外特大洪水(历史特大洪水历史特大洪水).历史调查期历史调查期实测期实测期QNQN资料内特大洪水资料内特大洪水资料外特大洪水资料外特大洪水(历史特大洪水历史特大洪水)历史调查期历史调查期实

17、测期实测期 2 2 2 2 为什么要考虑特大洪水？为什么要考虑特大洪水？为什么要考虑特大洪水？为什么要考虑特大洪水？目前我们所掌握的样本系列不长，系列愈短，抽样误差愈大，若用于目前我们所掌握的样本系列不长，系列愈短，抽样误差愈大，若用于目前我们所掌握的样本系列不长，系列愈短，抽样误差愈大，若用于目前我们所掌握的样本系列不长，系列愈短，抽样误差愈大，若用于推求千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，根据就很不足。推求千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，根据就很不足。推求千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，根据就很不足。推求千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，根据就很不足。如果能调查到如果能调查到如果能调查到如果能调查到N

18、N N N年（年（年（年（NnNnNnNn）中的特大洪水，就相当于把中的特大洪水，就相当于把中的特大洪水，就相当于把中的特大洪水，就相当于把n n n n年资料展延到年资料展延到年资料展延到年资料展延到了了了了N N N N年，提高了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。年，提高了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。年，提高了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。年，提高了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。例例：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算：19551955年设计，资料年设计，资料n=18n=18年，年，Q Q0.1%0.1%=12600m=12

19、600m3 3/s/s；19561956年发生特大洪水年发生特大洪水Q=13100mQ=13100m3 3/s/s，直接加入资料系列（直接加入资料系列（n=19n=19），），未做未做特大洪水处理，特大洪水处理，Q Q0.1%0.1%=25900m=25900m3 3/s/s；将将19561956年洪水做特大洪水处理年洪水做特大洪水处理,但不加历史特大洪水但不加历史特大洪水,Q Q0.1%0.1%=19700m=19700m3 3/s/s；再加入历史特大洪水（再加入历史特大洪水（17941794、18531853、19171917、19391939），），Q Q0.1%0.1%=22600m2

20、2600m3 3/s/s；19631963年又发生了一次特大洪水年又发生了一次特大洪水 Q=12000mQ=12000m3 3/s/s，加入并做特大洪水处理，加入并做特大洪水处理，Q Q0.1%0.1%=23300m=23300m3 3/s/s。由此可见加入特大洪水有助于提高样本的代表性和设计洪水的可靠由此可见加入特大洪水有助于提高样本的代表性和设计洪水的可靠性。但应注意的是，年代越久，由于河流演变等原因，推算的洪峰流量性。但应注意的是，年代越久，由于河流演变等原因，推算的洪峰流量可能存在较大误差，必须尽可能的从多方面考察、论证。可能存在较大误差，必须尽可能的从多方面考察、论证。3 特大洪水重

21、现期特大洪水重现期 重现期重现期是指某随机变量的取值在长时期内平是指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现一次，又称多少年一遇。均多少年出现一次，又称多少年一遇。要准确地定出特大洪水的重现期是相当困难要准确地定出特大洪水的重现期是相当困难的，目前，一般是根据历史洪水发生的年代来的，目前，一般是根据历史洪水发生的年代来大致推估。大致推估。从发生年代至今为最大从发生年代至今为最大 N=设计年份设计年份-调查期发生年份调查期发生年份+1 从调查考证的最远年份至今为最大从调查考证的最远年份至今为最大 N=设计年份设计年份-文献考证期最远年份文献考证期最远年份+1例例 1992年长江重庆年长江重庆-宜

22、昌河段洪水调查宜昌河段洪水调查 同治九年（同治九年（1870年）年）川江发生特大洪水，川江发生特大洪水，沿江调查到石刻沿江调查到石刻91处，推算得宜昌洪处，推算得宜昌洪峰流量峰流量Qm110000m3/s。若此。若此洪水洪水为为1870年以来为最年以来为最大，则大，则 N=1992-1870+1123（年）（年）这么大的洪水平均这么大的洪水平均130年就发生一次，年就发生一次，可能性不大。可能性不大。Nn1870Q Qm m110000m110000m3 3/s/s1992 又经调查，在四川忠县长江北岸又经调查，在四川忠县长江北岸又经调查，在四川忠县长江北岸又经调查，在四川忠县长江北岸2km2

23、km2km2km处的选溪山洞中调查到宋绍兴处的选溪山洞中调查到宋绍兴处的选溪山洞中调查到宋绍兴处的选溪山洞中调查到宋绍兴23232323年年年年（南宋赵构年号）即（南宋赵构年号）即（南宋赵构年号）即（南宋赵构年号）即1153115311531153年一次大洪水。该洪水小于年一次大洪水。该洪水小于年一次大洪水。该洪水小于年一次大洪水。该洪水小于1870187018701870年洪水，通过调年洪水，通过调年洪水，通过调年洪水，通过调查还可以肯定自查还可以肯定自查还可以肯定自查还可以肯定自1153115311531153年以来年以来年以来年以来1870187018701870年洪水为最大，则年洪水为

24、最大，则年洪水为最大，则年洪水为最大，则1870187018701870年洪水的重现期为年洪水的重现期为年洪水的重现期为年洪水的重现期为 N N N N1992-1153+11992-1153+11992-1153+11992-1153+1840840840840（年）年）年）年）Nn19921870Q Qm m110000m110000m3 3/s/s1153 这样确定特大洪水的重现期具有相当大的不稳定性，要准确地确定这样确定特大洪水的重现期具有相当大的不稳定性，要准确地确定重现期就要追溯到更远的年代，但追溯的年代愈远，河道情况与当前差别重现期就要追溯到更远的年代，但追溯的年代愈远，河道情况

25、与当前差别越大，记载愈不详尽，计算精度愈差，一般以明、清两代六百年为宜。越大，记载愈不详尽，计算精度愈差，一般以明、清两代六百年为宜。2.2.2.2.考虑有特大洪水时经验频率的估算考虑有特大洪水时经验频率的估算考虑有特大洪水时经验频率的估算考虑有特大洪水时经验频率的估算（1 1 1 1）加入特大洪水后）加入特大洪水后）加入特大洪水后）加入特大洪水后,资料系列的特征：资料系列的特征：资料系列的特征：资料系列的特征：不连序。不连序。不连序。不连序。缺测缺测 所谓所谓“连序连序”与与“不连序不连序”，不是指时间上连续与否，不是指时间上连续与否，只是说所构成的样本中间有无空位。只是说所构成的样本中间有

26、无空位。所以特大洪水加入系列后，样本成为不连所以特大洪水加入系列后，样本成为不连所以特大洪水加入系列后，样本成为不连所以特大洪水加入系列后，样本成为不连序系列，其经验频率和统计参数的计算与连序序系列，其经验频率和统计参数的计算与连序序系列，其经验频率和统计参数的计算与连序序系列，其经验频率和统计参数的计算与连序系列不同。这样就要研究有特大洪水时的经验系列不同。这样就要研究有特大洪水时的经验系列不同。这样就要研究有特大洪水时的经验系列不同。这样就要研究有特大洪水时的经验频率和统计参数的计算方法，称为频率和统计参数的计算方法，称为频率和统计参数的计算方法，称为频率和统计参数的计算方法，称为特大洪水

27、处特大洪水处特大洪水处特大洪水处理理理理。考虑特大洪水时经验频率的计算基本上是采考虑特大洪水时经验频率的计算基本上是采考虑特大洪水时经验频率的计算基本上是采考虑特大洪水时经验频率的计算基本上是采用将特大洪水的经验频率与一般洪水的经验频用将特大洪水的经验频率与一般洪水的经验频用将特大洪水的经验频率与一般洪水的经验频用将特大洪水的经验频率与一般洪水的经验频率分别计算的方法。率分别计算的方法。率分别计算的方法。率分别计算的方法。目前国内有两种方法计算特大洪水与一般目前国内有两种方法计算特大洪水与一般目前国内有两种方法计算特大洪水与一般目前国内有两种方法计算特大洪水与一般洪水经验频率：洪水经验频率：洪

28、水经验频率：洪水经验频率：独立样本法独立样本法独立样本法独立样本法、统一样本法统一样本法统一样本法统一样本法。Nna a项特大洪水项特大洪水M=1,2,.,aM=1,2,.,a实测期内特大洪水，实测期内特大洪水，l项项.TQ(m3/s).实测一般洪水，实测一般洪水，n-l项项m=l+1,l+2,.,n缺测缺测关键：确定关键：确定a a，l ，N N。设：设：设：设：N N N N 历史调查期年数：历史调查期年数：历史调查期年数：历史调查期年数：n n 实测系列的年数；实测系列的年数；实测系列的年数；实测系列的年数；l l n n n n年中的特大洪水项数年中的特大洪水项数年中的特大洪水项数年中

29、的特大洪水项数；a a a a N N N N年中能够确定排位的特大洪水项数（含资年中能够确定排位的特大洪水项数（含资年中能够确定排位的特大洪水项数（含资年中能够确定排位的特大洪水项数（含资料内特大洪水料内特大洪水料内特大洪水料内特大洪水l l项）；项）；项）；项）；m m m m 实测系列在实测系列在实测系列在实测系列在n n n n中由大到小排列的序号，中由大到小排列的序号，中由大到小排列的序号，中由大到小排列的序号，m m m m=l l+1+1+1+1，l l+2+2+2+2，.，n n n n；P P P Pm m m m 实测系列第实测系列第实测系列第实测系列第m m m m 项的

30、经验频率；项的经验频率；项的经验频率；项的经验频率；P P P PM M M M 特大洪水第特大洪水第特大洪水第特大洪水第M M M M 序号的经验频率，序号的经验频率，序号的经验频率，序号的经验频率，M M M M=1,2,.,a=1,2,.,a=1,2,.,a=1,2,.,a（2 2 2 2）独立样本法）独立样本法）独立样本法）独立样本法 把实测一般洪水系列与特大洪水系列都看作是从把实测一般洪水系列与特大洪水系列都看作是从把实测一般洪水系列与特大洪水系列都看作是从把实测一般洪水系列与特大洪水系列都看作是从总体中独立抽出的两个随机连序样本，各项洪水可分总体中独立抽出的两个随机连序样本，各项洪

31、水可分总体中独立抽出的两个随机连序样本，各项洪水可分总体中独立抽出的两个随机连序样本，各项洪水可分别在各个系列中进行排位，别在各个系列中进行排位，别在各个系列中进行排位，别在各个系列中进行排位，实测系列实测系列实测系列实测系列的经验频率仍按的经验频率仍按的经验频率仍按的经验频率仍按连序系列经验频率公式计算：连序系列经验频率公式计算：连序系列经验频率公式计算：连序系列经验频率公式计算：特大洪水系列特大洪水系列的经验频率计算公式为：的经验频率计算公式为：当实测系列中含有特大洪水时，虽然这些特大洪水提当实测系列中含有特大洪水时，虽然这些特大洪水提到与历史特大洪水一起排序，但这些特大洪水亦应在实测到与

32、历史特大洪水一起排序，但这些特大洪水亦应在实测系列中占序号，即实测系列的排序为系列中占序号，即实测系列的排序为m=m=l+1,+1,l+2,.,n+2,.,n。Nn199218701153n n例：例：l=？a=？N=？提问：提问：（3 3 3 3）统一样本法）统一样本法）统一样本法）统一样本法 将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系列，作为代表总体的一个样本，不连序系列各项可在列，作为代表总体的一个样本，不连序系列各项可在列，作为代表总体的一个样本，不连序系列各项

33、可在列，作为代表总体的一个样本，不连序系列各项可在历史调查期历史调查期历史调查期历史调查期N N N N年内统一排位。年内统一排位。年内统一排位。年内统一排位。特大洪水特大洪水特大洪水特大洪水的经验频率仍采用下式：的经验频率仍采用下式：的经验频率仍采用下式：的经验频率仍采用下式：(n-l)项实测项实测一般洪水一般洪水的经验频率计算公式为：的经验频率计算公式为：a项特大洪水项特大洪水M=1,2,.,a=1,2,.,a实测期内特大洪水，实测期内特大洪水，l项项.PQ(m3/s).PmPM实测一般洪水，实测一般洪水，n-l项项m=l+1,l+2,.,n.PMa1-PMa 上述两种方法，我国目前都在使

34、用。上述两种方法，我国目前都在使用。一般说，独立样本法把特大洪水与实测一一般说，独立样本法把特大洪水与实测一般洪水视为相互独立，这在理论上有些不般洪水视为相互独立，这在理论上有些不合理，但比较简单。在特大洪水排位可能合理，但比较简单。在特大洪水排位可能有错漏时，因不互相影响，这方面讲则是有错漏时，因不互相影响，这方面讲则是比较合适的。当特大洪水排位比较准确时，比较合适的。当特大洪水排位比较准确时，理论上说，用统一样本法更好一些。理论上说，用统一样本法更好一些。例例例例6-16-16-16-1某某某某站站站站自自自自19351935193519351972197219721972年年年年的的的的

35、38383838年年年年中中中中，有有有有5 5 5 5年年年年因因因因战战战战争争争争缺缺缺缺测测测测，故故故故实实实实有有有有洪洪洪洪水水水水资资资资料料料料33333333年年年年。其其其其中中中中1949194919491949年年年年为为为为最最最最大大大大，并并并并考考考考证证证证应应应应从从从从实实实实测测测测系系系系列列列列中中中中抽抽抽抽出出出出作作作作为为为为特特特特大大大大值值值值处处处处理理理理。另另另另外外外外，查查查查明明明明自自自自1903190319031903年年年年以以以以来来来来的的的的70707070年年年年间间间间，为为为为首首首首的的的的三三三三次次

36、次次大大大大洪洪洪洪水水水水，其其其其大大大大小小小小排排排排位位位位为为为为1921192119211921、1949194919491949、1903190319031903年年年年，并并并并能能能能判判判判断断断断在在在在这这这这70707070年年年年间间间间不不不不会会会会遗遗遗遗漏漏漏漏掉掉掉掉比比比比1903190319031903年年年年更更更更大大大大的的的的洪洪洪洪水水水水。同同同同时时时时，还还还还调调调调查查查查到到到到在在在在1903190319031903年年年年以以以以前前前前，还还还还有有有有三三三三次次次次大大大大于于于于1921192119211921年年年

37、年的的的的特特特特大大大大洪洪洪洪水水水水，其其其其序序序序位位位位是是是是1867186718671867、1852185218521852、1832183218321832年年年年，但但但但因因因因年年年年代代代代久久久久远远远远，小小小小于于于于1921192119211921年年年年洪洪洪洪水水水水则则则则无无无无法法法法查查查查清清清清。现现现现按按按按上上上上述述述述两两两两种种种种方方方方法法法法估估估估算算算算各各各各项经验频率。项经验频率。项经验频率。项经验频率。n=33N1=70N2=141192119031949186718521832197219031832193519

38、211949独立样本法：独立样本法：独立样本法：独立样本法：18521852年年18321832年年19211921年年18671867年年调查期调查期N N2 2=141=141：统一样本法：统一样本法：统一样本法：统一样本法：同独立样本法同独立样本法独立样本法：独立样本法：独立样本法：独立样本法：19491949年年19031903年年19211921年年 已抽到上面排序已抽到上面排序调查期调查期N N1 1=70=70：统一样本法：统一样本法：统一样本法：统一样本法：独立样本法：独立样本法：独立样本法：独立样本法：19401940年年19681968年年19491949年年 已抽到上面排

39、序已抽到上面排序实测期实测期n=33n=33：统一样本法：统一样本法：统一样本法：统一样本法：.3.3.3.3.考虑特大洪水时统计参数的确定考虑特大洪水时统计参数的确定考虑特大洪水时统计参数的确定考虑特大洪水时统计参数的确定（1 1 1 1）初步估计参数）初步估计参数）初步估计参数）初步估计参数矩法矩法矩法矩法 假设系列中假设系列中假设系列中假设系列中n-ln-l年的一般洪水的均值年的一般洪水的均值年的一般洪水的均值年的一般洪水的均值为为为为x xn-ln-l、均方差为均方差为均方差为均方差为 n-ln-l，它们与除去特大洪水后的它们与除去特大洪水后的它们与除去特大洪水后的它们与除去特大洪水后

40、的N-aN-a年总的一般洪水系列的年总的一般洪水系列的年总的一般洪水系列的年总的一般洪水系列的均值均值均值均值x xNN-a-a、均方差均方差均方差均方差 N-aN-a相等，即相等，即相等，即相等，即:xj j 特大洪水；特大洪水；xi i 一般洪水一般洪水则可导出：则可导出：Nna a项特大洪水项特大洪水M=1,2,.,aM=1,2,.,a实测期内特大洪水，实测期内特大洪水，l项项.tQ(m3/s).实测一般洪水，实测一般洪水，n-l项项m=l+1,l+2,.,n缺测缺测七、计算成果的合理性检验七、计算成果的合理性检验七、计算成果的合理性检验七、计算成果的合理性检验（1 1 1 1）检查洪峰

41、、各时段洪量的统计参数与历时之间的关系；）检查洪峰、各时段洪量的统计参数与历时之间的关系；）检查洪峰、各时段洪量的统计参数与历时之间的关系；）检查洪峰、各时段洪量的统计参数与历时之间的关系；历时历时历时历时增长，增长，增长，增长，均值均值均值均值增大，增大，增大，增大，CvCv、CsCs一般一般一般一般减小。减小。减小。减小。PQ W7d5d3d(2)(2)(2)(2)根据上下游、干支流及邻近地区各河流洪水频率分析成根据上下游、干支流及邻近地区各河流洪水频率分析成根据上下游、干支流及邻近地区各河流洪水频率分析成根据上下游、干支流及邻近地区各河流洪水频率分析成果进行比较。果进行比较。果进行比较。

42、果进行比较。从上游到下游，均值增大、模数减小从上游到下游，均值增大、模数减小从上游到下游，均值增大、模数减小从上游到下游，均值增大、模数减小PW3 3d d（下游站、干流站）下游站、干流站）3 3d d（上游站、支流站上游站、支流站）（3 3）与暴雨频率分析结果进行比较）与暴雨频率分析结果进行比较 一般洪水径流深应小于相应天数的暴雨深，而洪水的一般洪水径流深应小于相应天数的暴雨深，而洪水的Cv值大值大于相应暴雨量的于相应暴雨量的Cv值。值。第三节第三节 设计洪水过程线的推求设计洪水过程线的推求 目的：目的：目的：目的：调洪演算，以确定防洪建筑物的规模、尺寸等。调洪演算，以确定防洪建筑物的规模、

43、尺寸等。调洪演算，以确定防洪建筑物的规模、尺寸等。调洪演算，以确定防洪建筑物的规模、尺寸等。定义：定义：定义：定义：设计洪水过程线是指具有某一标准的洪水过程线。设计洪水过程线是指具有某一标准的洪水过程线。设计洪水过程线是指具有某一标准的洪水过程线。设计洪水过程线是指具有某一标准的洪水过程线。方法：方法：方法：方法：类似推求类似推求类似推求类似推求 设计年径流的年内分配，从实测资料中设计年径流的年内分配，从实测资料中设计年径流的年内分配，从实测资料中设计年径流的年内分配，从实测资料中选取典型洪水过程线，根据设计洪峰、时段设计洪量按一定比选取典型洪水过程线，根据设计洪峰、时段设计洪量按一定比选取典

44、型洪水过程线，根据设计洪峰、时段设计洪量按一定比选取典型洪水过程线，根据设计洪峰、时段设计洪量按一定比例缩放典型洪例缩放典型洪例缩放典型洪例缩放典型洪水过程线，得水过程线，得水过程线，得水过程线，得设计洪水过程设计洪水过程设计洪水过程设计洪水过程线。线。线。线。洪水资料的选样洪水资料的选样 河流上一年内要河流上一年内要发生多次洪水，每次发生多次洪水，每次洪水具有不同历时的洪水具有不同历时的流量变化，如何从历流量变化，如何从历年洪水系列资料中选年洪水系列资料中选取表征洪水特征值的取表征洪水特征值的样本，是洪水频率计样本，是洪水频率计算的首要问题。算的首要问题。采用采用年最大值法年最大值法选样选样

45、从资料中逐年选从资料中逐年选取一个最大流量和固取一个最大流量和固定时段的最大洪水总定时段的最大洪水总量，组成洪峰流量和量，组成洪峰流量和洪量系列。洪量系列。一、典型洪水过程线的选择一、典型洪水过程线的选择一、典型洪水过程线的选择一、典型洪水过程线的选择 1 1 选择典型所考虑的因素：选择典型所考虑的因素：选择典型所考虑的因素：选择典型所考虑的因素：1 1）洪水（尤其是特大洪水）的形成规律和天气条件；）洪水（尤其是特大洪水）的形成规律和天气条件；）洪水（尤其是特大洪水）的形成规律和天气条件；）洪水（尤其是特大洪水）的形成规律和天气条件；2 2）洪水过程特征，如大洪水出现的时间、季节、峰型）洪水过

46、程特征，如大洪水出现的时间、季节、峰型）洪水过程特征，如大洪水出现的时间、季节、峰型）洪水过程特征，如大洪水出现的时间、季节、峰型（单峰、双峰或连续峰）、主峰位置、洪水上涨历时、洪量（单峰、双峰或连续峰）、主峰位置、洪水上涨历时、洪量（单峰、双峰或连续峰）、主峰位置、洪水上涨历时、洪量（单峰、双峰或连续峰）、主峰位置、洪水上涨历时、洪量集中程度等。集中程度等。集中程度等。集中程度等。2 2 2 2 典型洪水选择原则：典型洪水选择原则：典型洪水选择原则：典型洪水选择原则：1 1 1 1）峰高量大原则峰高量大原则峰高量大原则峰高量大原则 尽量选择峰高量大的接近设计条件下尽量选择峰高量大的接近设计条

47、件下尽量选择峰高量大的接近设计条件下尽量选择峰高量大的接近设计条件下的实测洪水过程；的实测洪水过程；的实测洪水过程；的实测洪水过程；2 2 2 2）代表性原则代表性原则代表性原则代表性原则 从季节、地区组成、洪峰次数、峰量关从季节、地区组成、洪峰次数、峰量关从季节、地区组成、洪峰次数、峰量关从季节、地区组成、洪峰次数、峰量关系等方面考虑；系等方面考虑；系等方面考虑；系等方面考虑；3 3 3 3）对工程不利原则对工程不利原则对工程不利原则对工程不利原则 峰型集中、主峰靠后、与下游洪水峰型集中、主峰靠后、与下游洪水峰型集中、主峰靠后、与下游洪水峰型集中、主峰靠后、与下游洪水遭遇。遭遇。遭遇。遭遇。

48、二、典型洪水过程线放大二、典型洪水过程线放大二、典型洪水过程线放大二、典型洪水过程线放大 若符合条件的洪水过程可能不止一条，也可以选择几个典若符合条件的洪水过程可能不止一条，也可以选择几个典型洪水过程，分别推求设计洪水过程线，供调洪计算时分析比型洪水过程，分别推求设计洪水过程线，供调洪计算时分析比较。较。例如丹江口水库设计时，就曾选择了例如丹江口水库设计时，就曾选择了19351935年和年和19641964年洪水年洪水两个典型，前者是夏季洪水的典型，后者是秋季洪水的典型。两个典型，前者是夏季洪水的典型，后者是秋季洪水的典型。放大方法放大方法峰量同频率控制方法峰量同频率控制方法(同频率放大法同频

49、率放大法)峰或量同倍比控制方法峰或量同倍比控制方法(同倍比放大法同倍比放大法)1.1.同倍比放大同倍比放大同倍比放大同倍比放大 1)1)概念概念概念概念 用同一个放大倍数放大典型洪水过程线，从而得用同一个放大倍数放大典型洪水过程线，从而得用同一个放大倍数放大典型洪水过程线，从而得用同一个放大倍数放大典型洪水过程线，从而得到设计洪水过程线的方法。到设计洪水过程线的方法。到设计洪水过程线的方法。到设计洪水过程线的方法。2 2）放大倍数计算）放大倍数计算）放大倍数计算）放大倍数计算 a.a.当洪峰起决定作用时，或调节性能低的水库，一般当洪峰起决定作用时，或调节性能低的水库，一般当洪峰起决定作用时，或

50、调节性能低的水库，一般当洪峰起决定作用时，或调节性能低的水库，一般以洪峰控制，称以洪峰控制，称以洪峰控制，称以洪峰控制，称“以峰控制以峰控制以峰控制以峰控制”，其放大倍比：，其放大倍比：，其放大倍比：，其放大倍比：典型洪峰流量典型洪峰流量设计洪峰流量设计洪峰流量 b.b.当时段洪量起决定作用时，或调节性能高的水当时段洪量起决定作用时，或调节性能高的水当时段洪量起决定作用时，或调节性能高的水当时段洪量起决定作用时，或调节性能高的水库，一般以某时段洪量控制，称库，一般以某时段洪量控制，称库，一般以某时段洪量控制，称库，一般以某时段洪量控制，称“以量控制以量控制以量控制以量控制”，其放，其放，其放，