设计洪水-水文学

1、第五章，设计洪水由流量资料推算，三峡水利枢纽、荆江分洪闸、荆江大堤、拱坝、燕山渠首工程、历史洪水考证；第六章，设计洪水由流量资料推算，第一节，问题总结，在河流上建水库的目的是兴利除害。为了赚钱(灌溉、发电等。)，必须设置一定的盈利库容，调整年、月径流以满足人们的需求。但是，这是否足以让水库拥有有利可图的蓄水能力呢？为了水利水库本身的安全和下游保护区的安全，必须设置一定的库容来拦蓄洪水。设计洪水等级为设计洪水库容；检查蓄滞洪能力，检查洪水位；水库泄洪结构；死水位z死亡，死存储容量v死亡；存储正常水位Z，有利可图的存储容量V繁荣；防洪限制水位的Z极限和组合库容的V型枢纽；防洪高水位Z防和防洪库容V

2、防；设定设计洪水位z，拦蓄洪水能力v；检查洪水位z，调整蓄滞洪量v；水库总库容：vzong=三峡工程v兴v校v街，正常蓄水位175米，防洪极限水位145米，枯水期落潮最低水位155米，百年一遇洪水位166.9米，设计洪水位(千年一遇)175米，校核洪水位180.4米，坝顶高程185米。总库容393亿m3(175m以下)，李猩库容165m3，防洪库容221.5m3，库区1084km2。二是设计洪水的含义和水库防洪设计标准的依据。两类水库防洪问题：1。水库本身的安全防洪问题是在一定的超大Qt条件下，为了不使洪水漫过坝顶而造成大坝破坏，需要确定坝顶高程等工程规模数据。如何设计防洪能力和泄洪建筑物？水

3、工建筑物设计洪水，2。下游地区的防洪，一般来说，水库的下游河道要求水库的流量不得超过一定的流量值。如何设计防洪能力？受保护对象的设计洪水。设计洪水的定义：为解决各种防洪问题，为规划设计提供依据的各种设计标准的洪水。如何选择水工建筑物的设计洪水涉及到一个标准问题，即设计标准。如果设计标准定得太高，项目投资会增加，但不经济，但项目会更安全。如果设计标准定得太低，项目成本会降低，但项目受损的风险会增加。确定设计标准是一个非常复杂的问题。中国：SDJ12-78水利水电工程(山区、丘陵地区)分类设计标准(试行)GB50201-94防洪标准、水工建筑物防洪标准：标准设计洪水的正常运行：设计洪水位和水库设计

4、洪量的确定等。当不超过这个标准的洪水到来时，水库枢纽的所有工作将保持正常。标准校核洪水：确定水库校核洪水位。当这一标准洪水到来时，水库枢纽的一些正常工作可能暂时受损，而二级建筑物则允许受损，但主要建筑物必须是安全的。保护对象防洪标准：3。设计洪水计算的基本方法和内容。中国设计洪水的发展(1)历史上最大的洪水叠加过程是将历史上最大的洪水加上一个安全值作为设计洪水。缺点：没有充分考虑未来洪水超过历史最大洪水的可能性，降低了工程的安全度；对不同规模和不同重要性的项目采用相同的标准显然是不合理的。(2)在频率计算方法中，满足一定频率的洪水作为设计洪水，如百年一遇、千年一遇。该方法将洪水视为随机事件，根

5、据概率论，对未来可能发生的符合一定频率标准的洪水进行估计水文气象方法从物理原因开始，根据水文气象因素计算在现代气候条件下特定流域可能发生的最大洪水，作为设计洪水。2.设计洪水的内容设计洪水的三要素：设计洪峰流量、设计洪量和设计洪水过程线对于调节性能较小的桥梁、涵洞和水库，一般只能计算设计洪峰流量，如葛洲坝水电站，其闸门受设计洪峰流量控制(Qm=110000m3/s)。对于大型水库，调节性能高，可以控制洪水量，即库容主要由总洪水量决定。例如，三峡水库的蓄水能力为300.2亿立方米。一般来说，水库是受峰量控制的。第2节，设计洪峰流量和设计洪量的计算1。数据审查“三个属性”审查：可靠性、一致性和代表

6、性1。实测洪水资料的数据可靠性审查和修正：检查检验和编制，重点检查观测和编制质量较差的年份。包括水位观测、流量试验、水位流量关系等。历史洪水资料：一是调查计算的洪峰流量的可靠性；第二是检查洪水年的准确性。2.数据一致性的审查和恢复所谓的洪水数据一致性是指在调查和观测期间，每年产生洪水的河流流域的径流和汇流条件应该基本相同。当发生较大变化时，需要将变化后的数据恢复到原始自然状态，以保证采样的随机性(减少人为干扰)，并与历史数据形成一致的序列。例如，如果在上游修建了一个相对较大的水库，则在水库建成后，数据应被校正为洪水，而不需要通过水库路由建立水库。3.数据代表性的审查和插值扩展当洪水数据的频率分

7、布能够近似反映洪水的总体分布时，则认为具有代表性；否则，就被认为缺乏代表性。在实际工作中，要求连续测量的洪水年数一般不小于2030年，并应增加特大洪水。当实测洪水资料缺乏代表性时，应对历史特大洪水进行插值、扩展和补充，以满足代表性要求。插值扩展主要采用相关分析的方法。2.样本选择在过去的一年里，河流中有许多洪水，每一次洪水都有不同的流量变化过程的持续时间。如何从历年洪水序列数据中选取代表洪水特征值的样本是洪水频率计算的首要问题。目前采用年最大值法选取样本，即每年从数据中选取一定时期内的最大流量和最大洪量，形成一系列的洪峰流量和洪量。固定期限一般为1、3、5、7、15和30天。对于大流域防洪能力

8、大的项目，设计周期可以更长；小流域和小防洪能力的项目可以缩短。T=1天，T=5天，t (d)，q (m3/s)，QM，w1，w5，w3。在洪水资料审查中，样本的代表性要求洪水序列为2000长，那么下面主要谈什么是特大洪水，为什么要加入特大洪水，加入特大洪水后如何处理等。第三，如何应对特大洪水。概述(1)什么是灾难性洪水？特大洪水是指在实测系列和调查的历史洪水中，比普通洪水大得多的罕见洪水。历史上一般的洪水没有书面记录和洪水痕迹，但只有灾难性的洪水有书面记录和痕迹可以验证。因此，所调查的历史洪水通常是灾难性洪水。特大洪水可能发生在实测流量期间或之外。前者被称为数据中的灾难性洪水，而后者被称为数据

9、外的灾难性洪水(历史灾难性洪水)。在实际测量期间、QN、QN，数据中的特大洪水和数据外的特大洪水(历史特大洪水)，一般情况下，QN可视为特大洪水。历史调查期、实际测量期，(2)重现期最大N=设计年-调查期发生于发生年至今，最大N=设计年-文献研究期最远为1年。如1992年，重庆长江宜昌段洪水调查发生在同治九年(1870年)，沿河有石刻91处，德义场洪峰流量QM为110000 m 3/s，1992年、1870年、1992年、1870年、110000 m3/s，为1870年以来最大，1992年至1870年为1123(1870年)如此大的洪水平均每130年发生一次，这不太可能。经调查，宋绍兴23年(

10、南宋赵构)即1153年，四川忠县长江以北2公里的玄溪洞发生了一次大洪水。n，1992，1870，QM 110000 m 3/s，1153，洪水小于1870年的洪水，经调查证实，1870年的洪水是自1153年以来最大的一次，因此1870年的洪水重现期为1970年n。用这种方法确定特大洪水的重现期是相当不稳定的。为了准确地确定重现期，有必要追溯到更远的时间。然而，追踪时间越长，河道情况与当前情况的差异越大，记录越不详细，计算精度越差。一般来说，600年在明清时期是合适的。(3)我们为什么要考虑灾难性洪水？目前，我们知道的样本序列不长，而且序列越短，采样误差越大。如果用它来估计千年一遇和万年一遇的罕

11、见洪水，依据是非常不足的。如果能够调查N年一遇的特大洪水，就相当于将N年的数据扩展到N年一遇，提高了序列的代表性，使计算结果更加合理和准确。实例：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算：1955年设计，资料n=18年，q 0.1%=12600 m3/s；1956年，发生了一次特大洪水，Q=13100m3/s，直接加到数据序列中(n=19)，没有进行特大洪水处理，Q 0.1%=25900 m3/s；1956年洪水被视为特大洪水，但未计入历史特大洪水，q 0.1%=19700 m3/s；再加上历史上的特大洪水(1794年、1853年、1917年、1939年)，q 0.1%=22600 m3/s；196

12、3年又发生了一次特大洪水，Q=12000m3/s，对特大洪水进行了处理，q 0.1%=23300m3/s，可见增加特大洪水有助于提高样本的代表性和设计洪水的可靠性。然而，应该注意的是，年龄越长，由于河流演变和其他原因，计算的峰值流量可能存在较大误差，必须尽可能从多个方面进行调查和论证。2.考虑到加入特大洪水时经验频率的估计，数据序列的特点如下：(1)序列和非序列：缺乏度量。所谓的“连续”和“非连续”并不意味着它们在时间上是否连续，而是样本中是否有空缺。因此，当灾难性洪水加入到序列中后，样本成为不连续序列，其经验频率和统计参数的计算不同于连续序列。因此，有必要研究发生特大洪水时的经验频率和统计参

13、数的计算方法，即特大洪水处理。考虑特大洪水时的经验频率计算基本上分别基于特大洪水经验频率和一般洪水经验频率的计算方法。目前，我国计算特大洪水和一般洪水的经验频率有两种方法：独立样本法和统一样本法。设置：n年历史考察期：n年实际测量系列；一年中灾难性洪水的数量；一、可分N年的重大洪水次数(包括首都物资中的L次重大洪水)；m个被测系列的序号在n中由大到小排列，m=l 1，l 2，n；Pm测量序列中m项的经验频率；预防性维护灾难性洪水第M个系列号的经验频率，M=1，2，a、n，n，a项灾难性洪水，m=1，2，a，项目l，嘿。(2)独立样本法是将实测的一般洪水序列和特大洪水序列作为两个从整体上独立抽取

14、的随机序列样本，每个洪水可以在每个序列中排序，实测序列的经验频率仍按序列经验频率公式计算，特大洪水序列的经验频率计算公式为：当特大洪水包含在实测序列中时， 虽然这些灾难性洪水被提到与历史灾难性洪水一起分类，但是这些灾难性洪水也应该占据测量序列中的序列号，即(2)统一抽样方法将测量序列与特大序列结合起来形成一个不连续序列，作为代表整体的样本，并且不连续序列中的项目可以在N年的历史调查期内统一排序。 特大洪水的经验频率仍采用以下公式，实测一般洪水的经验频率(n-1)计算如下：特大洪水M=1，2，a，测量期间的额外灾难性洪水，l，一般来说，独立样本法认为特大洪水和实测洪水是相互独立的，这在理论上有些

15、不合理，但相对简单。当灾难性洪水的排名可能有错误或遗漏时，在这方面更合适，因为它们不会相互影响。从理论上讲，当灾害性洪水的排序准确时，统一样本方法更好。6-1在从1935年到1972年的38年中，由于战争，有5年缺少测量，因此实际上有33年的洪水数据。其中，1949年是最大的，应从实测系列中取其作为超大值。此外，还发现1903年以来70年中的前三次大洪水分别发生在1921年、1949年和1903年，可以判断这70年中不会错过比1903年更大的洪水。与此同时，在1903年之前，发生了三次比1921年更大的洪水，其顺序是1867年、1852年和1832年。然而，由于时间长，小于1921年的洪水无法确定。每种体验的频率是根据上述两种方法估算的。n=33，n1=70，N2=141，1921，1949，1903，1949，1921，1867，1852，1832同独立样本法，独立样本法：1949，1903，1921，调查期N1=70:统一样本法：独立样本法：1940，1968，1949，测期n=33:统一样本法：3.考虑特大洪水时统计参数的确定(1)参数矩法的初步估计假设序列中N-1年一般洪水的平均值为xn-1，均方差为N-1，等于特大洪水剔除后N-1年总洪水序列的平均值XN-a和均方差N-a，即：和XJ特大洪水；Xi一般洪水，可