水文学与水文地质学 教学课件 作者 杨维 2洪水

1、在线教务辅导网：在线教务辅导网：http:/ 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址：或者直接输入下面地址： http:/ 基本概念基本概念 推求设计洪水的方法推求设计洪水的方法 洪水资料选样洪水资料选样 洪水资料的审查洪水资料的审查 设计洪峰流量（或水位）的计算设计洪峰流量（或水位）的计算 重点：设计洪水的推求重点：设计洪水的推求 洪水（洪水（ flood ）： 雨洪雨洪( (storm flood) )： 暴雨形成的洪水暴雨形成的洪水. . 春汛春汛( (snow flood): ): 春季融雪形

2、成的洪水春季融雪形成的洪水. . 洪水三要素洪水三要素： 洪水总量洪水总量 () () 洪水过程线洪水过程线 ( () ) 设计洪水设计洪水(designed flood)： 符合符合设计（频率）标准设计（频率）标准的洪水。的洪水。 1.1.基本概念基本概念 图 A B c w T t1t2t T Qt Qm 流量(m /s) 3 一次洪水过程一次洪水过程 标准 设计洪水标准设计洪水标准 防洪设计标准分为防洪设计标准分为: : 保障防护对象的防洪标准。保障防护对象的防洪标准。 确保水工建筑物正常运用的防洪标准。确保水工建筑物正常运用的防洪标准。 标准 永久性水工建筑物正常运用的洪水标准永久性水

3、工建筑物正常运用的洪水标准 建筑物等级建筑物等级 12345 洪水重现期洪水重现期 (a) 20005005001001005050303020 防护对象的防洪标准防护对象的防洪标准 防护对象防护对象防洪标准防洪标准 城城 镇镇工矿区工矿区 农田面积农田面积(104亩亩) 重现期重现期(a) 特别重要城市特别重要城市 重要城市重要城市 中等城市中等城市 一般城市一般城市 特别重要工矿区特别重要工矿区 重要工矿区重要工矿区 中等工矿区中等工矿区 一般工矿区一般工矿区 500 100500 30100 100 50100 2050 1020 推求方法 2. 2. 推求设计洪水的方法推求设计洪水的方

4、法 1) 1) 数理统计法数理统计法 适线法适线法 水文实测系列资料组成：水文实测系列资料组成： 用洪水流量（或水位）资料推求用洪水流量（或水位）资料推求； 用暴雨资料推求。用暴雨资料推求。 2 2）地理综合法）地理综合法 用经验公式推求用经验公式推求 3 3）水文气象法）水文气象法 PMP (Possible Maximum Precipitation) 自学自学 3 选样 3.3.水资料选样水资料选样 1) 1) 年最大值法年最大值法： 每年选取一个最大瞬时流量（水位）每年选取一个最大瞬时流量（水位）。 2 2) ) 超大值法：超大值法： 将将n年实测最大流量资料按递减顺序排列，从首项开始

5、年实测最大流量资料按递减顺序排列，从首项开始 取取 S 个最大值组成样本系列。一般取个最大值组成样本系列。一般取 S=(35)n 个。个。 3 3) ) 超定量法：超定量法： 此法先规定一种选样此法先规定一种选样“标准值标准值”，凡实测最大流量值超，凡实测最大流量值超 过过 此标准值，均被选入，组成样本系列。此标准值，均被选入，组成样本系列。 4 审查 4. 洪水资料的审查洪水资料的审查 一致性一致性 代表性代表性 可靠性可靠性 5 计算 5.5.设计洪峰流量（水位）计算设计洪峰流量（水位）计算 (1)(1)洪水实测系列资料的分类洪水实测系列资料的分类 连续连续 序序 实测系列实测系列 有有特

6、大值特大值的不连续的不连续 序序 实测系列实测系列 特大值特大值 ( (Excessive flood ) )： (2) (2) 设计洪峰流量（水位）的计算设计洪峰流量（水位）的计算 1) 1) 连续连续 序序 系列：系列： 样本组成：按样本组成：按“年最大值法年最大值法”取样。取样。 计算方法：目估适线法计算方法：目估适线法 Cs初值：初值： Cv0.5 Cs = (3 4 )Cv Cv0.5 Cs = (2 3 )Cv QQ M ) 32( 不连续系列 2) 2) 不连续不连续 序序 系列：计算方法系列：计算方法目估适线法目估适线法 经验频率计算：经验频率计算： 设：设： Qm为为 n 年

7、连续实测系列的一般值；年连续实测系列的一般值； n 年连续实测系列之内特大值年连续实测系列之内特大值 QM 个数为个数为 l 个；个； n 年连续实测系列之外特大值年连续实测系列之外特大值QM个数为个数为a1个；个； N 年中特大值年中特大值 QM 总个数为总个数为 a = a1 +l 频率 T2 Q n l 个个 a1 个个 N T1 N 年内特大值的经验频率：年内特大值的经验频率： 式中：式中：M 特大洪水由大到小的排序号特大洪水由大到小的排序号 M = 1, 2, ，a1+l N 调查考证年数调查考证年数 N = T2 T1 +1 T1调查考证涉及的最远年份；调查考证涉及的最远年份； T

8、2连续连续 n 年实测系列的最近年份。年实测系列的最近年份。 (%) 1 N M PN 一般频率 n 年内一般值的经验频率：年内一般值的经验频率： 计算方法一计算方法一 把实测连续系列和特大值系列视为从总体中独立抽出的两个把实测连续系列和特大值系列视为从总体中独立抽出的两个 样本，各自分别进行排序，有样本，各自分别进行排序，有: : 式中：式中： m 连续系列一般值由大到小的排序号；连续系列一般值由大到小的排序号； m= l+1, L+2, . n. 适用：实测系列代表性好，历史洪水排序可能有错漏适用：实测系列代表性好，历史洪水排序可能有错漏。 方法2 (%) 1 n m P n 计算方法二计

9、算方法二 按照按照“条件抽样条件抽样”处理，有处理，有 式中符号意义同前式中符号意义同前 适用：历史洪水排序无错漏适用：历史洪水排序无错漏。 1 ) 1 1 ( 1 ln lm N a N a P n 统计参数 统计参数统计参数 设设: : 缺测年份为缺测年份为（N-n-a1），），且缺测年份的均值、且缺测年份的均值、 均方差等于均方差等于n 年连续实测系列一般值的均值、均方年连续实测系列一般值的均值、均方 差差 。 均值均值 Cv值 )( 1 11 a j n li iNjN X ln aN X N X 变差系数变差系数 偏态系数：经验初值偏态系数：经验初值 CvN 1.0 CsN = (2

10、 3 ) CvN CvN 0.5 CsN = (3 4 ) CvN 1.0 CvN 0.5 CsN = (2.5 3.5 ) CvN 2 1 11 2 _ 2 _ _ )()( 1 11 an l N i N N N N N VN XX ln aN XX N X X C j 要点 (3) (3) 适线过程中的要点：适线过程中的要点： 理论曲线尽可能靠近或通过比较可靠的经验点据理论曲线尽可能靠近或通过比较可靠的经验点据 （实测点、历史考证可信度大的点）；（实测点、历史考证可信度大的点）； 重点考虑理论曲线与中、上部重点考虑理论曲线与中、上部（P 50%）经验点据经验点据 的吻合（适线）。的吻合（

11、适线）。 (4) (4) 计算结果合理性分析：计算结果合理性分析： 统计参数变化规律。统计参数变化规律。 推求出的稀遇设计值推求出的稀遇设计值( (千年一遇、万年一遇千年一遇、万年一遇) )。 例题 【例题例题4-6】已知某坝址断面有已知某坝址断面有19年年的洪峰流量实测资料，经的洪峰流量实测资料，经 洪水调查得知洪水调查得知1922年曾发生过一场特大洪水，据考证它是年曾发生过一场特大洪水，据考证它是19 22年以来最大的一次，年以来最大的一次，Q=2700m3/s，1963年的洪水为第二个年的洪水为第二个 特大洪水。试用目估适线法推求洪峰流量频率曲线。特大洪水。试用目估适线法推求洪峰流量频率曲线。 P118 年份年份1954 1955 1956