工程水文及水利計算第10講PPT課件

1、第六章第六章 由流量資料推求設計洪水6-1 6-1 概述概述6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求6-3 6-3 設計洪水過程線的推求設計洪水過程線的推求 6-4 6-4 分期設計洪水分期設計洪水6-5 6-5 入庫設計洪水入庫設計洪水6-6 6-6 設計洪水的地區(qū)組成設計洪水的地區(qū)組成第1頁/共67頁6-1 6-1 概述概述洪水：洪水：當流域內下了一場暴雨或者冰雪融化時，大量當流域內下了一場暴雨或者冰雪融化時，大量徑流匯入河中，導致流量激增，水位上漲；漲到峰值徑流匯入河中，導致流量激增，水位上漲；漲到峰值之后，流量減少，水位下落，這種現(xiàn)象，稱為洪水。

2、之后，流量減少，水位下落，這種現(xiàn)象，稱為洪水。洪水三個要素：洪水三個要素：洪峰、洪峰、洪量和洪水歷時。洪量和洪水歷時。1 1、設計洪水的定義設計洪水的定義第2頁/共67頁防洪措施防洪措施( (洪水是一種自然災害洪水是一種自然災害) ) 以蓄為主：水土保持、水庫、分蓄洪區(qū)；以蓄為主：水土保持、水庫、分蓄洪區(qū)； 以排為主：加高堤防、河道整治。以排為主：加高堤防、河道整治。水庫的防洪作用：水庫的防洪作用：水庫的防洪作用是很明顯的，如水庫的防洪作用是很明顯的，如三峽工程的防洪庫容為三峽工程的防洪庫容為221.5221.5億億m m3 3，可以使荊江河段防洪標準從原來可以使荊江河段防洪標準從原來的的10

3、10年一遇提高到年一遇提高到100100年一遇，保年一遇，保證了荊江的行洪安全。證了荊江的行洪安全。6-1 6-1 概述概述1 1、設計洪水的定義設計洪水的定義第3頁/共67頁在河流上筑壩建庫能在防洪方面發(fā)揮很大的作用。在河流上筑壩建庫能在防洪方面發(fā)揮很大的作用。水工建筑物的設計，必須選擇一定標準的洪水作為依水工建筑物的設計，必須選擇一定標準的洪水作為依據，這個標準稱為據，這個標準稱為設計標準設計標準。設計洪水：設計洪水：水利水電工程規(guī)劃、設計中滿足設計標準的洪水。水利水電工程規(guī)劃、設計中滿足設計標準的洪水。設計洪水的目的：設計洪水的目的：為確定防洪工程的規(guī)模，預測工程未來運行為確定防洪工程的

4、規(guī)模，預測工程未來運行期間可能出現(xiàn)的洪水。期間可能出現(xiàn)的洪水。設計洪水三要素：設計洪水三要素：設計洪峰流量、不同時段設計洪量和設計洪設計洪峰流量、不同時段設計洪量和設計洪水過程線。水過程線。6-1 6-1 概述概述1 1、設計洪水的定義設計洪水的定義第4頁/共67頁設計洪水經洪水調節(jié)計算后，可確定水庫的設計洪水經洪水調節(jié)計算后，可確定水庫的防洪庫容防洪庫容。6-1 6-1 概述概述1 1、設計洪水的定義設計洪水的定義第5頁/共67頁確定設計標準是一個非常復雜的問題，國際上尚無統(tǒng)確定設計標準是一個非常復雜的問題，國際上尚無統(tǒng)一的設計標準。水利部于一的設計標準。水利部于1994年制訂了年制訂了GB

5、5020194防洪標準防洪標準作為強制性國家標準，自作為強制性國家標準，自1995年年1月月1日日起施行。水利部于起施行。水利部于2000年又頒布了編號為年又頒布了編號為SL2522000的的水利水電工程等級劃分及洪水標準水利水電工程等級劃分及洪水標準。該標。該標準根據工程規(guī)模、效益和在國民經濟中的重要性，將準根據工程規(guī)模、效益和在國民經濟中的重要性，將水利水電樞紐工程分為五等。水利水電樞紐工程分為五等。6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等級和防洪標準水工建筑物的等級和防洪標準第6頁/共67頁水利水電樞紐工程的等別工程工程等別等別水庫水庫防洪防洪治澇治澇灌溉灌溉供水供水發(fā)電發(fā)電工程規(guī)

6、模工程規(guī)模水庫總庫容水庫總庫容（億（億m3）防護城鎮(zhèn)及工防護城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要礦企業(yè)的重要性性保護農田保護農田（萬畝）（萬畝）治澇面積治澇面積（萬畝）（萬畝）灌溉面積灌溉面積（萬畝）（萬畝）供水對象供水對象重要性重要性裝機容量裝機容量（萬（萬kW）大（大（1）型型10特別重要特別重要500200150特別重要特別重要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（?。?）型型0.100.01一般一般30515350.5一般一般51?。ㄐ。?）型型0.010.001530.516-

7、1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等級和防洪標準水工建筑物的等級和防洪標準第7頁/共67頁水利水電樞紐工程的水工建筑物，根據所屬樞紐工程的等別，作水利水電樞紐工程的水工建筑物，根據所屬樞紐工程的等別，作用和重要性分為五級。用和重要性分為五級。水工建筑物的級別6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等級和防洪標準水工建筑物的等級和防洪標準第8頁/共67頁設計時根據建筑物級別選定設計時根據建筑物級別選定不同頻率不同頻率作為防洪標準。作為防洪標準。水利水電工程建筑物防洪標準分為水利水電工程建筑物防洪標準分為正常運用正常運用和和非常運用非常運用兩種。兩種。按按正常運用洪水標準正常運用洪水標準

8、算出的洪水稱為算出的洪水稱為設計洪水設計洪水，用它，用它來決定水利水電樞紐工程的設計洪水位。宣泄正常運來決定水利水電樞紐工程的設計洪水位。宣泄正常運用洪水時，泄洪設施應保證安全和正常運行。用洪水時，泄洪設施應保證安全和正常運行。當河流發(fā)生比設計洪水更大的洪水時，選定一個當河流發(fā)生比設計洪水更大的洪水時，選定一個非常非常運用洪水標準運用洪水標準進行計算，算出的洪水稱為非常運用洪進行計算，算出的洪水稱為非常運用洪水或水或校核洪水校核洪水。6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等級和防洪標準水工建筑物的等級和防洪標準第9頁/共67頁山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準重現(xiàn)期（年）

9、6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等級和防洪標準水工建筑物的等級和防洪標準第10頁/共67頁平原區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準重現(xiàn)期（年） 6-1 6-1 概述概述2 2、水工建筑物的等級和防洪標準水工建筑物的等級和防洪標準第11頁/共67頁(1)(1)歷史最大洪水加乘法：歷史最大洪水加乘法：以歷史上發(fā)生過的最大洪水再加一個乘數(shù)作為設計洪水。以歷史上發(fā)生過的最大洪水再加一個乘數(shù)作為設計洪水。 基本途徑基本途徑 缺點缺點: :沒有考慮未來洪水超過歷史最大洪水的可能性沒有考慮未來洪水超過歷史最大洪水的可能性, ,使人產生使人產生不安全感不安全感; ;對大小不同、重要性不同的工程采

10、用一個標準對大小不同、重要性不同的工程采用一個標準, , 顯然不顯然不合理。合理。如葛洲壩樞紐工程，選用1788年洪水Qm=8600m3/s作為設計洪水，選用1870年洪水Qm=110000m3/s作為校核洪水。 6-1 6-1 概述概述3 3、設計洪水的基本途徑、計算方法和計算內容設計洪水的基本途徑、計算方法和計算內容第12頁/共67頁(2)(2)頻率計算法頻率計算法以符合某一頻率以符合某一頻率( (設計標準設計標準) )的洪水作為設計洪水的洪水作為設計洪水, ,如百年一如百年一遇。遇。此法把洪水作為隨機事件此法把洪水作為隨機事件, , 根據概率理論由已發(fā)生的洪水根據概率理論由已發(fā)生的洪水來

11、推估未來可能發(fā)生的符合某一頻率標準的洪水作為設計來推估未來可能發(fā)生的符合某一頻率標準的洪水作為設計洪水洪水, ,適用面較寬適用面較寬, , 在我國水利、電力、公路橋涵，航道、在我國水利、電力、公路橋涵，航道、堤防設計中被廣泛應用。堤防設計中被廣泛應用。(3)(3)水文氣象法水文氣象法水文氣象法從物理成因入手水文氣象法從物理成因入手, , 根據水文氣象要素推求一個特定流根據水文氣象要素推求一個特定流域在現(xiàn)代氣候條件下域在現(xiàn)代氣候條件下, ,可能發(fā)生的最大洪水作為設計洪水?？赡馨l(fā)生的最大洪水作為設計洪水。6-1 6-1 概述概述3 3、設計洪水的基本途徑、計算方法和計算內容設計洪水的基本途徑、計算

12、方法和計算內容 基本途徑基本途徑 第13頁/共67頁由流量資料推求設計洪水；由流量資料推求設計洪水；由暴雨資料推求設計洪水；由暴雨資料推求設計洪水；無資料地區(qū)的設計洪水。無資料地區(qū)的設計洪水。6-1 6-1 概述概述3 3、設計洪水的基本途徑、計算方法和計算內容設計洪水的基本途徑、計算方法和計算內容 計算方法計算方法 第14頁/共67頁設計洪水類型：設計洪水類型：水庫本身的設計洪水水庫本身的設計洪水; ;水庫下游防護對象的設計洪水水庫下游防護對象的設計洪水; ;分蓄洪區(qū)的設計洪水分蓄洪區(qū)的設計洪水; ;堤防設計洪水等。堤防設計洪水等。設計洪水的計算內容設計洪水的計算內容：設計洪峰；設計洪峰；設

13、計洪量；設計洪量；設計洪水過程線。設計洪水過程線。6-1 6-1 概述概述3 3、設計洪水的基本途徑、計算方法和計算內容設計洪水的基本途徑、計算方法和計算內容 計算內容計算內容 第15頁/共67頁1 1、洪水資料的審查、洪水資料的審查 洪水頻率計算一般要經過洪水頻率計算一般要經過資料審查資料審查、選樣選樣、頻率計算頻率計算和和成果合理性分析成果合理性分析幾個步驟。幾個步驟。可靠性：可靠性：在應用資料之前，首先要對原始水文資料進行審在應用資料之前，首先要對原始水文資料進行審查，洪水資料必須可靠，具有必要的精度，而且洪水系列查，洪水資料必須可靠，具有必要的精度，而且洪水系列中各項洪水相互獨立，且服

14、從同一分布等。中各項洪水相互獨立，且服從同一分布等。一致性：一致性：洪水形成條件要相同，當使用的洪水資料受人類洪水形成條件要相同，當使用的洪水資料受人類活動如修建水庫、河道整治等的影響有明顯變化時，應進活動如修建水庫、河道整治等的影響有明顯變化時，應進行還原計算，使洪水資料換算到天然狀態(tài)的基礎上。行還原計算，使洪水資料換算到天然狀態(tài)的基礎上。6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第16頁/共67頁代表性：代表性：反映在樣本系列能否代表總體的統(tǒng)計特性。一般反映在樣本系列能否代表總體的統(tǒng)計特性。一般認為，資料年限較長，并能包括大、中、小等各種洪水年認為，資

15、料年限較長，并能包括大、中、小等各種洪水年份，則代表性較好份，則代表性較好。SL4493規(guī)定壩址或其上下游具有較長期的實測洪水規(guī)定壩址或其上下游具有較長期的實測洪水資料資料(一般需要一般需要30年以上年以上)，并有歷史洪水調查和考證，并有歷史洪水調查和考證資料時，資料時，可用頻率分析法計算設計洪水。可用頻率分析法計算設計洪水。1 1、洪水資料的審查、洪水資料的審查 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第17頁/共67頁河流上一年內要發(fā)生多次洪水，每次洪水具有不同歷時的流河流上一年內要發(fā)生多次洪水，每次洪水具有不同歷時的流量變化過程，如何從歷次洪水系列

16、資料中量變化過程，如何從歷次洪水系列資料中選取表征洪水特征選取表征洪水特征值的樣本值的樣本，是洪水頻率計算的首要問題，是洪水頻率計算的首要問題。年最大值選樣原則：年最大值選樣原則：從資料中逐年選取一從資料中逐年選取一個最大流量和各種固個最大流量和各種固定時段的最大洪水總定時段的最大洪水總量，組成洪峰流量和量，組成洪峰流量和洪量系列。固定時段洪量系列。固定時段一般采用一般采用l、3、5、7、15、30天。天。2 2、樣本選取、樣本選取 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第18頁/共67頁若工程所在地點洪水資料較短或代表性不足，滿足不了洪若工程所在地點

17、洪水資料較短或代表性不足，滿足不了洪水計算的要求時，則應盡可能進行資料的插補延長。水計算的要求時，則應盡可能進行資料的插補延長。點繪點繪同次同次洪水相應洪峰或洪量（一年可取一次或幾次）的相洪水相應洪峰或洪量（一年可取一次或幾次）的相關圖，就可根據參證站的洪水數(shù)據，通過相關圖推算出設計關圖，就可根據參證站的洪水數(shù)據，通過相關圖推算出設計站的洪水數(shù)據。站的洪水數(shù)據。 根據上下游測站的洪水特征相關關系進行插補延長根據上下游測站的洪水特征相關關系進行插補延長 3 3、洪水資料的插補延長、洪水資料的插補延長 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第19頁/共67

18、頁 根據上下游測站的洪水特征相關關系進行插補延長根據上下游測站的洪水特征相關關系進行插補延長 如果設計站的洪水由其上游的如果設計站的洪水由其上游的幾個支流幾個支流測站的洪水組成，測站的洪水組成，則應將上游干支流測站的同次洪水則應將上游干支流測站的同次洪水錯開傳播時間錯開傳播時間疊加后，疊加后，再與下游設計站的洪水點繪相關關系，進行插補延長。再與下游設計站的洪水點繪相關關系，進行插補延長。若設計斷面的資料若設計斷面的資料很短很短，甚至完全，甚至完全沒有實測資料沒有實測資料，則，則無法建立與參證站的相關關系無法建立與參證站的相關關系。3 3、洪水資料的插補延長、洪水資料的插補延長 6-2 6-2

19、設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第20頁/共67頁如果設計站與參證站相距很近，可考慮直接移用，必要時可如果設計站與參證站相距很近，可考慮直接移用，必要時可作適當?shù)男拚?。作適當?shù)男拚?。? 1）直接移用：）直接移用：若設計斷面上游或下游不遠處有較長資料的測站，若設計斷面上游或下游不遠處有較長資料的測站，兩者兩者集水面積不超過集水面積不超過3%3%，且中間未進行天然和人為的分洪滯洪時，且中間未進行天然和人為的分洪滯洪時，可以直接移用。可以直接移用。 根據上下游測站的洪水特征相關關系進行插補延長根據上下游測站的洪水特征相關關系進行插補延長 （2 2）面積修正：）面積修

20、正：若面積相差超過若面積相差超過3%3%，但不大于，但不大于10%10%20%20%，且暴雨，且暴雨分布較均勻時，進行面積修正：分布較均勻時，進行面積修正：參參設設QFFQn3 3、洪水資料的插補延長、洪水資料的插補延長 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第21頁/共67頁（3 3）面積內插：）面積內插：若設計斷面的上、下游不遠處各有一參證若設計斷面的上、下游不遠處各有一參證站，并且都有實測資料，一般可假定洪峰及洪量隨著集水面站，并且都有實測資料，一般可假定洪峰及洪量隨著集水面積呈線性變化，可以利用面積線性內插：積呈線性變化，可以利用面積線性內插：

21、參，上參，下參，上設參，上參，下參，上設FFFFQQQQ 根據上下游測站的洪水特征相關關系進行插補延長根據上下游測站的洪水特征相關關系進行插補延長 3 3、洪水資料的插補延長、洪水資料的插補延長 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第22頁/共67頁通常根據調查到的歷史洪峰或由相關法求得缺測年份的洪峰通常根據調查到的歷史洪峰或由相關法求得缺測年份的洪峰流量，利用峰量關系可以推求相應的洪水總量。流量，利用峰量關系可以推求相應的洪水總量。 根據本站峰量關系進行插補延長根據本站峰量關系進行插補延長 利用暴雨徑流關系進行插補延長利用暴雨徑流關系進行插補延長

22、若流域內有長期暴雨資料時，可根據洪水缺測年份的流域最若流域內有長期暴雨資料時，可根據洪水缺測年份的流域最大暴雨量，通過產流、匯流計算，推求出相應的洪水過程，大暴雨量，通過產流、匯流計算，推求出相應的洪水過程，再在洪水過程中摘取洪峰流量和各時段洪量。再在洪水過程中摘取洪峰流量和各時段洪量。簡化的辦法是建立某一定時段流域平均暴雨量與洪峰流量、簡化的辦法是建立某一定時段流域平均暴雨量與洪峰流量、時段洪量的相關關系，由暴雨資料插補洪水資料。時段洪量的相關關系，由暴雨資料插補洪水資料。3 3、洪水資料的插補延長、洪水資料的插補延長 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總

23、量的推求第23頁/共67頁若有與設計流域若有與設計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鄰一致的鄰近流域，如果資料表明該流域同次洪水的各種特征值，與設近流域，如果資料表明該流域同次洪水的各種特征值，與設計流域的洪水特征之間確實存在良好的相關關系，也可用來計流域的洪水特征之間確實存在良好的相關關系，也可用來插補延長。插補延長。 根據相鄰河流測站的洪水特征值進行延長根據相鄰河流測站的洪水特征值進行延長 3 3、洪水資料的插補延長、洪水資料的插補延長 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第24頁/共67頁特大洪水：特大洪水：是

24、指實測系列和調查到的歷史洪水中，比一般洪是指實測系列和調查到的歷史洪水中，比一般洪水大得多的水大得多的稀遇稀遇洪水。洪水。 特大洪水的定義特大洪水的定義 根據短系列資料作頻率計算時，當出現(xiàn)一次新的大洪水以后，根據短系列資料作頻率計算時，當出現(xiàn)一次新的大洪水以后，設計洪水數(shù)值就會發(fā)生變動，所得成果很不穩(wěn)定。如果在頻設計洪水數(shù)值就會發(fā)生變動，所得成果很不穩(wěn)定。如果在頻率計算中能夠正確利用特大洪水資料，則會提高計算成果的率計算中能夠正確利用特大洪水資料，則會提高計算成果的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量

25、的推求第25頁/共67頁例：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年又發(fā)生了一場非常大年又發(fā)生了一場非常大的洪水，其頻率為的洪水，其頻率為1(19+1)=5%，其值遠遠大于其它洪水。因此，其值遠遠大于其它洪水。因此，從整個洪水系列來看，我們可能會問第從整個洪水系列來看，我們可能會問第19年發(fā)生的洪水，其頻率年發(fā)生的洪水，其頻率是否是是否是5%？對于這種洪水，我們應該如何確定其頻率？對于這種洪水，我們應該如何確定其頻率？ 特大洪水的定義特大洪水的定義 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的

26、推求第26頁/共67頁特大洪水類型：特大洪水類型：歷史特大洪水、實測特大洪水。歷史特大洪水、實測特大洪水。歷史特大洪水：歷史特大洪水：通過洪水痕跡，查水位流量關系獲得。通過洪水痕跡，查水位流量關系獲得。4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第27頁/共67頁連序系列：連序系列：洪水系列中沒有特大洪水值，在頻率計算時，各項數(shù)值洪水系列中沒有特大洪水值，在頻率計算時，各項數(shù)值直接按大小次序統(tǒng)一排位，各項之間沒有空位，序數(shù)直接按大小次序統(tǒng)一排位，各項之間沒有空位，序數(shù)m是連序的。是連序的。不連序系列：不連序系列：系列中

27、有特大洪水值，特大洪水值的重現(xiàn)期系列中有特大洪水值，特大洪水值的重現(xiàn)期( (N) )必然必然大于實測系列年數(shù)大于實測系列年數(shù)n，而在，而在Nn年內各年的洪水數(shù)值無法查得，它年內各年的洪水數(shù)值無法查得，它們之間存在一些空位，由大到小是不連序的。們之間存在一些空位，由大到小是不連序的。4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第28頁/共67頁特大洪水處理的關鍵：特大洪水處理的關鍵：特大洪水特大洪水大小大小、重現(xiàn)期重現(xiàn)期的確定、的確定、經驗經驗頻率頻率的計算。的計算。 特大洪水重現(xiàn)期的確定特大洪水重現(xiàn)期的確定 目前我國根

28、據資料來源不同，將與確定特大洪水代表年限有目前我國根據資料來源不同，將與確定特大洪水代表年限有關的年份分為關的年份分為實測期實測期、調查期調查期和和文獻考證期文獻考證期。4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第29頁/共67頁 特大洪水重現(xiàn)期的確定特大洪水重現(xiàn)期的確定 實測期：實測期：從有實測洪水資料年份開始至今的時期。從有實測洪水資料年份開始至今的時期。調查期：調查期：在實地調查到若干可以定量的歷史特大洪水的時期。在實地調查到若干可以定量的歷史特大洪水的時期。文獻考證期：文獻考證期：從具有連續(xù)可靠文獻記載歷史特

29、大洪水的時期。從具有連續(xù)可靠文獻記載歷史特大洪水的時期。調查期以前的文獻考證期內的歷史洪水，一般只能確定洪水大調查期以前的文獻考證期內的歷史洪水，一般只能確定洪水大小等級和發(fā)生次數(shù)，不能定量。小等級和發(fā)生次數(shù)，不能定量。歷史特大洪水和實測特大洪水，都要在調查期或文獻考證期內進歷史特大洪水和實測特大洪水，都要在調查期或文獻考證期內進行排位，在排位時不僅要考慮已經確定數(shù)值的特大洪水，也要考行排位，在排位時不僅要考慮已經確定數(shù)值的特大洪水，也要考慮不能定量但能確定其洪水等級的歷史洪水，并排出序位。慮不能定量但能確定其洪水等級的歷史洪水，并排出序位。4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-

30、2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第30頁/共67頁確定特大洪水重現(xiàn)期的實例。 經長江重慶宜昌河段洪水調查，清同治經長江重慶宜昌河段洪水調查，清同治9年（年（1870年）川年）川江發(fā)生特大洪水，沿江調查到石刻江發(fā)生特大洪水，沿江調查到石刻91處，推算得宜昌洪峰處，推算得宜昌洪峰流量流量Qm=110000m3/s。此次洪水為。此次洪水為1870年以來為最大，年以來為最大，1992年進行工程設計，則年進行工程設計，則N=19921870+1=123（年），這么大（年），這么大的洪水平均的洪水平均123年就發(fā)生一次，可能性如何，還需作進一步年就發(fā)生一次，可能性如何，

31、還需作進一步的考證。的考證。 【例題61】6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第31頁/共67頁后經調查，忠縣東云鄉(xiāng)長江岸石壁有兩處宋代石刻，記述后經調查，忠縣東云鄉(xiāng)長江岸石壁有兩處宋代石刻，記述“紹興二十三年癸酉六月二十六日水泛漲紹興二十三年癸酉六月二十六日水泛漲”。這是長江干。這是長江干流上發(fā)現(xiàn)最早的洪水題刻。宋紹興二十三年為流上發(fā)現(xiàn)最早的洪水題刻。宋紹興二十三年為1153年。據年。據實測洪痕，該年忠縣洪峰水位為實測洪痕，該年忠縣洪峰水位為155.6m，宜昌站洪峰水，宜昌站洪峰水位為位為58.06m，推算流量為，推算流量為92800m3/s，3d

32、洪量為洪量為232.7億億m3。該年洪水小于該年洪水小于1870年洪水，故認為自年洪水，故認為自1153年以來年以來1870年洪年洪水為最大，水為最大，1870年洪水的重現(xiàn)期重新確定為年洪水的重現(xiàn)期重新確定為N=19921153+1=840（年）。如前所述，長江葛洲壩樞紐工程，（年）。如前所述，長江葛洲壩樞紐工程，即以接近千年一遇的即以接近千年一遇的1870年洪水作為校核洪水。年洪水作為校核洪水。確定特大洪水重現(xiàn)期的實例。 【例題61】6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第32頁/共67頁 特大洪水處理的意義特大洪水處理的意義 目前我國所掌握的樣本系

33、列不長，抽樣誤差較大，若用于目前我國所掌握的樣本系列不長，抽樣誤差較大，若用于推求千年一遇、萬年一遇的稀遇洪水，根據不足。如果能推求千年一遇、萬年一遇的稀遇洪水，根據不足。如果能調查到調查到N年（年（Nn）中特大洪水，等于在頻率曲線的上端）中特大洪水，等于在頻率曲線的上端增加了一個控制點，提高了系列的代表性，將使計算成果增加了一個控制點，提高了系列的代表性，將使計算成果更加合理、可靠。更加合理、可靠。 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第33頁/共67頁1955年規(guī)劃河北省滹年規(guī)劃河北省滹(hu)沱河黃壁莊水

34、庫時，按當時掌握的沱河黃壁莊水庫時，按當時掌握的19191955年期間年期間20年實測洪水資料推求千年一遇設計洪峰年實測洪水資料推求千年一遇設計洪峰流量為流量為Qm=7500m3/s。1956年發(fā)生了一次洪峰流量為年發(fā)生了一次洪峰流量為13100m3/s的特大洪水，顯然原設計成果偏小。將的特大洪水，顯然原設計成果偏小。將1956年特大年特大洪水直接加入實測系列組成洪水直接加入實測系列組成21年的樣本資料，直接進行頻率年的樣本資料，直接進行頻率計算是不合適的。后在滹沱河調查到計算是不合適的。后在滹沱河調查到1794年、年、1853年、年、1917年和年和1939年年4次特大洪水，再將次特大洪水，

35、再將1956年洪水和歷史調查洪水作年洪水和歷史調查洪水作為特大洪水值處理，求得千年一遇設計洪峰為特大洪水值處理，求得千年一遇設計洪峰Qm=22600m3/s，比原設計值大比原設計值大80%。1963年又發(fā)生了一次大洪水，洪峰流量年又發(fā)生了一次大洪水，洪峰流量為為12000m3/s，將其作為特大洪水也加入樣本，求得千年一遇，將其作為特大洪水也加入樣本，求得千年一遇設計洪峰流量設計洪峰流量Qm=23500m3/s。兩次計算的洪峰流量只相差。兩次計算的洪峰流量只相差4%，設計值已趨于穩(wěn)定合理。設計值已趨于穩(wěn)定合理。 【例題62】6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總

36、量的推求第34頁/共67頁連序系列中各項經驗頻率的計算方法，已在第四章中論述，連序系列中各項經驗頻率的計算方法，已在第四章中論述，不予重復。不予重復。不連序系列的經驗頻率，有以下兩種估算方法：不連序系列的經驗頻率，有以下兩種估算方法：獨立樣本獨立樣本法法、統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法。 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第35頁/共67頁獨立樣本法獨立樣本法（1）已知條件：）已知條件：（2 2）方法：）方法：把實測系列與特大值系列均看作是從總體中把實測系列與特大值系列均看作是從總

37、體中獨立抽出的兩個隨機連序樣本，各項洪水可分別在各個獨立抽出的兩個隨機連序樣本，各項洪水可分別在各個系列中進行排位。系列中進行排位。 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第36頁/共67頁（3 3）計算公式）計算公式：實測系列的經驗頻率仍按連序系列經驗：實測系列的經驗頻率仍按連序系列經驗頻率公式計算：頻率公式計算：特大洪水系列的經驗頻率計算公式為：特大洪水系列的經驗頻率計算公式為：獨立樣本法獨立樣本法 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連

38、續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第37頁/共67頁（4）實例分析：）實例分析：某站有某站有19301972年年n=43年實測流量資年實測流量資料。實測期外，調查料。實測期外，調查1903、1921年兩個歷史洪水。年兩個歷史洪水。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，首三項洪水為排位，首三項洪水為Q1949、Q1921、Q1903，試求各項洪水，試求各項洪水的經驗頻率？的經驗頻率？獨立樣本法獨立樣本法 洪水經驗頻率的估算洪水

39、經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第38頁/共67頁獨立樣本法獨立樣本法 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第39頁/共67頁（5 5）特點：）特點：實測期中特大洪水的頻率排位出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，取抽樣誤實測期中特大洪水的頻率排位出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，取抽樣誤差較小的頻率進行計算，即頻率取較小值。差較小的頻率進行計算，即頻率取較小值。

40、適用于歷史洪水的排位可能有錯漏的情況。適用于歷史洪水的排位可能有錯漏的情況。獨立樣本法獨立樣本法 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第40頁/共67頁（1 1）已知條件：）已知條件：（2 2）方法：）方法：將實測系列與特大值系列共同組成一個將實測系列與特大值系列共同組成一個不連不連序系列序系列，作為代表總體的一個樣本，不連序系列各項可，作為代表總體的一個樣本，不連序系列各項可在歷史調查期在歷史調查期N年內統(tǒng)一排位。年內統(tǒng)一排位。統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本

41、法 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第41頁/共67頁（3 3）計算公式：）計算公式：特大洪水經驗頻率的計算同獨立樣本法：特大洪水經驗頻率的計算同獨立樣本法：實測系列中其余的實測系列中其余的(nl)項，則項，則均勻分布均勻分布在在l-P頻率范圍內，即頻率范圍內，即統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流

42、量及設計洪水總量的推求第42頁/共67頁均勻分布均勻分布：條件抽樣：因為條件抽樣：因為nl項實測洪水的洪峰小于特大洪水項實測洪水的洪峰小于特大洪水Q，所以所以nl項實測洪水的經驗頻率大于項實測洪水的經驗頻率大于P。假設：假設： nl項實測洪峰的頻率均勻落在項實測洪峰的頻率均勻落在N項洪峰的頻率項洪峰的頻率范圍范圍1 1P上。上。統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第43頁/共67頁（4）實例分析：）實例分析：某站有某站有193

43、01972年年n=43年實測流量資年實測流量資料。實測期外，調查料。實測期外，調查1903、1921年兩個歷史洪水。年兩個歷史洪水。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，首三項洪水為排位，首三項洪水為Q1949、Q1921、Q1903，試求各項洪水的，試求各項洪水的經驗頻率？經驗頻率？統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第44頁/共67頁統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法

44、洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第45頁/共67頁（5 5）特點：）特點：適用于特大洪水的排位無遺漏。適用于特大洪水的排位無遺漏。統(tǒng)一樣本法統(tǒng)一樣本法 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算- -不連續(xù)序列不連續(xù)序列 4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第46頁/共67頁獨立樣本法比較簡單，但是在使用經驗頻率公式點繪不連獨立樣本法比較簡單，但是在使用經驗頻率公式點

45、繪不連序系列時，會出現(xiàn)所謂的序系列時，會出現(xiàn)所謂的“重疊重疊”現(xiàn)象；現(xiàn)象；當調查考證期當調查考證期N N年中為首的數(shù)項歷史洪水確系連序而無錯年中為首的數(shù)項歷史洪水確系連序而無錯漏，為避免歷史洪水的經驗頻率與實測系列的經驗頻率的漏，為避免歷史洪水的經驗頻率與實測系列的經驗頻率的重疊現(xiàn)象，采用統(tǒng)一樣本法較為合適。重疊現(xiàn)象，采用統(tǒng)一樣本法較為合適。獨立樣本法與統(tǒng)一樣本法的比較獨立樣本法與統(tǒng)一樣本法的比較 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第47頁/共67頁獨立樣本法獨立樣本法統(tǒng)一

46、樣本法統(tǒng)一樣本法獨立樣本法與統(tǒng)一樣本法的比較獨立樣本法與統(tǒng)一樣本法的比較 洪水經驗頻率的估算洪水經驗頻率的估算4 4、特大洪水的處理、特大洪水的處理 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第48頁/共67頁樣本系列各項的經驗頻率確定之后，就可以在頻率格紙上確樣本系列各項的經驗頻率確定之后，就可以在頻率格紙上確定經驗頻率點據的位置。點繪時，可以不同符號分別表示定經驗頻率點據的位置。點繪時，可以不同符號分別表示實實測測、插補插補和和調查調查的洪水點據，其為首的若干個點據應標明其的洪水點據，其為首的若干個點據應標明其發(fā)生年份。通過點據中心，可以目估繪制出一條

47、光滑的曲線，發(fā)生年份。通過點據中心，可以目估繪制出一條光滑的曲線，稱為稱為經驗頻率曲線經驗頻率曲線。在在SL44SL449393中規(guī)定中規(guī)定“頻率曲線線型一般應采用頻率曲線線型一般應采用皮爾遜皮爾遜型型。特殊情況，經分析論證后也可采用其他線型特殊情況，經分析論證后也可采用其他線型”。5 5、頻率曲線線型選擇、頻率曲線線型選擇6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第49頁/共67頁在用矩法初估參數(shù)時，對于不連序系列，假定在用矩法初估參數(shù)時，對于不連序系列，假定nl年系列的年系列的均值和均方差與除去特大洪水后的均值和均方差與除去特大洪水后的N年系列的均值和

48、均方年系列的均值和均方差相等，即差相等，即 ， ，可以導出參數(shù)可以導出參數(shù)計算公式：計算公式：6 6、頻率曲線參數(shù)的估算、頻率曲線參數(shù)的估算 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第50頁/共67頁6 6、頻率曲線參數(shù)的估算、頻率曲線參數(shù)的估算 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第51頁/共67頁6 6、頻率曲線參數(shù)的估算、頻率曲線參數(shù)的估算 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第52頁/共67頁偏態(tài)系數(shù)偏態(tài)系數(shù)Cs：用矩法計算誤差較大，參考附近地區(qū)資料選用矩法計

49、算誤差較大，參考附近地區(qū)資料選定一個定一個CsCv值。值。對于對于Cv0.5的地區(qū)，用的地區(qū)，用CsCv 34進行配線；進行配線；對于對于0.5Cv1.0的地區(qū)，用的地區(qū)，用CsCv =2.53.5進行配線；進行配線；對于對于Cv1.0的地區(qū)，用的地區(qū)，用CsCv 2 3進行配線。進行配線。6 6、頻率曲線參數(shù)的估算、頻率曲線參數(shù)的估算 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第53頁/共67頁適線法應盡量照顧點群的趨勢，使曲線通過點群中心，當經適線法應盡量照顧點群的趨勢，使曲線通過點群中心，當經驗點據與曲線線型不能全面擬合時，可側重考慮驗點據與曲線線型

50、不能全面擬合時，可側重考慮上中部分的上中部分的較大洪水點據較大洪水點據，對調查考證期內為首的幾次特大洪水，要作，對調查考證期內為首的幾次特大洪水，要作具體分析。一般說來，年代愈久的歷史特大洪水加入系列進具體分析。一般說來，年代愈久的歷史特大洪水加入系列進行適線，對合理選定參數(shù)的作用愈大，但這些資料本身的誤行適線，對合理選定參數(shù)的作用愈大，但這些資料本身的誤差可能較大。因此，在適線時不宜機械地通過特大洪水點據，差可能較大。因此，在適線時不宜機械地通過特大洪水點據，否則使曲線對其他點群偏離過大，但也不宜脫離大洪水點據否則使曲線對其他點群偏離過大，但也不宜脫離大洪水點據過遠。過遠。 在洪水頻率計算中

51、，我國規(guī)范統(tǒng)一規(guī)定采用適線法。適線法在洪水頻率計算中，我國規(guī)范統(tǒng)一規(guī)定采用適線法。適線法有兩種：一種是經驗適線法有兩種：一種是經驗適線法( (或稱目估適線法或稱目估適線法) )，另一種是優(yōu)，另一種是優(yōu)化適線法?；m線法。6 6、頻率曲線參數(shù)的估算、頻率曲線參數(shù)的估算 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第54頁/共67頁根據上述方法計算的參數(shù)初估值，用適線法求出洪水頻率曲根據上述方法計算的參數(shù)初估值，用適線法求出洪水頻率曲線，然后在頻率曲線上求得相應于設計頻率的設計洪峰和各線，然后在頻率曲線上求得相應于設計頻率的設計洪峰和各統(tǒng)計時段的設計洪量統(tǒng)計時段

52、的設計洪量。目估適線適線法的原則：目估適線適線法的原則：（1 1）盡量照顧點群的趨勢，使曲線通過點群中心；）盡量照顧點群的趨勢，使曲線通過點群中心；（2 2）當經驗點據與曲線線型不能全面擬合時，可側重考慮）當經驗點據與曲線線型不能全面擬合時，可側重考慮上中部上中部分分的較大洪水點據；的較大洪水點據；（3 3）對調查考證期內為首的幾次特大洪水，要作具體分析。）對調查考證期內為首的幾次特大洪水，要作具體分析。一般說來，年代愈久的歷史特大洪水加入系列進行配線，對合理選定參數(shù)一般說來，年代愈久的歷史特大洪水加入系列進行配線，對合理選定參數(shù)的作用愈大，但這些資料本身的誤差可能較大。因此，在適線時不宜機械

53、的作用愈大，但這些資料本身的誤差可能較大。因此，在適線時不宜機械地通過特大洪水點據，否則使曲線對其他點群偏離過大，但也不宜脫離大地通過特大洪水點據，否則使曲線對其他點群偏離過大，但也不宜脫離大洪水點據過遠。洪水點據過遠。7 7、推求設計洪峰、洪量、推求設計洪峰、洪量 6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第55頁/共67頁某河水文站實測洪峰流量資料共某河水文站實測洪峰流量資料共30年年 見表見表 6- -4第（第（2）欄）欄 ，歷史特大洪水歷史特大洪水2年年 見表見表 6- -4第（第（2）欄）欄，歷史考證期，歷史考證期102年，年，試用矩法初選參數(shù)進

54、行配線，推求該水文站試用矩法初選參數(shù)進行配線，推求該水文站200年一遇的洪年一遇的洪峰流量。峰流量。 解：解：（1 1）計算經驗頻率，）計算經驗頻率，并點繪經驗頻率曲線并點繪經驗頻率曲線 【例題63】6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第56頁/共67頁【例題63】6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第57頁/共67頁解：（解：（2 2）用矩法計算統(tǒng)計參數(shù)。）用矩法計算統(tǒng)計參數(shù)。 【例題63】6-2 6-2 設計洪峰流量及設計洪水總量的推求設計洪峰流量及設計洪水總量的推求第58頁/共67頁解：（解：（3）選配洪水頻率曲線。根據統(tǒng)計參數(shù)計算成果，?。┻x配洪水頻率曲線。根據統(tǒng)計參數(shù)計算成果，取Cv=0.7，Cs=3Cv，查附表，查附表2得出相應于不同