水文水利计算课程设计

1、节水文与水利计算课程结课设计用实测流量资料推求设计洪水肈一、训练目标莄1、了解计算设计洪水的目的及方法途径。肈2、掌握特大洪水的处理。肄3、掌握选择典型洪水过程的原则。膁4、能用同频率放大法进行设计洪水过程线的计算与修匀。螈5、熟练运用 Word、Excel 等进行专业计算及文件处理。薅二、资料螃1、某站 19501979年共 30年实测洪峰流量资料如表 1。芁表 1 某站洪峰流量实测资料膈年份芇薁芁蕿蚅薄莁蚆莇莃1950195119521953195419551956195719581959蒀 Qm肇袅膂薀蒈薇膅蚀衿肅（m3/s）6301310840822503011101260132089

2、23040羄年份螀芀螇螃袀蒇膄蒁袀袇1960196119621963196419651966196719681969羆 Qm薄羀芈莄芃肀虿肆肂腿（m3/s）18008101000167024202830420012902280900肀年份薄肅艿膇芆袄荿薈羈蚃1970197119721973197419751976197719781979葿 Qm罿蒆莂葿莀膇蒅蕿薆薅（m3/s）330019305613670584866148027601680535膃2、经历史洪水调查， 1933年洪峰流量为 6650m3/s，经考证，其重现期 N100虿3、P设1%，P 校0.1%；设计洪水的最大 1d、3d、

3、7d洪量如表 2。羇表 2 各时段洪量计算成果表莇项目羂不同时段洪量 Wt（亿 m3）莈 最大 1d螅 最大 3d羅最大 7d肃均值蝿 0.866蒇 1.7512.752CV0.620.550.55CS/CV2.52.552.0P 设 1%洪水P 校 0.1%洪水4、典型洪水过程线如表 3表3 典型洪水过程线时间（日.时）12.1013.0413.1014.0415.1016.1017.0017.0817.12流量（m3/s）290137093547018013074012801800时间（日.时）17.1617.1917.2218.0318.0818.1119.0019.10流量（m3/s）

4、36005030378023001200830540400三、要求1、计算加入历史洪水后的统计参数2、用适线法推求 P 设1%，P 校0.1%的设计洪峰流量。3、通过查 P-3型曲线值表，计算P设1%，P校0.1%最大 1d、3d、7d洪量， 并用同频率放大法推求 100 年一遇设计洪水流量过程。4、修匀并点绘设计洪水流量过程线。5、进行必要的分析说明。四、做法提示1、实测系列中的最大值 Qm15030m3/s 是否需提出作特大值处理，可根据次大 值 Qm24200m3/s，以及未考虑历史洪水的原均值 Qm，用（Qm1/Qm）3 或（Qm1/ Qm2）1.5 两个条件中满足其中一个判断。3、C

5、S/CV宜选用 2.54.0 适线。34、绘制设计洪水过程线的图幅为 25cm40cm 方格纸，纵坐标 1cm：200 m3/s， 横坐标 1cm：10h。5、点绘经验频率点据和适线时的频率曲线用实测流量资料推求设计洪水通过用实测流量资料推求设计洪水流量以及绘制某站洪峰频率 曲线和洪水过程曲线， 掌握特大洪水处理的过程， 掌握选择典型洪水 过程的原则。能用同频率放大法进行设计洪水过程线的计算与修匀， 同时，能够熟练运用 Word、Excel 等进行专业计算及文件处理。 一、具体计算和处理过程某站 1950 1979年共 30 年实测洪峰流量资料如表 1表 1 某站洪峰流量实测资料年份19501

6、951195219531954195519561957195819593Qm（m3/s）630131084082250301110126013208923040年份1960196119621963196419651966196719681969Qm（m3/s）18008101000167024202830420012902280900年份19701971197219731974197519761977197819793Qm（m3/s）330019305613670584866148027601680535经历史洪水调查， 1933 年洪峰流量为 6650m3/s，经考证，其重现期N 100。验

7、证期系列长度为 N=1979-1933+1=47实测期系列长度为 n=1979-1950+1=30考虑历史洪水资料信息的洪水频率的计算，对于不连续样本系 列的经验频率计算主要有统一处理法和分别处理法， 在此我们选择用 分别处理法来计算洪水频率。2、某站洪峰流量经验频率计算表如表 2表 2 某站洪峰流量经验频率计算表洪峰流量经验频率计算按时间次序排列按数量大小排列PM=M/ (N+1)Pm=m/(n+1)年份Qm(m3/s)年份3Qm(m3/s)MPM(%)mPn(%)1933665019336650121950630195450302419511310196642002619528401973

8、367031019538221970330041319545030195930405161955111019652830619195612601977276072319571320196424208261958892196822809291959304019711930103219601800196018001135196181019781680123919621000196316701342196316701976148014451964242019571320154819652830195113101652196642001967129017551967129019561260185819

9、6822801955111019611969900196210002065197033001969900216819711930195889222711972561197586623741973367019528402477197458419538222581197586619618102684197614801950630278719772760197458428901978168019725612994197953519795353097可知洪峰流量的均值 Ex=()/n=1918m3/s，变差系数可通过求模比系数求得。 模比系数 Ki=Qi/Ex 变差系数3、统计参数表如表 3表 3 统

10、计参数表3Qi(m3/s)模比系数 KiKi-1(Ki-1)266503.4662.4666.08350302.6221.6222.63142002.1891.1891.41536701.9130.9130.83433001.7200.7200.51930401.5850.5850.34228301.4750.4750.22627601.4390.4390.19224201.2610.2610.06822801.1880.1880.03619301.0060.0060.00018000.938-0.0620.00416800.876-0.1240.01516700.871-0.1290.017

11、14800.771-0.2290.05213200.688-0.3120.09713100.683-0.3170.10112900.672-0.3280.10712600.657-0.3430.11811100.579-0.4210.17810000.521-0.4790.2299000.469-0.5310.2828920.465-0.5350.2868660.451-0.5490.3018400.438-0.5620.3168220.428-0.5720.3278100.422-0.5780.3346300.328-0.6720.4515840.304-0.6960.4845610.292

12、-0.7080.5015350.279-0.7210.520可知 =(17.064/31)0.5=0.7424、适配线计算表如表 4通过查模比系数表得到在相应频率、变差系数Cv、偏态系数Cs对应的模比系数。洪峰流量 Xp=Ex*Kp表 4 适配线计算表频率 P（ %）至 P=50% 处的水平距离X第一次配线 Cv=0.7，Cs=3Cv第二次配线Cv=0.75,Cs=3.5CvKpXp(m/s)KpXp(m/s)0.01-0.7190.0006.9136488.16161400.1-3.0900.6295.23103456.02119080.2-2.8780.8414.7393565.38106

13、420.5-2.5761.1434.0680314.5590001-2.3261.3933.5670423.9277542-2.0541.6653.0560333.365275-1.6452.0742.447472.51496510-1.2822.4371.937581.92379820-0.8422.8771.4127891.372710500.0003.7190.7815430.721424750.6744.3940.59890.5989800.8424.5610.458900.47930901.2825.0010.397710.44870951.6455.3640.367120.4385

14、1992.3266.0450.346730.438515、通过经验适线法来绘制某站洪峰频率曲线，其主要过程为点绘样本经验点距、估计参数的初值并绘制频率曲线、调整适线、确定参数，推求设计值。 注意适线时应照顾点群的趋势，尽量使曲线通过点群中心。最终选取拟合最后的曲线。某站洪峰频率曲线如图 1图 1 某站洪峰频率曲线通过观察拟合情况选择最优适线， 选择结果为第二次配线的数据，Cv=0.75 Cs=3.5Cv ,Ex=1918m3/s。依据此组参数和查模比系数表可知。 P=1% ，P=0.1%的设计洪峰 流量。P 设 1%，Kp=3.92Xp=ExKp=1978*3.92=7754m3/sP 校 0

15、.1%Kp=6.02Xp=ExKp=1978*6.02=11908m3/s二、洪水过程线绘制的过程1、通过查 P-3型曲线 值表，洪水流量的计算为 Xp=Ex（1+Cvp） 最终求得不同时段的洪量。如表 5 各时段洪量计算成果表表 5 各时段洪量计算成果表项目不同时段洪量 Wt（亿 m3）最大 1d最大 3d最大 7d均值0.8661.7512.752CV0.620.550.55CS/CV2.52.552.0p3.363.273.09P 设 1%洪水2.674.907.429项目不同时段洪量 Wt（亿 m3）最大 1d最大 3d最大 7d均值0.8661.7512.752CV0.620.550

16、.55CS/CV2.52.552.0p5.305.094.67P 校 0.1%洪水3.7126.659.822、典型洪水过程线如表 6表 6 典型洪水过程线时间（日.时）12.1013.0413.1014.0415.1016.1017.0017.0817.12流量（m3/s）290137093547018013074012801800时间（日.时）17.1617.1917.2218.0318.0818.1119.0019.10流量（m3/s）36005030378023001200830540400通过典型洪水过程线中的流量数据来求最大 1 日洪量、最大 3 日洪量、最大 7 日洪量。为了计算

17、洪量的准确在这里采用，在这两时 刻内的洪量；用前一时刻的流量表示这段时间内每小时的流量计算出 这段时间的洪量记为 W1，用后一时刻的洪量表示这段时间内每小时 的流量来计算出这段时间的洪量记为 W2，最终求两者的平均值作为 该段时间内的洪量。最大 1 日洪量、最大 3 日洪量、最大 7 日洪量计 算结果如表 7表 7 各时段的洪量结果表各时段洪量3W1(m3)W2(m3)W= ( W1+ W2) /2 (m 3)3W(亿 m3)最大 1 日洪量(17.0.8-18.08)2469960002359080002414520002.41最大 3 日洪量(16.10-19.10)34610400035

18、87040003524040003.52最大 7 日洪量(12.10-19.10)5213880005288040005250960005.253、同频率放大法计算过程。洪峰的放大倍比 KQKQ=Qmp/Q md=7754/5030=1.54最大 1 日洪量的放大比 K1K1=W1p/W 1d=2.67/2.41=1.11最大 3 日洪量的放大比K3-1=(W3p-W1p)/(W3d-W1d)=(4.90-2.67)/(3.52-2.41) =2.01最大 7 日洪量的放大倍比K7-3=(W7p-W3P)/(W7d-W3d)=(7.43-4.90)/(5.25-3.52) =1.464、同频率

19、放大法倍比计算表如表 8表 8 同频率放大法倍比计算表时段（ d）设计洪水Wtp（亿 m3）典型洪水（12日 10时-19日 10 时）放大倍比 k起迄日期洪水 Wtd(亿 m3)12.6717 日 08 时-18 日 08 时2.411.1124.9016 日 10 时-19 日 10 时3.522.0137.4312 日 10 时-19 日 10 时5.251.46洪峰流量（m3/s）Qmp=7754Qmd=50301.545、同频率法设计洪水过程线计算表（ P=1%）如表 9如表 9 同频率法设计洪水过程线计算表（ P=1%）时序典型洪水过程线放大倍 比K放大后流 量（ m3/s）累计时间（h）日时Qd(t)(m3/s)112102901.4642302130413701.4620001813109351.46136524314044701.4668642415101801.4626372516101301.461909616101302.0126196617007402.011487110170812802.01257311817081280