第四章 设计洪水流量的推求

1、教教 师：张彦玲师：张彦玲土木分院土木分院 桥梁系桥梁系第一节第一节 概述概述第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第二节第二节 洪水资料的处理洪水资料的处理第三节第三节 根据流量观测资料推算设计流量根据流量观测资料推算设计流量第四节第四节 缺乏流量观测资料时推算设计流量缺乏流量观测资料时推算设计流量第五节第五节 小流域暴雨洪峰流量推算方法小流域暴雨洪峰流量推算方法第一节第一节 概述概述第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 在规划建筑物时，要根据工程的任务和规模，从安全、经济的在规划建筑物时，要根据工程的任务和规模，从安全、经济的角度去综合拟订一个在修建及使用期内需

2、防御的设计洪水量级。角度去综合拟订一个在修建及使用期内需防御的设计洪水量级。一、一、洪水洪水二、二、设计洪水设计洪水三、三、设计洪水流量的推求方法设计洪水流量的推求方法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、洪水一、洪水 故故 善善 為為 國國 者者 ， 必必 先先 除除 其其 五五 害害 。水水 ， 一一 害害 也也 。 旱旱 ， 一一 害害 也也 。 風風 霧霧 雹雹 霜霜 ， 一一 害害 也也 。 厲厲 （瘟疫）（瘟疫） ， 一一 害害 也也 。 蟲蟲 ， 一一 害害 也也 。 此此 謂謂 五五 害害 。 五五 害害 之之 屬屬 ， 水水 最最 為為 大大 。 管子管子度

3、地篇度地篇第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 洪水洪水: : 特大地表径流不能被江河、湖库容纳，水特大地表径流不能被江河、湖库容纳，水位上涨而泛滥的现象。位上涨而泛滥的现象。涝渍：涝渍： 洼地积水不能及时排除的现象。洼地积水不能及时排除的现象。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 我国多年平均日降水量（致灾因子）大于等于我国多年平均日降水量（致灾因子）大于等于5050毫米的日数在毫米的日数在4 4天以上的城市有哪些？天以上的城市有哪些？ 有武汉、长沙、南昌、福州、南宁、广州、海有武汉、长沙、南昌、福州、南宁、广州、海口、香港、澳门、台北等大城市。口、香港、澳门、台

4、北等大城市。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 我国洪水灾害分布总的特点：我国洪水灾害分布总的特点： |东部多，西部少；东部多，西部少；|沿海多，内陆少；沿海多，内陆少；|平原低地多，高原山地少；平原低地多，高原山地少；|山脉东坡和南坡多，西坡和北坡少。山脉东坡和南坡多，西坡和北坡少。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 好好: :1.1.形成形成泛滥泛滥平原平原坏坏: :1.1.人和人和动动物被物被冲冲倒淹

5、死倒淹死2.2.农农作物被作物被冲冲倒、倒、冲冲走或淹走或淹坏坏3.3.财财物被物被冲冲走、走、 浸浸坏坏4.4.交通交通设设施被施被冲冲毀毀5.5.电线电线遭水遭水淹淹而失而失灵灵6.6.传传染病流行染病流行7.7.农农田不宜田不宜种种植植8.8.加速土壤的加速土壤的盐碱盐碱化化第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 泛滥成因：泛滥成因：主要分为两种，分别是：主要分为两种，分别是：自然成因自然成因人为成因人为成因第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 根根据据史料的史料的统计统计，在，在过过往往两两千多年千多年间间，黃河共，黃河共决溢决溢 15901590次，大的次，

6、大的迁迁徙徙 2626次。平均三年次。平均三年两决两决口，百年一次大口，百年一次大改道。每一次都改道。每一次都夺夺去成百上千去成百上千万万人的生命，流人的生命，流离离失所者失所者更是不更是不计计其其数数。 河道积水，湖泊不多河道积水，湖泊不多 降雨集中降雨集中 土壤侵蚀土壤侵蚀 坡度突变坡度突变 天然堤造成地上河天然堤造成地上河第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2、降雨集中、降雨集中第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 3、土壤侵蚀、土壤侵蚀第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 黄黄河河离开黄离开黄土高原和土高原和峡谷后峡谷后，河水河水带着带着大量

7、泥沙，大量泥沙，进进入了入了泛滥泛滥大平原。大平原。由于由于坡度突然下降，河坡度突然下降，河道道变变得得宽阔宽阔平坦，水流平坦，水流缓缓慢，流慢，流水的搬水的搬运运能力下降，使泥沙沉能力下降，使泥沙沉积积于于河床。河床。当当洪水洪水随随暴雨而至，便暴雨而至，便无无法及法及时疏导时疏导，因而出，因而出现泛滥现泛滥。又因又因泛滥泛滥平原地平原地势势平坦，河流容平坦，河流容易分流、改道，令易分流、改道，令泛滥泛滥的影的影响范响范围扩大围扩大。4 4、坡度突变、坡度突变第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 5 5、天然堤造成地上河、天然堤造成地上河泛泛滥滥前前泛泛滥滥时时泛泛滥滥后后多多

8、次次泛泛滥滥后后第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 据统计据统计，目前中，目前中国国水土流失的面水土流失的面积积已已达到达到367367万万平方公平方公里，里，占国土总面积占国土总面积的的38.2%38.2%，每年共有，每年共有5050亿吨亿吨土壤土壤淤积淤积在河床湖底，令水在河床湖底，令水灾灾一一发发不可收拾。不可收拾。 长长江中下游地江中下游地区区本本来来有有众众多湖多湖泊，包括洞庭湖、泊，包括洞庭湖、鄱阳鄱阳湖、太湖、太湖等，是湖等，是长长江的主要江的主要调蓄区调蓄区。

9、然而然而经过经过多年的多年的围围湖造田湖造田垦垦殖，殖，这这些湖泊的蓄洪面些湖泊的蓄洪面积积及效能已及效能已日日渐减渐减弱。弱。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 国家国家用用于于防洪水利防洪水利建设建设工作的工作的资金资金不足，以致不足，以致堤坝质堤坝质量参量参差低劣，差低劣，特别特别是是许多许多防洪工程的防洪工程的标准标准偏低，而配偏低，而配套又不完善，加上日久失修，套又不完善，加上日久失修，当当洪水洪水来时来时便便无从抵御无从抵御。 主要河流沿岸主要河流沿岸众众多居民多居民和工和工厂产厂产生的高生的高温温，加，加强暴风强暴风雨和冰雹的形成。雨和冰雹的形成。规划、设计、施工

10、所依据的某一量级的洪水称为设规划、设计、施工所依据的某一量级的洪水称为设计洪水，其大小用设计洪水频率表示，对应的洪峰流量计洪水，其大小用设计洪水频率表示，对应的洪峰流量为设计洪水流量。为设计洪水流量。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 1. 1. 设计洪水的概念设计洪水的概念二、设计洪水二、设计洪水第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 与工程安全和与工程安全和经济有关的经济有关的洪水流量与水位洪水流量与水位关于正常通航关于正常通航的设计流量的设计流量和设计水位和设计水位通过频率分析方法解决设计洪水问题通过频率分析方法解决设计洪水问题除应用频率分析解决问题外，还运用

11、历时曲线除应用频率分析解决问题外，还运用历时曲线和保证率频率法推求设计通航最低水位和保证率频率法推求设计通航最低水位设计洪水设计洪水第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 设计洪水的内容：设计洪水的内容：设计洪峰流量、设计洪水流量、设计洪水过程线。设计洪峰流量、设计洪水流量、设计洪水过程线。 洪峰流量洪峰流量Qmax。 一次洪水过程总量一次洪水过程总量W(ABCDE所包围的面积，所包围的面积，AC为地为地面和地下径流的分隔线面和地下径流的分隔线)。 洪水历时（由涨水历时洪水历时（由涨水历时t1与与退水历时退水历时t2相加求得）。相加求得）。2. . 基本水利工程基本水利工程第四章第

12、四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 蓄洪滞洪工程：湖泊、水库、分滞洪区蓄洪滞洪工程：湖泊、水库、分滞洪区 挡水防潮工程：闸、坝、堤防、防洪墙挡水防潮工程：闸、坝、堤防、防洪墙 排水泄洪工程：河道、排水渠、管道、泵站排水泄洪工程：河道、排水渠、管道、泵站 伴水工程：桥梁、码头、沿河建筑伴水工程：桥梁、码头、沿河建筑3. . 防洪标准防洪标准 工程设计运营期内遭受洪水破坏的概率。工程设计运营期内遭受洪水破坏的概率。用洪水发生的频率或重现期来定义。用洪水发生的频率或重现期来定义。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 对于桥梁、

13、涵洞、调节性能小的水库，一般可只推求对于桥梁、涵洞、调节性能小的水库，一般可只推求设计洪峰流量，如葛洲坝电站，其泄洪闸以设计洪峰流量设计洪峰流量，如葛洲坝电站，其泄洪闸以设计洪峰流量控制（控制（Qm=110000m3/s)。 对于大型水库，调节性能高，可以洪量控制，即库容对于大型水库，调节性能高，可以洪量控制，即库容大小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容大小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容300.2亿亿m3。 一般水库都以峰和量同时控制。一般水库都以峰和量同时控制。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 三、设计洪水流量的推求方法三、设计洪水流量的推求方法设计标准确定

14、后，按标准推求的洪水，称为设计洪水。设计标准确定后，按标准推求的洪水，称为设计洪水。洪峰洪峰流量流量设计洪水设计洪水过程过程不同时段设不同时段设计洪水总量计洪水总量设计设计内容内容| 历史最大洪水加成法历史最大洪水加成法| 频率计算法频率计算法| 水文气象法水文气象法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 历史最大洪水加成法历史最大洪水加成法 以历史上发生过的最大洪水再加上一个安全值作为以历史上发生过的最大洪水再加上一个安全值作为设计洪水。设计洪水。缺点：缺点： 对未来洪水超过历史最大洪水的可能性考虑不足，对未来洪水超过历史最大洪水的可能性考虑不足，降低了工程的安全程度；降低了

15、工程的安全程度； 对大小不同，重要性不同的工程采用同一对大小不同，重要性不同的工程采用同一个标准，显然不合理。个标准，显然不合理。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 频率计算法频率计算法 以符合某一频率的洪水作为设计洪水，如百年一遇、以符合某一频率的洪水作为设计洪水，如百年一遇、千年一遇等。千年一遇等。 将洪水作为随机事件，根据概率理论由已发生的洪将洪水作为随机事件，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。设计洪水。 克服了历史加成法存在的缺点，根据工程的克服了历史加成法存在的缺点，

16、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、交通设计中应用广泛。，在我国水利、电力、交通设计中应用广泛。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 水文气象法水文气象法 因频率计算缺乏成因概念，如果资料太短，用于推因频率计算缺乏成因概念，如果资料太短，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，设计标准一再提高。水文气象法从物标准的特大洪水，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理成因入手，根据水文

17、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。代气候条件下，可能发生的最大洪水作为设计洪水。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 目前大中河流所采用的具体方法目前大中河流所采用的具体方法具有足够的实测流量资料具有足够的实测流量资料并可调查到观测资料以前并可调查到观测资料以前发生的特大洪水资料时发生的特大洪水资料时水文统计法水文统计法缺乏实测流量资料时缺乏实测流量资料时间接方法或间接方法或经验公式经验公式具有足够的实测暴雨具有足够的实测暴雨资料时资料时成因分析法成因分析法第二节第二节 洪水资料的处理洪水资料的处理第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪

18、水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 目前大中河流推求设计洪水所采用的具体方法目前大中河流推求设计洪水所采用的具体方法水文统计法水文统计法洪洪水水资资料料的的处处理理间接方法或间接方法或经验公式经验公式成因分析法成因分析法洪水资料的选择洪水资料的选择洪水资料的审查洪水资料的审查洪水资料的插补延长洪水资料的插补延长洪水资料的洪水资料的调查调查特大洪水的处理特大洪水的处理第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、洪水资料的选择一、洪水资料的选择 河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历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

19、，如何从历年洪水系列资料中选取表征时的流量变化过程，如何从历年洪水系列资料中选取表征洪水特征值的样本，是洪水频率计算的首要问题。洪水特征值的样本，是洪水频率计算的首要问题。 目前采用年目前采用年最大值法选样最大值法选样：即从资料中逐年选取一个：即从资料中逐年选取一个最大流量和固定时段的最大洪水总量，组成洪峰流量和洪最大流量和固定时段的最大洪水总量，组成洪峰流量和洪量系列。量系列。 固定时段一般采用固定时段一般采用1 1、3 3、5 5 、7 7、1515、3030天。大流域，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

20、小的工程，可以取得短一些。能力小的工程，可以取得短一些。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 T=1天天T=3天天t(d)Q(m3/s)QmT=5天天W1W5W3第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 二、洪水资料的审查二、洪水资料的审查1.1.资料资料可靠性可靠性的审查与改正的审查与改正实测洪水资料：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较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、水位流量关系等。差的年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关系等。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

21、是审查洪水发生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。的年份的准确性。可靠性可靠性代表性代表性一致性一致性独立性独立性第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2. 资料资料代表性代表性的审查的审查 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，则认为缺乏代表性布时，则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表性。实际工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于。实际工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于2030年，应包括大、中、小洪水年份，并有特大洪水年，应包括大、中、小洪水年份，并有特大洪水加入。加入。

22、 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 3. 3. 资料资料一致性一致性的审查与还原的审查与还原 所谓洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的流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。域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（原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），能与历史资料组成一个具有一致减少人为的干扰），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

23、应把建库后的资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。料通过水库调洪计算，修正为未建库条件下的洪水。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 4. 4. 资料资料独立性独立性的审查的审查 统计计算要求同一系列中的所有变量必须是相互统计计算要求同一系列中的所有变量必须是相互独立的，即各洪峰流量独立发生，不因其他洪峰的影独立的，即各洪峰流量独立发生，不因其他洪峰的影响而发生。响而发生。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 三、洪水资料的插补延长三、洪水资料的插补延长 当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补充当实测洪水资料

24、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。插补延长主要历史特大洪水，使之满足代表性的要求。插补延长主要是采用相关分析的方法。干流插补支流，上游插补下游是采用相关分析的方法。干流插补支流，上游插补下游，暴雨插补径流等，不应使用辗转相关。，暴雨插补径流等，不应使用辗转相关。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 四、洪水资料的调查四、洪水资料的调查水文站的观测年限水文站的观测年限洪水调查的洪水调查的最远年份最远年份文献考证的文献考证的最远年份最远年份 通过调查将历史洪水资料，特别是特大洪水通过调查将历史洪水资料，特别是特大洪水资料加入样本系列。资料加入样本系列。

25、历史考证期历史考证期实测期实测期历史调查期历史调查期实测期实测期QNQN第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 在洪水资料审查中，样本的代表性要求洪在洪水资料审查中，样本的代表性要求洪水系列长水系列长2030年，并有特大洪水加入。年，并有特大洪水加入。 那么下面主要讲什么是特大洪水、为什么那么下面主要讲什么是特大洪水、为什么要加入特大洪水、加入特大洪水进入后如何进要加入特大洪水、加入特大洪水进入后如何进行处理等问题。行处理等问题。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 五、特大洪水的处理五、特大洪水的处理 什么是特大洪水什么是特大洪水? ? 什么是特大洪水重现期什么是特

26、大洪水重现期? ? 为什么要考虑特大洪水？为什么要考虑特大洪水？ 考虑特大洪水时经验频率如何估算？考虑特大洪水时经验频率如何估算？ 考虑特大洪水时统计参数如何确定？考虑特大洪水时统计参数如何确定？第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 1.1.什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，比一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。般洪水大得多的稀遇洪水。 历史上的一般洪水都没有文字记载洪水痕迹历史上的一般洪水都没有文字记载洪水痕迹, ,只有特只有特大洪水才有文献记载和洪水痕迹可供查证大洪水才有文献记载和洪水痕迹可供查证

27、, ,所以调查到的所以调查到的历史洪水一般就是特大洪水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, ,也可以发生也可以发生在实测流量期之外在实测流量期之外, ,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资料外特大洪水特大洪水( (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) )一般一般 时，时，QN可以可以考虑作为特大洪水处理。考虑作为特大洪水处理。2/QQKNN历史调查期历史调查期实测期实测期第四章

28、第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2. 2. 特大洪水重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均多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。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的，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大致推估。目前，一般是根据历史洪水发生的年代来大致推估。 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

29、 - 文献考证期最远年份文献考证期最远年份 + 1第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 例例 1992年长江重庆宜昌河段洪水调查年长江重庆宜昌河段洪水调查Nn19921870Qm110000m3/s 如此洪水为如此洪水为1870年以来为最大，则年以来为最大，则N=1992-1870+1123（年）。这么大的洪水平均年）。这么大的洪水平均130年就发生一次，可能性年就发生一次，可能性不大。不大。 同治九年（同治九年（1870年）川江发生特大洪水，沿江调查到年）川江发生特大洪水，沿江调查到石刻石刻91处，推算得宜昌洪峰流量处，推算得宜昌洪峰流量Qm110000m3/s。 第四章第四章

30、 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 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2km处的选溪山洞中调处的选溪山洞中调查到宋绍兴查到宋绍兴23年（南宋赵构年号）即年（南宋赵构年号）即1153年一次大洪水。年一次大洪水。Qm110000m3/s 该洪水小于该洪水小于1870年洪水，通过调查还可以肯定自年洪水，通过调查还可以肯定自1153年以来年以来1870年洪水为最大，则年洪水为最大，则1870年洪水的重现期为年洪水的重现期为: N1992-1153+1840（年）。年）。n199218701153第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 这样确定特大洪水的重现期具有相

31、当大的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，河道情况与当远的年代，但追溯的年代愈远，河道情况与当前差别越大，记载愈不详尽，计算精度愈差，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。一般以明、清两代六百年为宜。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 3. 3. 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、万年一遇的稀遇样误差愈大，若用于推求

32、千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，根据就很不足。洪水，根据就很不足。 如果能调查到如果能调查到N年（年（Nn）中的特大洪水，就相中的特大洪水，就相当于把当于把n年资料展延到了年资料展延到了N年，提高了系列的代表性，年，提高了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。使计算结果更合理、准确。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 例：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算：例：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算： 1954年设计，资料年设计，资料n=20年，年， Q0.1%=3700m3/s； 1956年发生特大洪水年发生特大洪水Q=13100m3/s，直接加入资料系列（直接加入资料系列（n=2

33、2），未做特大洪水处理，），未做特大洪水处理， Q0.1%=25900m3/s； 将将1956年洪水做特大洪水处理，但不加历史特大洪水，年洪水做特大洪水处理，但不加历史特大洪水， Q0.1%=19700m3/s； 再加入历史特大洪水（再加入历史特大洪水（1794、1853、1917、1939），）， Q0.1%=30000m3/s；1963年又发生了一次特大洪水年又发生了一次特大洪水 Q=12000m3/s ，加入并做特大洪水处理，加入并做特大洪水处理，Q0.1%=31000m3/s。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 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由

34、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，推算的洪峰流量可能存在较大误差，必须尽可能的从多方面考察、论证。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。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 4.4.考虑特大洪水时经验频率的估算考虑特大洪水时经验频率的估算 加入特大洪水后，资料系列的特征：加入特大洪水后，资料系列的特征：（1 1）连续系列和不连续系列：）连续系列和不连续系列：第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 计算设计流量时考虑特大洪

35、水，使样本系列容量由实计算设计流量时考虑特大洪水，使样本系列容量由实测期测期n延长为调查考证期延长为调查考证期N，系列成为不连续系列，其经，系列成为不连续系列，其经验频率和统计参数的计算与连续系列不同。这样就要研究验频率和统计参数的计算与连续系列不同。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，称为有特大洪水时的经验频率和统计参数的计算方法，称为特特大洪水处理大洪水处理。 考虑特大洪水时经验频率的计算基本上是采用将特大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率分别计算的方法。洪水的经验频率与一般洪水的经验频率分别计算的方法。 目前国内有两种计算

36、特大洪水与一般洪水经验频率的目前国内有两种计算特大洪水与一般洪水经验频率的方法：方法： 独立样本法、独立样本法、 统一样本法统一样本法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 Nna项特大洪水项特大洪水M=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（2）独立样本独立样本法法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 其中：其中： N 历史调查期年数：历史调查期年数： n 实测系列的年数；实测系列的年数； l n年中的特大洪水项数年中的特大洪水项数； a N年中能够确定

37、排位的特大洪水项数（含资料年中能够确定排位的特大洪水项数（含资料 内特大洪水内特大洪水l项）；项）； m 实测系列在实测系列在n中由大到小排列的序号，中由大到小排列的序号，m=l+1，l+2，.，n； Pm 实测系列第实测系列第m项的经验频率；项的经验频率； PM 特大洪水第特大洪水第M序号的经验频率，序号的经验频率，M=1,2,.,a第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 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作是从总体中独立抽出的两个随机连序连序样本，各项洪水样本，各项洪水可分别在各个系列中进

38、行排位，可分别在各个系列中进行排位，实测系列实测系列的经验频率仍的经验频率仍按连序系列经验频率公式计算：按连序系列经验频率公式计算：1nmPm 特大洪水系列的经验特大洪水系列的经验频率计算公式为：频率计算公式为：1NMPM第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 Nna项特大洪水项特大洪水M=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1nmPm1NMPM 当实测系列中含有特大洪水时，虽然这些特大洪水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

39、特大洪水亦应在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系列中占序号，即实测系列的排序为实测系列中占序号，即实测系列的排序为m=l+1,l+2,.,n。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （3）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，不连序系列各项可系列，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在历史调查期N年内统一排位。年内统一排位。 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:1NMPM第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 (n-l)

40、项实测一般洪水的经验频率计算公式为：项实测一般洪水的经验频率计算公式为：1)1 (lnlmPPPMaMam1MaaPN为末位特大洪水的经验频率。为末位特大洪水的经验频率。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 a项特大洪水项特大洪水M=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.1NMPM1)1 (lnlmPPPMaMamPMa1-PMa第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 上述两种方法，我国目前都在使用。一般说，独上述两种方法，我国目前都在使用。一般说，独立样本法

41、把特大洪水与实测一般洪水视为相互独立，立样本法把特大洪水与实测一般洪水视为相互独立，这在理论上有些不合理，但比较简单。在特大洪水排这在理论上有些不合理，但比较简单。在特大洪水排位可能有错漏时，因不互相影响，这方面讲则是比较位可能有错漏时，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，理论上说，用合适的。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。统一样本法更好一些。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 例例：某站自：某站自19351972年的年的38年中，有年中，有5年因战争缺测，故年因战争缺测，故实有洪水资料实有洪水资料33年。其中年。其中194

42、9年为最大，并考证应从实年为最大，并考证应从实测系列中抽出作为特大值处理。另外，查明自测系列中抽出作为特大值处理。另外，查明自1903年以年以来的来的70年间，为首的三次大洪水，其大小排位为年间，为首的三次大洪水，其大小排位为1921、1949、1903年，并能判断在这年，并能判断在这70年间不会遗漏掉比年间不会遗漏掉比1903年更大的洪水。同时，还调查到在年更大的洪水。同时，还调查到在1903年以前，还有三年以前，还有三次大于次大于1921年的特大洪水，其序位是年的特大洪水，其序位是1867、1852、1832年，但因年代久远，小于年，但因年代久远，小于1921年洪水则无法查清。现按年洪水则

43、无法查清。现按上述两种方法估算各项经验频率。上述两种方法估算各项经验频率。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 n=33N1=70N2=14119211949190319491921186718521832197219031832第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 独立样本法独立样本法 0071. 01141112MP1852年年0141. 01141222MP1832年年0211. 01141332MP1921年年0282. 01141442MP1867年年调查期调查期N2=141统一样本法统一样本法 同同独独立立样样本本法法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计

44、洪水流量的推求 独立样本法独立样本法 1949年年1903年年042. 0117012)0282. 01 (0282. 021MP1921年年调查期调查期N1=700282. 0170221MP0423. 0170331MP统一样本法统一样本法 0559. 0702)0282. 01 (0282. 031MP已抽到上面排序已抽到上面排序1)1 (lnlmPPPMaMam第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 独立样本法独立样本法 1940年年1968年年0845. 0113312)0559. 01 (0559. 02,mP1949年年实测期实测期n=330588. 013322,m

45、P969. 0343333,mP统一样本法统一样本法 970. 03332)0559. 01 (0559. 031MP.已抽到上面排序已抽到上面排序第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 5. 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）初步估计参数初步估计参数矩法矩法（2）三点法初估参三点法初估参数数（3）统计参数的适线法调整统计参数的适线法调整第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （1）初步估计参数）初步估计参数矩法矩法 假设系列中假设系列中n-l 年的一般洪水的均值为年的一般洪水的均值为Qn-l、均均方差为方差为n-l，它们与除去特大洪水后的它

46、们与除去特大洪水后的N-a年总的一般年总的一般洪水系列的均值洪水系列的均值QN-a、均方差均方差N-a相等，即相等，即:N an lN an lQQTN-ana.Q(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n-l第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 111anjiji lNaQQQNnl 2211111anvjiji lNaCQQQQNnlQ Qj特大洪水流量；特大洪水流量；Qi一般洪水流量一般洪水流量则可导出：则可导出：N-ana.Q(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n-l第三章

47、第三章 水文统计原理水文统计原理 从经验频率曲线上选择三点，并据以选定理论频率从经验频率曲线上选择三点，并据以选定理论频率曲线上三个参数的方法。曲线上三个参数的方法。 若取三点在同若取三点在同一曲线上，则应符一曲线上，则应符合联立方程：合联立方程：111()ppvQQc221()ppvQQc331()ppvQQcQQP1QP2QP3P1P2P3（P1,QP1)，(P2,QP2)，(P3,QP3)（2）三点法初估参）三点法初估参数数第三章第三章 水文统计原理水文统计原理 解得：解得：311313ppppppQQQ133113ppvppppQQCQQ132132pppppQQQsQQ s是是Cs的

48、函数，称偏度系数。计算时，可由的函数，称偏度系数。计算时，可由计算的计算的s值，查值，查sCs关系表，求关系表，求Cs。再查再查Csp值表，得值表，得p1，p2，p3。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 例例6-2 已知某水库坝址处共有已知某水库坝址处共有19721954年年19年的实测洪峰流量年的实测洪峰流量 资资料。另外，通过历史洪水调查得知，料。另外，通过历史洪水调查得知，1922年发生过一次大洪年发生过一次大洪水，是水，是1922年来最大，年来最大，1963年洪水则为第二大洪水。试根据年洪水则为第二大洪水。试根据点绘的经验频率曲线，用三点法初估参数。点绘的经验频率曲线，

49、用三点法初估参数。P(%)Qm(m3/s)20807602605%50%95%选点：选点：Q5%=2080m3/sQ50%= 760m3/s Q95%= 260m3/s 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 计算计算S值：值：由由S查得查得：由由Cs查表查表3-4，得：得：59. 1sC550951 960 251 10%.,.,. 计算得：计算得：13213220802602 7600 452080260.pppppQQQsQQ 3113313260 1 962080 1 1914 251 961 1./.ppppppQQQms13311320802600 65260 1 96

50、2080 1 1.ppvppppQQCQQ第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （3）统计参数的适线法调整统计参数的适线法调整 对于不连续的年最大流量系列，采用适线法对对于不连续的年最大流量系列，采用适线法对其统计参数进行调整。均值可不调整，变差系数其统计参数进行调整。均值可不调整，变差系数 可可在在 范围内调整：范围内调整： 2312242vvCvsvsCCCC CnvCvC偏差系数偏差系数 一般选用一般选用2-5倍倍的的 。sCvC第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 Cs值：值： 对于对于Cv0.5的地区的地区，Cs=(34）Cv； 对于对于0.51.0的地区

51、，的地区，Cs=(23）Cv； 此外，还可以采用此外，还可以采用权函数法权函数法来估计来估计 Cs。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 这节课的主要内容：这节课的主要内容：（1 1）设计洪水概念、方法和内容；）设计洪水概念、方法和内容；（2 2）洪水资料的审查；）洪水资料的审查；（3 3）特大洪水的概念，为什么要考虑特大洪水？）特大洪水的概念，为什么要考虑特大洪水？（4 4）考虑特大洪水时经验频率和统计参数的计算。）考虑特大洪水时经验频率和统计参数的计算。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 |作业：作业： 某水文站实测有某水文站实测有1938年至年至1992年

52、最大洪峰流量资年最大洪峰流量资料，其中最大的五年洪峰流量依次为料，其中最大的五年洪峰流量依次为28400m3/s，13200m3/s，9850 m3/s，8560 m3/s，8450 m3/s。另外，另外，调查到调查到1927年发生一次洪峰为年发生一次洪峰为32000 m3/s是是1856年以来年以来最大一次洪水，最大一次洪水，1856年至年至1938年间其余洪水的洪峰流年间其余洪水的洪峰流量均在量均在15000 m3/s以下，试用统一样本法计算上述六项以下，试用统一样本法计算上述六项洪峰流量的经验频率。洪峰流量的经验频率。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第三节第三节 根据

53、流量观测资料推根据流量观测资料推 算设计流量算设计流量一、适线法推求设计流量一、适线法推求设计流量二、算例二、算例第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、适线法推求设计流量一、适线法推求设计流量 在桥址或其上下游具有在桥址或其上下游具有2020年及以上实测流量资料，并调查到历年及以上实测流量资料，并调查到历史洪水时，可直接根据流量资料进行频率计算。史洪水时，可直接根据流量资料进行频率计算。 根据实测洪水资料和历史洪水调查成果组成不连续系列资料，根据实测洪水资料和历史洪水调查成果组成不连续系列资料，并按大小递减次序排列；并按大小递减次序排列； 计算不连续系列中各项变量的经验频率，

54、在几率格纸上汇出经计算不连续系列中各项变量的经验频率，在几率格纸上汇出经验频率点，目估汇出经验频率曲线；验频率点，目估汇出经验频率曲线； 计算均值计算均值 和变差系数和变差系数 ，并假定，并假定 ，在，在相同几率格纸上汇出理论频率曲线，采用相同几率格纸上汇出理论频率曲线，采用P型频率曲线；型频率曲线； 调整统计参数，使理论频率曲线与经验频率曲线尽量符合；调整统计参数，使理论频率曲线与经验频率曲线尽量符合； 通过延长频率曲线或公式通过延长频率曲线或公式 得到设计流量。得到设计流量。QvC25 svCmCm(1)pvpQCQ第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 成昆线夹江青衣大桥，桥

55、址上游约成昆线夹江青衣大桥，桥址上游约1km处有千佛岩水文处有千佛岩水文站。水文站的实测洪峰资料有站。水文站的实测洪峰资料有54个。在水文站下游个。在水文站下游34km处处有乐山水文站，提供资料有有乐山水文站，提供资料有Cv=0.29。千佛岩水文站上游河。千佛岩水文站上游河流汇水面积为流汇水面积为12588km2，水文站与桥位之间无支流汇入。，水文站与桥位之间无支流汇入。 根据县志得知，从根据县志得知，从1662年以来的大水年有：年以来的大水年有：1662年、年、1845年、年、1852年、年、1854年、年、1886年、年、1889年、年、1902年、年、1903年、年、1917年和年和19

56、31年。另从调查得知：除年。另从调查得知：除1662年洪水可能等年洪水可能等于或大于于或大于1917年洪水外，其它各年均小于年洪水外，其它各年均小于1917年洪水。从年洪水。从1886年至今，大于、等于年至今，大于、等于1955年洪峰流量者无遗漏，但小于年洪峰流量者无遗漏，但小于者无法考证。要求推求桥位处百年一遇流量。者无法考证。要求推求桥位处百年一遇流量。二、算例二、算例第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 1、资料分析、资料分析 由于水文站与桥位间无支流汇入，且相距很近，可不由于水文站与桥位间无支流汇入，且相距很近，可不计区间汇流，可以直接引用水文站资料来推求桥位处的设计区间

57、汇流，可以直接引用水文站资料来推求桥位处的设计流量。水文站有实测流量资料计流量。水文站有实测流量资料54个，另调查得到个，另调查得到3个历史个历史洪水资料，有条件用直接法推求设计流量。洪水资料，有条件用直接法推求设计流量。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2、将原始资料依递减次序排位，有下面几种样本情况：、将原始资料依递减次序排位，有下面几种样本情况：（1）根据夹江县志得知：从）根据夹江县志得知：从1662年迄今年迄今328年内，仅有年内，仅有1662年洪水流量大于或等于年洪水流量大于或等于1917年洪水流量。故在年洪水流量。故在1662年到年到1989年年328年中进行排队

58、，其顺序是年中进行排队，其顺序是1662年、年、1917年，其余序号年，其余序号无法排出。无法排出。N1=328，M1=1,2。N1=328166219171662第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （2）根据水文调查得知：从）根据水文调查得知：从1886年迄今，大于或等于年迄今，大于或等于1955年的流量无遗漏，而小于者无法查实，故在年的流量无遗漏，而小于者无法查实，故在1886年到年到1989年年104年中进行排队，其顺序是年中进行排队，其顺序是1917年、年、1955年，其余序号无年，其余序号无法排出。法排出。N2=104，L1=1，M2=1,2。N2=104N1=328

59、191719551662191718861662第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （3）根据水文站实测资料，）根据水文站实测资料，52年可连续排队：年可连续排队：n=52， L2=1， m=2, ,52。n=52N2=104N1=3281917195519551662191718861662第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四节第四节 缺乏流量资料时推算缺乏流量资料时推算设计流量设计流量 公路、铁路沿线跨越的河流，一般中小河流居公路、铁路沿线跨越的河流，

60、一般中小河流居多，这些河流往往没有足够的流量资料，且无条件多，这些河流往往没有足够的流量资料，且无条件插补延长，不能得到一定数量的经验频率点作为配插补延长，不能得到一定数量的经验频率点作为配制理论频率曲线的依据。因此，可以：制理论频率曲线的依据。因此，可以：一、一、根据调查的历史洪水资料推求设计流量根据调查的历史洪水资料推求设计流量二、二、根据地区性经验公式推求设计流量根据地区性经验公式推求设计流量第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、根据调查的历史洪水资料推求设计流量一、根据调查的历史洪水资料推求设计流量1. 若能调查到多次历史洪水资料，并能确定它们的重若能调查到多次历史洪