工程水文及水利计算第10讲课件.pptx

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1、第六章第六章 由流量资料推求设计洪水6-1 6-1 概述概述6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求6-3 6-3 设计洪水过程线的推求设计洪水过程线的推求 6-4 6-4 分期设计洪水分期设计洪水6-5 6-5 入库设计洪水入库设计洪水6-6 6-6 设计洪水的地区组成设计洪水的地区组成第1页/共67页6-1 6-1 概述概述洪水：洪水：当流域内下了一场暴雨或者冰雪融化时，大量当流域内下了一场暴雨或者冰雪融化时，大量径流汇入河中，导致流量激增，水位上涨；涨到峰值径流汇入河中，导致流量激增，水位上涨；涨到峰值之后，流量减少，水位下落，这种现象，称为洪水。

2、之后，流量减少，水位下落，这种现象，称为洪水。洪水三个要素：洪水三个要素：洪峰、洪峰、洪量和洪水历时。洪量和洪水历时。1 1、设计洪水的定义设计洪水的定义第2页/共67页防洪措施防洪措施(洪水是一种自然灾害洪水是一种自然灾害)以蓄为主：水土保持、水库、分蓄洪区；以蓄为主：水土保持、水库、分蓄洪区；以排为主：加高堤防、河道整治。以排为主：加高堤防、河道整治。水库的防洪作用：水库的防洪作用：水库的防洪作用是很明显的，如水库的防洪作用是很明显的，如三峡工程的防洪库容为三峡工程的防洪库容为221.5221.5亿亿m m3 3，可以使荆江河段防洪标准从原，可以使荆江河段防洪标准从原来的来的1010年一遇

3、提高到年一遇提高到100100年一遇，年一遇，保证了荆江的行洪安全。保证了荆江的行洪安全。6-1 6-1 概述概述1 1、设计洪水的定义设计洪水的定义第3页/共67页在河流上筑坝建库能在防洪方面发挥很大的作用。在河流上筑坝建库能在防洪方面发挥很大的作用。水工建筑物的设计，必须选择一定标准的洪水作为依水工建筑物的设计，必须选择一定标准的洪水作为依据，这个标准称为据，这个标准称为设计标准设计标准。设计洪水：设计洪水：水利水电工程规划、设计中满足设计标准的洪水。水利水电工程规划、设计中满足设计标准的洪水。设计洪水的目的：设计洪水的目的：为确定防洪工程的规模，预测工程未来运行为确定防洪工程的规模，预测

4、工程未来运行期间可能出现的洪水。期间可能出现的洪水。设计洪水三要素：设计洪水三要素：设计洪峰流量、不同时段设计洪量和设计洪设计洪峰流量、不同时段设计洪量和设计洪水过程线。水过程线。6-1 6-1 概述概述1 1、设计洪水的定义设计洪水的定义第4页/共67页设计洪水经洪水调节计算后，可确定水库的设计洪水经洪水调节计算后，可确定水库的防洪库容防洪库容。6-1 6-1 概述概述1 1、设计洪水的定义设计洪水的定义第5页/共67页确定设计标准是一个非常复杂的问题，国际上尚无统确定设计标准是一个非常复杂的问题，国际上尚无统一的设计标准。水利部于一的设计标准。水利部于1994年制订了年制订了GB50201

5、94防洪标准防洪标准作为强制性国家标准，自作为强制性国家标准，自1995年年1月月1日起施行。水利部于日起施行。水利部于2000年又颁布了编号为年又颁布了编号为SL2522000的的水利水电工程等级划分及洪水标准水利水电工程等级划分及洪水标准。该标。该标准根据工程规模、效益和在国民经济中的重要性，将准根据工程规模、效益和在国民经济中的重要性，将水利水电枢纽工程分为五等。水利水电枢纽工程分为五等。6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等级和防洪标准水工建筑物的等级和防洪标准第6页/共67页水利水电枢纽工程的等别工程工程等别等别水库水库防洪防洪治涝治涝灌溉灌溉供水供水发电发电工程规模工程规模

6、水库总库容水库总库容（亿（亿m3）防护城镇及工防护城镇及工矿企业的重要矿企业的重要性性保护农田保护农田（万亩）（万亩）治涝面积治涝面积（万亩）（万亩）灌溉面积灌溉面积（万亩）（万亩）供水对象供水对象重要性重要性装机容量装机容量（万（万kW）大（大（1）型型10特别重要特别重要500200150特别重要特别重要120大（大（2）型型101.0重要重要5001002006015050重要重要12030中型中型1.00.10中等中等100306015505中等中等305小（小（1）型型0.100.01一般一般30515350.5一般一般51小（小（2）型型0.010.001530.516-1 6-1

7、 概述概述2 2、水工建筑物的等级和防洪标准水工建筑物的等级和防洪标准第7页/共67页水利水电枢纽工程的水工建筑物，根据所属枢纽工程的等别，作水利水电枢纽工程的水工建筑物，根据所属枢纽工程的等别，作用和重要性分为五级。用和重要性分为五级。水工建筑物的级别6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等级和防洪标准水工建筑物的等级和防洪标准第8页/共67页设计时根据建筑物级别选定设计时根据建筑物级别选定不同频率不同频率作为防洪标准。作为防洪标准。水利水电工程建筑物防洪标准分为水利水电工程建筑物防洪标准分为正常运用正常运用和和非常运用非常运用两种。两种。按按正常运用洪水标准正常运用洪水标准算出的洪水

8、称为算出的洪水称为设计洪水设计洪水，用它，用它来决定水利水电枢纽工程的设计洪水位。宣泄正常运来决定水利水电枢纽工程的设计洪水位。宣泄正常运用洪水时，泄洪设施应保证安全和正常运行。用洪水时，泄洪设施应保证安全和正常运行。当河流发生比设计洪水更大的洪水时，选定一个当河流发生比设计洪水更大的洪水时，选定一个非常非常运用洪水标准运用洪水标准进行计算，算出的洪水称为非常运用洪进行计算，算出的洪水称为非常运用洪水或水或校核洪水校核洪水。6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等级和防洪标准水工建筑物的等级和防洪标准第9页/共67页山区、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）6-1 6-

9、1 概述概述2 2、水工建筑物的等级和防洪标准水工建筑物的等级和防洪标准第10页/共67页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）6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等级和防洪标准水工建筑物的等级和防洪标准第11页/共67页(1)(1)历史最大洪水加乘法：历史最大洪水加乘法：以历史上发生过的最大洪水再加一个乘数作为设计洪水。以历史上发生过的最大洪水再加一个乘数作为设计洪水。基本途径基本途径 缺点缺点:没有考虑未来洪水超过历史最大洪水的可能性没有考虑未来洪水超过历史最大洪水的可能性,使人产生使人产生不安全感不安全感;对大小不同、重要性不同的工程采用一个标准对大小不同、重要性

10、不同的工程采用一个标准,显然不显然不合理。合理。如葛洲坝枢纽工程，选用1788年洪水Qm=8600m3/s作为设计洪水，选用1870年洪水Qm=110000m3/s作为校核洪水。6-1 6-1 概述概述3 3、设计洪水的基本途径、计算方法和计算内容设计洪水的基本途径、计算方法和计算内容第12页/共67页(2)(2)频率计算法频率计算法以符合某一频率以符合某一频率(设计标准设计标准)的洪水作为设计洪水的洪水作为设计洪水,如百年一如百年一遇。遇。此法把洪水作为随机事件此法把洪水作为随机事件,根据概率理论由已发生的洪水根据概率理论由已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来推估

11、未来可能发生的符合某一频率标准的洪水作为设计洪水洪水,适用面较宽适用面较宽,在我国水利、电力、公路桥涵，航道、在我国水利、电力、公路桥涵，航道、堤防设计中被广泛应用。堤防设计中被广泛应用。(3)(3)水文气象法水文气象法水文气象法从物理成因入手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根据水文气象要素推求一个特定流域在现代气候条件下域在现代气候条件下,可能发生的最大洪水作为设计洪水。可能发生的最大洪水作为设计洪水。6-1 6-1 概述概述3 3、设计洪水的基本途径、计算方法和计算内容设计洪水的基本途径、计算方法和计算内容 基本途径基本途径 第13页/共67页由流量资料推求设计洪水

12、；由流量资料推求设计洪水；由暴雨资料推求设计洪水；由暴雨资料推求设计洪水；无资料地区的设计洪水。无资料地区的设计洪水。6-1 6-1 概述概述3 3、设计洪水的基本途径、计算方法和计算内容设计洪水的基本途径、计算方法和计算内容 计算方法计算方法 第14页/共67页设计洪水类型：设计洪水类型：水库本身的设计洪水水库本身的设计洪水;水库下游防护对象的设计洪水水库下游防护对象的设计洪水;分蓄洪区的设计洪水分蓄洪区的设计洪水;堤防设计洪水等。堤防设计洪水等。设计洪水的计算内容设计洪水的计算内容：设计洪峰；设计洪峰；设计洪量；设计洪量；设计洪水过程线。设计洪水过程线。6-1 6-1 概述概述3 3、设计

13、洪水的基本途径、计算方法和计算内容设计洪水的基本途径、计算方法和计算内容 计算内容计算内容 第15页/共67页1 1、洪水资料的审查、洪水资料的审查 洪水频率计算一般要经过洪水频率计算一般要经过资料审查资料审查、选样选样、频率计算频率计算和和成果合理性分析成果合理性分析几个步骤。几个步骤。可靠性：可靠性：在应用资料之前，首先要对原始水文资料进行审在应用资料之前，首先要对原始水文资料进行审查，洪水资料必须可靠，具有必要的精度，而且洪水系列查，洪水资料必须可靠，具有必要的精度，而且洪水系列中各项洪水相互独立，且服从同一分布等。中各项洪水相互独立，且服从同一分布等。一致性：一致性：洪水形成条件要相同

14、，当使用的洪水资料受人类洪水形成条件要相同，当使用的洪水资料受人类活动如修建水库、河道整治等的影响有明显变化时，应进活动如修建水库、河道整治等的影响有明显变化时，应进行还原计算，使洪水资料换算到天然状态的基础上。行还原计算，使洪水资料换算到天然状态的基础上。6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第16页/共67页代表性：代表性：反映在样本系列能否代表总体的统计特性。一般反映在样本系列能否代表总体的统计特性。一般认为，资料年限较长，并能包括大、中、小等各种洪水年认为，资料年限较长，并能包括大、中、小等各种洪水年份，则代表性较好份，则代表性较好。SL449

15、3规定坝址或其上下游具有较长期的实测洪水规定坝址或其上下游具有较长期的实测洪水资料资料(一般需要一般需要30年以上年以上)，并有历史洪水调查和考证资，并有历史洪水调查和考证资料时，料时，可用频率分析法计算设计洪水。可用频率分析法计算设计洪水。1 1、洪水资料的审查、洪水资料的审查 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第17页/共67页河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历时的流河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历时的流量变化过程，如何从历次洪水系列资料中量变化过程，如何从历次洪水系列资料中选取表征洪水特征选取表征洪水特征值的样本值的

16、样本，是洪水频率计算的首要问题，是洪水频率计算的首要问题。年最大值选样原则：年最大值选样原则：从从资料中逐年选取一个最资料中逐年选取一个最大流量和各种固定时段大流量和各种固定时段的最大洪水总量，组成的最大洪水总量，组成洪峰流量和洪量系列。洪峰流量和洪量系列。固定时段一般采用固定时段一般采用l、3、5、7、15、30天。天。2 2、样本选取、样本选取 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第18页/共67页若工程所在地点洪水资料较短或代表性不足，满足不了洪若工程所在地点洪水资料较短或代表性不足，满足不了洪水计算的要求时，则应尽可能进行资料的插补延长。水计

17、算的要求时，则应尽可能进行资料的插补延长。点绘点绘同次同次洪水相应洪峰或洪量（一年可取一次或几次）的相洪水相应洪峰或洪量（一年可取一次或几次）的相关图，就可根据参证站的洪水数据，通过相关图推算出设计关图，就可根据参证站的洪水数据，通过相关图推算出设计站的洪水数据。站的洪水数据。根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长 3 3、洪水资料的插补延长、洪水资料的插补延长 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第19页/共67页 根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补

18、延长 如果设计站的洪水由其上游的如果设计站的洪水由其上游的几个支流几个支流测站的洪水组成，测站的洪水组成，则应将上游干支流测站的同次洪水则应将上游干支流测站的同次洪水错开传播时间错开传播时间叠加后，叠加后，再与下游设计站的洪水点绘相关关系，进行插补延长。再与下游设计站的洪水点绘相关关系，进行插补延长。若设计断面的资料若设计断面的资料很短很短，甚至完全，甚至完全没有实测资料没有实测资料，则，则无法建立与参证站的相关关系无法建立与参证站的相关关系。3 3、洪水资料的插补延长、洪水资料的插补延长 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第20页/共67页如果设

19、计站与参证站相距很近，可考虑直接移用，必要时可如果设计站与参证站相距很近，可考虑直接移用，必要时可作适当的修正。作适当的修正。（1 1）直接移用：）直接移用：若设计断面上游或下游不远处有较长资料的测站，若设计断面上游或下游不远处有较长资料的测站，两者两者集水面积不超过集水面积不超过3%3%，且中间未进行天然和人为的分洪滞洪时，且中间未进行天然和人为的分洪滞洪时，可以直接移用。可以直接移用。根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长（2 2）面积修正：）面积修正：若面积相差超过若面积相差超过3%3%，但不大于，但不大于10%10%20%20%，且暴雨

20、分，且暴雨分布较均匀时，进行面积修正：布较均匀时，进行面积修正：3 3、洪水资料的插补延长、洪水资料的插补延长 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第21页/共67页（3 3）面积内插：）面积内插：若设计断面的上、下游不远处各有一参证若设计断面的上、下游不远处各有一参证站，并且都有实测资料，一般可假定洪峰及洪量随着集水面站，并且都有实测资料，一般可假定洪峰及洪量随着集水面积呈线性变化，可以利用面积线性内插：积呈线性变化，可以利用面积线性内插：根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长 3 3、洪水资料的插

21、补延长、洪水资料的插补延长 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第22页/共67页通常根据调查到的历史洪峰或由相关法求得缺测年份的洪峰通常根据调查到的历史洪峰或由相关法求得缺测年份的洪峰流量，利用峰量关系可以推求相应的洪水总量。流量，利用峰量关系可以推求相应的洪水总量。根据本站峰量关系进行插补延长根据本站峰量关系进行插补延长 利用暴雨径流关系进行插补延长利用暴雨径流关系进行插补延长 若流域内有长期暴雨资料时，可根据洪水缺测年份的流域最若流域内有长期暴雨资料时，可根据洪水缺测年份的流域最大暴雨量，通过产流、汇流计算，推求出相应的洪水过程，大暴雨量，通过

22、产流、汇流计算，推求出相应的洪水过程，再在洪水过程中摘取洪峰流量和各时段洪量。再在洪水过程中摘取洪峰流量和各时段洪量。简化的办法是建立某一定时段流域平均暴雨量与洪峰流量、简化的办法是建立某一定时段流域平均暴雨量与洪峰流量、时段洪量的相关关系，由暴雨资料插补洪水资料。时段洪量的相关关系，由暴雨资料插补洪水资料。3 3、洪水资料的插补延长、洪水资料的插补延长 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第23页/共67页若有与设计流域若有与设计流域自然地理特征相似自然地理特征相似、暴雨洪水成因暴雨洪水成因一致的邻一致的邻近流域，如果资料表明该流域同次洪水的各种特

23、征值，与设近流域，如果资料表明该流域同次洪水的各种特征值，与设计流域的洪水特征之间确实存在良好的相关关系，也可用来计流域的洪水特征之间确实存在良好的相关关系，也可用来插补延长。插补延长。根据相邻河流测站的洪水特征值进行延长根据相邻河流测站的洪水特征值进行延长 3 3、洪水资料的插补延长、洪水资料的插补延长 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第24页/共67页特大洪水：特大洪水：是指实测系列和调查到的历史洪水中，比一般洪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水大得多的稀遇稀遇洪水。洪水。特大洪水的定义特大洪水的定义 根据短系列资料作频率

24、计算时，当出现一次新的大洪水以后，根据短系列资料作频率计算时，当出现一次新的大洪水以后，设计洪水数值就会发生变动，所得成果很不稳定。如果在频设计洪水数值就会发生变动，所得成果很不稳定。如果在频率计算中能够正确利用特大洪水资料，则会提高计算成果的率计算中能够正确利用特大洪水资料，则会提高计算成果的稳定性。稳定性。4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第25页/共67页例：某站有例：某站有n=18年的洪峰系列，假如第年的洪峰系列，假如第19年又发生了一场非常大年又发生了一场非常大的洪水，其频率为的洪水，其频率为1(1

25、9+1)=5%，其值远远大于其它洪水。因此，其值远远大于其它洪水。因此，从整个洪水系列来看，我们可能会问第从整个洪水系列来看，我们可能会问第19年发生的洪水，其频率年发生的洪水，其频率是否是是否是5%？对于这种洪水，我们应该如何确定其频率？对于这种洪水，我们应该如何确定其频率？特大洪水的定义特大洪水的定义 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第26页/共67页特大洪水类型：特大洪水类型：历史特大洪水、实测特大洪水。历史特大洪水、实测特大洪水。历史特大洪水：历史特大洪水：通过洪水痕迹，查水位流量关系获得。通过洪水

26、痕迹，查水位流量关系获得。4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第27页/共67页连序系列：连序系列：洪水系列中没有特大洪水值，在频率计算时，各项数值洪水系列中没有特大洪水值，在频率计算时，各项数值直接按大小次序统一排位，各项之间没有空位，序数直接按大小次序统一排位，各项之间没有空位，序数m是连序的。是连序的。不连序系列：不连序系列：系列中有特大洪水值，特大洪水值的重现期系列中有特大洪水值，特大洪水值的重现期(N)必然必然大于实测系列年数大于实测系列年数n，而在，而在Nn年内各年的洪水数值无法查得，它年内各年的洪

27、水数值无法查得，它们之间存在一些空位，由大到小是不连序的。们之间存在一些空位，由大到小是不连序的。4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第28页/共67页特大洪水处理的关键：特大洪水处理的关键：特大洪水特大洪水大小大小、重现期重现期的确定、的确定、经验经验频率频率的计算。的计算。特大洪水重现期的确定特大洪水重现期的确定 目前我国根据资料来源不同，将与确定特大洪水代表年限有目前我国根据资料来源不同，将与确定特大洪水代表年限有关的年份分为关的年份分为实测期实测期、调查期调查期和和文献考证期文献考证期。4 4、特大洪水

28、的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第29页/共67页 特大洪水重现期的确定特大洪水重现期的确定 实测期：实测期：从有实测洪水资料年份开始至今的时期。从有实测洪水资料年份开始至今的时期。调查期：调查期：在实地调查到若干可以定量的历史特大洪水的时期。在实地调查到若干可以定量的历史特大洪水的时期。文献考证期：文献考证期：从具有连续可靠文献记载历史特大洪水的时期。从具有连续可靠文献记载历史特大洪水的时期。调查期以前的文献考证期内的历史洪水，一般只能确定洪水大调查期以前的文献考证期内的历史洪水，一般只能确定洪水大小等级和发生次数，不能

29、定量。小等级和发生次数，不能定量。历史特大洪水和实测特大洪水，都要在调查期或文献考证期内进历史特大洪水和实测特大洪水，都要在调查期或文献考证期内进行排位，在排位时不仅要考虑已经确定数值的特大洪水，也要考行排位，在排位时不仅要考虑已经确定数值的特大洪水，也要考虑不能定量但能确定其洪水等级的历史洪水，并排出序位。虑不能定量但能确定其洪水等级的历史洪水，并排出序位。4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第30页/共67页确定特大洪水重现期的实例。经长江重庆宜昌河段洪水调查，清同治经长江重庆宜昌河段洪水调查，清同治9年（

30、年（1870年）川年）川江发生特大洪水，沿江调查到石刻江发生特大洪水，沿江调查到石刻91处，推算得宜昌洪峰处，推算得宜昌洪峰流量流量Qm=110000m3/s。此次洪水为。此次洪水为1870年以来为最大，年以来为最大，1992年进行工程设计，则年进行工程设计，则N=19921870+1=123（年），这么大（年），这么大的洪水平均的洪水平均123年就发生一次，可能性如何，还需作进一步年就发生一次，可能性如何，还需作进一步的考证。的考证。【例题61】6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第31页/共67页后经调查，忠县东云乡长江岸石壁有两处宋代石刻，记述

31、后经调查，忠县东云乡长江岸石壁有两处宋代石刻，记述“绍兴二十三年癸酉六月二十六日水泛涨绍兴二十三年癸酉六月二十六日水泛涨”。这是长江干。这是长江干流上发现最早的洪水题刻。宋绍兴二十三年为流上发现最早的洪水题刻。宋绍兴二十三年为1153年。据年。据实测洪痕，该年忠县洪峰水位为实测洪痕，该年忠县洪峰水位为155.6m，宜昌站洪峰水位，宜昌站洪峰水位为为58.06m，推算流量为，推算流量为92800m3/s，3d洪量为洪量为232.7亿亿m3。该年洪水小于该年洪水小于1870年洪水，故认为自年洪水，故认为自1153年以来年以来1870年洪年洪水为最大，水为最大，1870年洪水的重现期重新确定为年洪水

32、的重现期重新确定为N=19921153+1=840（年）。如前所述，长江葛洲坝枢纽工程，即（年）。如前所述，长江葛洲坝枢纽工程，即以接近千年一遇的以接近千年一遇的1870年洪水作为校核洪水。年洪水作为校核洪水。确定特大洪水重现期的实例。【例题61】6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第32页/共67页 特大洪水处理的意义特大洪水处理的意义 目前我国所掌握的样本系列不长，抽样误差较大，若用于目前我国所掌握的样本系列不长，抽样误差较大，若用于推求千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，根据不足。如果能推求千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，根据不足。如果能调查到调查到N

33、年（年（Nn）中特大洪水，等于在频率曲线的上端）中特大洪水，等于在频率曲线的上端增加了一个控制点，提高了系列的代表性，将使计算成果增加了一个控制点，提高了系列的代表性，将使计算成果更加合理、可靠。更加合理、可靠。4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第33页/共67页1955年规划河北省滹年规划河北省滹(hu)沱河黄壁庄水库时，按当时掌握的沱河黄壁庄水库时，按当时掌握的19191955年期间年期间20年实测洪水资料推求千年一遇设计洪峰年实测洪水资料推求千年一遇设计洪峰流量为流量为Qm=7500m3/s。1956年

34、发生了一次洪峰流量为年发生了一次洪峰流量为13100m3/s的特大洪水，显然原设计成果偏小。将的特大洪水，显然原设计成果偏小。将1956年特大年特大洪水直接加入实测系列组成洪水直接加入实测系列组成21年的样本资料，直接进行频率年的样本资料，直接进行频率计算是不合适的。后在滹沱河调查到计算是不合适的。后在滹沱河调查到1794年、年、1853年、年、1917年和年和1939年年4次特大洪水，再将次特大洪水，再将1956年洪水和历史调查洪水作年洪水和历史调查洪水作为特大洪水值处理，求得千年一遇设计洪峰为特大洪水值处理，求得千年一遇设计洪峰Qm=22600m3/s，比原设计值大比原设计值大80%。19

35、63年又发生了一次大洪水，洪峰流量年又发生了一次大洪水，洪峰流量为为12000m3/s，将其作为特大洪水也加入样本，求得千年一遇，将其作为特大洪水也加入样本，求得千年一遇设计洪峰流量设计洪峰流量Qm=23500m3/s。两次计算的洪峰流量只相差。两次计算的洪峰流量只相差4%，设计值已趋于稳定合理。，设计值已趋于稳定合理。【例题62】6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第34页/共67页连序系列中各项经验频率的计算方法，已在第四章中论述，连序系列中各项经验频率的计算方法，已在第四章中论述，不予重复。不予重复。不连序系列的经验频率，有以下两种估算方法：不

36、连序系列的经验频率，有以下两种估算方法：独立样本独立样本法法、统一样本法统一样本法。洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第35页/共67页独立样本法独立样本法（1）已知条件：）已知条件：（2 2）方法：）方法：把实测系列与特大值系列均看作是从总体中把实测系列与特大值系列均看作是从总体中独立抽出的两个随机连序样本，各项洪水可分别在各个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。系列中进行排位。洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4

37、4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第36页/共67页（3 3）计算公式）计算公式：实测系列的经验频率仍按连序系列经验：实测系列的经验频率仍按连序系列经验频率公式计算：频率公式计算：特大洪水系列的经验频率计算公式为：特大洪水系列的经验频率计算公式为：独立样本法独立样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第37页/共67页（4）实例分析：）实例分析：某站有某站有19301

38、972年年n=43年实测流量资年实测流量资料。实测期外，调查料。实测期外，调查1903、1921年两个历史洪水。年两个历史洪水。1903年年1972年年N=70年中，未漏掉年中，未漏掉QQ1903的洪水，且按大小的洪水，且按大小排位，首三项洪水为排位，首三项洪水为Q1949、Q1921、Q1903，试求各项洪水，试求各项洪水的经验频率？的经验频率？独立样本法独立样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第38页/共67页独立样本法独立样本法 洪水经验

39、频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第39页/共67页（5 5）特点：）特点：实测期中特大洪水的频率排位出现重叠现象，取抽样误实测期中特大洪水的频率排位出现重叠现象，取抽样误差较小的频率进行计算，即频率取较小值。差较小的频率进行计算，即频率取较小值。适用于历史洪水的排位可能有错漏的情况。适用于历史洪水的排位可能有错漏的情况。独立样本法独立样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2

40、设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第40页/共67页（1 1）已知条件：）已知条件：（2 2）方法：）方法：将实测系列与特大值系列共同组成一个将实测系列与特大值系列共同组成一个不连不连序系列序系列，作为代表总体的一个样本，不连序系列各项可，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在历史调查期N年内统一排位。年内统一排位。统一样本法统一样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第41页/共67页（3 3）计算公

41、式：）计算公式：特大洪水经验频率的计算同独立样本法：特大洪水经验频率的计算同独立样本法：实测系列中其余的实测系列中其余的(nl)项，则项，则均匀分布均匀分布在在l-P频率范围内，即频率范围内，即统一样本法统一样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第42页/共67页均匀分布均匀分布：条件抽样：因为条件抽样：因为nl项实测洪水的洪峰小于特大洪水项实测洪水的洪峰小于特大洪水Q，所以所以nl项实测洪水的经验频率大于项实测洪水的经验频率大于P。假设：假设：

42、nl项实测洪峰的频率均匀落在项实测洪峰的频率均匀落在N项洪峰的频率项洪峰的频率范围范围1 1P上。上。统一样本法统一样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第43页/共67页（4）实例分析：）实例分析：某站有某站有19301972年年n=43年实测流量资年实测流量资料。实测期外，调查料。实测期外，调查1903、1921年两个历史洪水。年两个历史洪水。1903年年1972年年N=70年中，未漏掉年中，未漏掉QQ1903的洪水，且按大小排的洪水，且按大

43、小排位，首三项洪水为位，首三项洪水为Q1949、Q1921、Q1903，试求各项洪水的经，试求各项洪水的经验频率？验频率？统一样本法统一样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第44页/共67页统一样本法统一样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第45页/共67页（5 5）特点：）特点：适用于特大洪水

44、的排位无遗漏。适用于特大洪水的排位无遗漏。统一样本法统一样本法 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算-不连续序列不连续序列 4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第46页/共67页独立样本法比较简单，但是在使用经验频率公式点绘不连独立样本法比较简单，但是在使用经验频率公式点绘不连序系列时，会出现所谓的序系列时，会出现所谓的“重叠重叠”现象；现象；当调查考证期当调查考证期N N年中为首的数项历史洪水确系连序而无错年中为首的数项历史洪水确系连序而无错漏，为避免历史洪水的经验频率与实测系列的经验频率的漏，为避免历史洪水

45、的经验频率与实测系列的经验频率的重叠现象，采用统一样本法较为合适。重叠现象，采用统一样本法较为合适。独立样本法与统一样本法的比较独立样本法与统一样本法的比较 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第47页/共67页独立样本法独立样本法统一样本法统一样本法独立样本法与统一样本法的比较独立样本法与统一样本法的比较 洪水经验频率的估算洪水经验频率的估算4 4、特大洪水的处理、特大洪水的处理 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第48页/共6

46、7页样本系列各项的经验频率确定之后，就可以在频率格纸上确样本系列各项的经验频率确定之后，就可以在频率格纸上确定经验频率点据的位置。点绘时，可以不同符号分别表示定经验频率点据的位置。点绘时，可以不同符号分别表示实实测测、插补插补和和调查调查的洪水点据，其为首的若干个点据应标明其的洪水点据，其为首的若干个点据应标明其发生年份。通过点据中心，可以目估绘制出一条光滑的曲线，发生年份。通过点据中心，可以目估绘制出一条光滑的曲线，称为称为经验频率曲线经验频率曲线。在在SL44SL449393中规定中规定“频率曲线线型一般应采用频率曲线线型一般应采用皮尔逊皮尔逊型型。特殊情况，经分析论证后也可采用其他线型特

47、殊情况，经分析论证后也可采用其他线型”。5 5、频率曲线线型选择、频率曲线线型选择6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第49页/共67页在用矩法初估参数时，对于不连序系列，假定在用矩法初估参数时，对于不连序系列，假定nl年系列的年系列的均值和均方差与除去特大洪水后的均值和均方差与除去特大洪水后的N年系列的均值和均方年系列的均值和均方差相等，即差相等，即 ，可以导出参数可以导出参数计算公式：计算公式：6 6、频率曲线参数的估算、频率曲线参数的估算 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第50页/共67页6 6、

48、频率曲线参数的估算、频率曲线参数的估算 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第51页/共67页6 6、频率曲线参数的估算、频率曲线参数的估算 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第52页/共67页偏态系数偏态系数Cs：用矩法计算误差较大，参考附近地区资料选用矩法计算误差较大，参考附近地区资料选定一个定一个CsCv值。值。对于对于Cv0.5的地区，用的地区，用CsCv 34进行配线；进行配线；对于对于0.5Cv1.0的地区，用的地区，用CsCv=2.53.5进行配线；进行配线；对于对于Cv1.0的地区，用的地

49、区，用CsCv 2 3进行配线。进行配线。6 6、频率曲线参数的估算、频率曲线参数的估算 6-2 6-2 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求设计洪峰流量及设计洪水总量的推求第53页/共67页适线法应尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群中心，当经适线法应尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群中心，当经验点据与曲线线型不能全面拟合时，可侧重考虑验点据与曲线线型不能全面拟合时，可侧重考虑上中部分的上中部分的较大洪水点据较大洪水点据，对调查考证期内为首的几次特大洪水，要作，对调查考证期内为首的几次特大洪水，要作具体分析。一般说来，年代愈久的历史特大洪水加入系列进具体分析。一般说来，年代愈久的历史特大洪水加入系

50、列进行适线，对合理选定参数的作用愈大，但这些资料本身的误行适线，对合理选定参数的作用愈大，但这些资料本身的误差可能较大。因此，在适线时不宜机械地通过特大洪水点据，差可能较大。因此，在适线时不宜机械地通过特大洪水点据，否则使曲线对其他点群偏离过大，但也不宜脱离大洪水点据否则使曲线对其他点群偏离过大，但也不宜脱离大洪水点据过远。过远。在洪水频率计算中，我国规范统一规定采用适线法。适线法在洪水频率计算中，我国规范统一规定采用适线法。适线法有两种：一种是经验适线法有两种：一种是经验适线法(或称目估适线法或称目估适线法)，另一种是优，另一种是优化适线法。化适线法。6 6、频率曲线参数的估算、频率曲线参数