第七章由流量資料推求設計洪水

1、第六章 由流量資料推求設計洪水內(nèi)容簡介·研究對象：本章研究由流量資料推求設計洪水。·研究內(nèi)容1.防洪標準及其選擇；2.洪峰、洪量樣本系列的選樣，資料的三性審查；3.特大洪水的處理，即不連續(xù)系列的經(jīng)驗頻率和統(tǒng)計參數(shù)的計算方法；4.典型洪水的選擇及放大方法。·研究目的：研究由流量資料推求設計洪水，以解決水庫、堤防、橋涵等工程設計洪水的計算問題。第一節(jié) 概 述內(nèi)容提要1.設計洪水的定義；2.設計洪水的“三要素”；3.水庫規(guī)模的劃分等級及設計洪水標準；4.設計洪水推求的基本途徑。學習要求掌握設計洪水的定義、洪水的特征值及正確選擇洪水標準。一、 設計洪水的定義由于流域內(nèi)降雨

2、或溶雪，大量徑流匯入河道，導致流量激增，水位上漲，這種水文現(xiàn)象，稱為洪水。在進行水利水電工程設計時，為了建筑物本身的安全和防護區(qū)的安全，必須按照某種標準的洪水進行設計，這種作為水工建筑物設計依據(jù)的洪水稱為設計洪水。二、 水工建筑物的等級和防洪標準 國家根據(jù)工程效益、政治及經(jīng)濟各方面的綜合考慮，頒布了按工程規(guī)模分類的工程等別和按建筑物劃分的防洪標準，這就是國家防洪標準（gb50201-94）和水利部2000年頒發(fā)的編號為sl 252-2000的水利水電工程等級劃分及洪水標準。分別見表6-1至表6-4。 表6-1 水利水電工程分等指標工程等別工 程規(guī) 模水庫總庫 容（108m3）防洪治澇灌溉供水發(fā)

3、電防護城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護農(nóng)田（104畝）治澇面積（104畝）灌溉面積（104畝）供水對象重要性裝機容量（104kw）大（1）型10特別重要500200150特別重要120大（2）型101.0重要5001002006015050重要12030中 型1.00.1中等100306015505中等305?。?）型0.10.01一般30515350.5一般51?。?）型0.010.001530.551注：1.水庫總庫容指水庫最高水位以下的靜庫容；2.治澇面積和灌溉面積均指設計面積。 表6-2 永久性水工建筑物級別工程等級主要建筑物次要建筑物工程等級主要建筑物次要建筑物1345235534 表6-

4、3 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）項目水工建筑物級別12345設計10005005001001005050303020校核土石壩可能最大洪水（pmf）或10000500050002000200010001000300300200混凝土壩、漿砌石壩50002000200010001000500500200200100 表6-4 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）項目水工建筑物級別12345水庫工程設計300100100505020201010校核200010001000300300100100505020攔河水閘設計100505030302020

5、1010校核3002002001001005050303020建國以來,我國推求設計洪水經(jīng)歷了三個階段: (1)歷史最大洪水加成法 以歷史上發(fā)生過的最大洪水再加一個成數(shù)作為設計洪水。 此法有二個缺點:沒有考慮未來洪水超過歷史最大洪水的可能性,使人們產(chǎn)生不安全感;對大小不同,重要性不同的工程采用一個標準, 顯然不合理。如葛洲壩樞紐:選用1788年洪水作為設計洪水 qm=8600 m3/s; 選用1870年洪水作為校核洪水 qm=110000 m3/s。 (2)頻率計算法 以符合某一頻率的洪水作為設計洪水,如百年一遇洪水、千年一遇洪水等。 此法把洪水作為隨機事件, 根據(jù)概率理論由已發(fā)生的洪水來推估

6、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, 它可以克服上法存在的缺點,根據(jù)工程的重要性和工程規(guī)模選擇不同的標準,適用面較寬, 在我國水利、電力、公路橋涵、航道、堤防設計中廣泛應用。 (3)水文氣象法因頻率計算缺乏成因概念,如資料系列太短,用于推求稀遇洪水根據(jù)就很不足。且近年來,我國一再出現(xiàn)超標準的特大洪水,使設計標準一再提高。水文氣象法從物理成因入手, 根據(jù)水文氣象要素推求一個特定流域在現(xiàn)代氣候條件下,可能發(fā)生的最大洪水作為設計洪水。設計標準是一個關系到政治、經(jīng)濟、技術、風險和安全的極其復雜的問題,要綜合分析,權(quán)衡利弊、根據(jù)國家規(guī)范合理選定。 1.水工建筑物的洪水設計標準 在工程設計中

7、,設計標準由國家制定,以設計規(guī)范給出。規(guī)劃中按工程的種類、大小和重要性,將水工建筑物劃分為若干等級,按不同等級給出相應的設計標準。 對永久性建筑物,采用二級標準:正常運用情況，即設計標準；非正常運用情況，即校核標準。建筑物的尺寸由設計洪水確定,當這種洪水發(fā)生時,建筑物應處于正常運用狀態(tài)。校核洪水起校核作用,當其來臨時,其主要建筑物要確保安全,但工程可處在非常情況下運行,即允許保持較高水位，電站、船閘等正常工作允許遭到破壞。 2.下游防護對象的防洪標準下游防護對象的防洪標準根據(jù)防護對象的重要性選取。因為沒有水庫的安全， 也就談不上下游防護對象的安全，因此上述水庫洪水標準一般都高于防護對象的防洪標

8、準。水庫及其防護區(qū)關系見圖6-1。水庫防洪控制斷面水庫防護區(qū) 圖6-1 水庫及下游防護區(qū)示意圖三、設計洪水三要素一次洪水過程可用3個控制性要素加以描述，常稱為洪水三要素，即l 設計洪峰流量 qm（m3/s），為設計洪水過程線的最大流量。bqcatt1tt2圖6-2 洪水過程線示意圖l 設計洪水總量 w（m3），為設計洪水的徑流總量，如圖6-2，從起漲點a上漲，到達峰頂b后流量逐漸減小，到達c點退水結(jié)束，流量過程線abc下的面積就是洪水總量 w。l 設計洪水過程線，洪水從a到b點的時距t1為漲水歷時，從b到c點的時距t2為退水歷時，一般情況下，t2t1。t=t1+t2，稱為洪水歷時。四、 推求設

9、計洪水的途徑按工程性質(zhì)不同，設計洪水分為：l 水庫設計洪水;l 下游防護對象的設計洪水;l 施工設計洪水;l 堤防設計洪水；l 橋涵設計洪水等。圖6-3 十三陵水庫圖6-4 潮白河向陽閘圖6-5長江荊江大堤按所用資料不同，設計洪水的推求方法分為:l 由流量資料推求設計洪水;l 由暴雨資料推求設計洪水。 對于橋涵、堤防、調(diào)節(jié)性能小的水庫,一般可只推求設計洪峰,如葛洲壩電站為低水頭(設計水頭h=18.6m)徑流式電站,調(diào)節(jié)庫容(15.8億m3)很小,只能起抬高水頭的作用,故其泄洪閘以設計洪峰流量 (qm=110000m3/s) 控制。對于大型水庫,調(diào)節(jié)性能高,可以洪量控制, 即庫容大小主要由洪水總

10、量決定,如三峽水庫,攔洪庫容300.2億m3,龍羊峽總庫容247億m3 , 丹江總庫容209億m3。一般水庫都以峰和量同時控制。復習思考題1.一次洪水中，漲水期歷時比落水期歷時（ b ）a.長 b.短 c.一樣長 d.不能肯定2.設計洪水是指（ a ）。a.符合設計標準要求的洪水 b.設計斷面的最大洪水c.任一頻率的洪水 d.歷史最大洪水3.設計洪水三個要素是（ d ）a. 設計洪水標準、設計洪峰流量、設計洪水歷時b. 洪峰流量、洪水總量和洪水過程線c. 設計洪峰流量、1天洪量、三天洪量d. 設計洪峰流量、設計洪水總量、設計洪水過程線4. 大壩的設計洪水標準比下游防護對象的防洪標準（ a ）。

11、a.高 b.低 c.一樣 d.不能肯定5. 選擇水庫防洪標準是依據(jù)（ c ）。a.集水面積的大小 b.大壩的高度c.國家規(guī)范 d.來水大小第二節(jié) 設計洪峰、洪量的計算內(nèi)容提要1.洪峰、洪量的選樣方法；2.“三性審查”的內(nèi)涵和方法；3.特大洪水重現(xiàn)期的確定；4.特大洪水的處理方法。學習要求掌握洪水選樣、特大洪水處理、三點法配線和洪水同頻率放大方法。一、洪水資料的審查由流量資料推求設計洪峰流量和設計洪量時要經(jīng)過選樣、資料審查、頻率計算和成果合理性分析幾個步驟。資料審查：（1）資料可靠性的審查與改正 資料的可靠性是指資料的正確與否，要從流量資料的測驗方法、水位流量關系、整編精度和水量平衡等方面進行檢

12、查。（2）資料一致性的審查與還原資料系列的一致性是指產(chǎn)生資料系列的條件要一致，就是說組成該系列的流量資料，都是在同樣的氣候條件、同樣的下墊面條件和同一測流斷面條件下獲得的。因氣候條件變化緩慢，故主要從人類活動影響和下墊面的改變來審查。若不能滿足一致性要求，則需進行一致改正。（3）資料代表性的審查與插補延長洪水系列的代表性，是指該洪水樣本的頻率分布與其總體概率分布的接近程度，如接近程度較高，則系列的代表性較好，頻率分析成果的精度較高，反之較低。 樣本對總體代表性的高低，可通過對二者統(tǒng)計參數(shù)的比較加以判斷。但總體分布是未知的，無法直接進行對比，人們只能根據(jù)對洪水規(guī)律的認識，與更長的相關系列對比，進

13、行合理性分析與判斷。 一般要求洪水系列n30年,并有特大洪水加入。二、選 樣 選樣就是在現(xiàn)有的洪水記錄中選取若干個洪峰流量或某一歷時的洪量組成樣本,作為頻率計算的依據(jù)。在水庫防洪計算中,目前采用:年最大值法: 每年只選一個最大洪峰流量及某一歷時的最大洪量。 年最大值法,方法簡單,操作容易,樣本獨立性好。 洪峰選樣:年最大值法 洪量選樣:固定時段選取年最大值法圖6-6 年最大洪峰、洪量選樣示意圖年最大洪峰流量可以從水文年鑒上直接查得，而年最大各歷時洪量則要根據(jù)洪水水文要素摘錄表的數(shù)據(jù)用梯形面積法計算，如圖6-6。三、特大洪水 1.什么叫特大洪水 比系列中一般洪水大得多的洪水稱為特大洪水, 并且通

14、過洪水調(diào)查可以確定其量值大小及其重現(xiàn)期者。歷史上的一般洪水是沒有文字記載，沒有留下洪水痕跡，只有特大洪水才有文獻記載和洪水痕跡可供查證，所以調(diào)查到的歷史洪水一般就是特大洪水。特大洪水可以發(fā)生在實測流量期間的n年之內(nèi),也可以發(fā)生在實測流量期間的n年之外,前者稱資料內(nèi)特大洪水,后者稱資料外特大洪水(歷史特大洪水)，如圖6-7和6-8。qnqn nnn n 圖6-7 資料內(nèi)特大洪水 圖6-8資料外特大洪水（歷史特大洪水） 一般時,qn可以考慮作為特大洪水處理。 2.特大洪水重現(xiàn)期的確定 要準確地定出特大洪水的重現(xiàn)期是相當困難的,目前,一般是根據(jù)歷史洪水發(fā)生的年代來大致推估。 從發(fā)生年代至今為最大 n

15、=設計年份 - 發(fā)生年份 + 1 從調(diào)查考證的最遠年份至今為最大 n=設計年份 - 調(diào)查考證期最遠年份 + 1 這樣確定特大洪水的重現(xiàn)期具有相當大的不穩(wěn)定性, 要準確地確定重現(xiàn)期就要追溯到更遠的年代,但追溯的年代愈久,河道情況與當前差別愈大,記載愈不詳盡,計算精度愈差,一般以明、清兩代六百年為宜?！纠?.1】確定特大洪水重現(xiàn)期實例。經(jīng)長江重慶宜昌河段洪水調(diào)查，同治九年(1870年)川江發(fā)生特大洪水,沿江調(diào)查到石刻91處（如圖6-9）,推算得宜昌洪峰流量qm=110000 m3/s。如此洪水為1870年以來為最大,則 n=1992-1870+1=123 (年)，這么大的洪水平均123年就發(fā)生一次

16、,可能性不大。又經(jīng)調(diào)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。”這是長江干流上發(fā)現(xiàn)最早的洪水題刻。據(jù)洪痕實測，忠縣洪峰水位為155.6米。又據(jù)歷史洪水調(diào)查，宜昌站洪峰水位為58.06米，推算流量為92800 m3/s，3天洪量為232.7億m3。宋紹興23年 即1153年，該次洪水,也小于1870年洪水,可以肯定自 1153 年以來1870年洪水為最大,故1870年洪水的重現(xiàn)期為：n=1992-1153+1=840 (年) 圖 6-9 長江歷史特大洪水石刻1870nn n=1992-1879+1=114 (年) n=1992-1153+1=840 (年

17、)1992199211531992 1879 圖 6-10 估計三峽1870年洪水重現(xiàn)期示意圖 3.為什么要考慮特大洪水 目前我們所掌握的樣本系列不長,系列愈短,抽樣誤差愈大, 若用于推求千年一遇、萬年一遇的稀遇洪水,根據(jù)就很不足。如果能調(diào)查到n年(n>>n)中的特大洪水,就相當于把n年資料展延到了n年,提高了系列的代表性,使計算成果更加合理、準確。等于在頻率曲線的上端增加了一個控制點。 【例6.2】1955年規(guī)劃河北省滹沱河黃壁莊水庫時，按當時具有的1919-1955年期間20年實測洪水資料推求千年一遇設計洪峰流量qm=7500m3/s。1956年發(fā)生了一次洪峰流量為13100m

18、3/s的特大洪水，顯然原設計成果值得懷疑。將1956年特大洪水直接加入實測系列組成21年的樣本資料，對此樣本直接進行頻率計算也是不合適的，而應結(jié)合歷史洪水調(diào)查，對特大洪水進行處理，提高樣本的代表性，使得成果穩(wěn)定、可靠。后在滹沱河調(diào)查到1794、1853、1917和1939年4次特大洪水，再將1956年洪水和歷史調(diào)查洪水作為特大值處理，得千年一遇設計洪峰 qm=22600m3/s，比原設計值大80%，1963年又發(fā)生了一次大洪水，洪峰流量為12000m3/s，若將其作為特大洪水也加入樣本，得千年一遇設計洪峰流量qm=23500m3/s。這次計算的洪峰流量只變化了4%，顯然設計值已趨于穩(wěn)定。由此可

19、看出特大洪水處理的重要性。四、不連續(xù)系列經(jīng)驗頻率和統(tǒng)計參數(shù)的計算 1.洪水經(jīng)驗頻率的估算 特大洪水加入系列后成為不連續(xù)系列,即由大到小排位序號不連續(xù),其中一部分屬于漏缺項位,其經(jīng)驗頻率和統(tǒng)計參數(shù)計算與連續(xù)系列不同。 這樣,就要研究有特大洪水時的頻率計算方法，稱為特大洪水處理?？紤]特大洪水時經(jīng)驗頻率的計算基本上是采用將特大洪水的經(jīng)驗頻率與一般洪水的經(jīng)驗頻率分別計算的方法。設調(diào)查及實測(包括空位)的總年數(shù)為n年，連續(xù)實測期為n年，共有a次特大洪水，其中有次發(fā)生在實測期，a-次是歷史特大洪水。 目前國內(nèi)有兩種計算特大洪水與一般洪水經(jīng)驗頻率的方法。(1)獨立樣本法此法是把包括歷史洪水的長系列(n年)和

20、實測的短系列(n年)看作是從總體中隨機抽取的兩個獨立樣本，各項洪峰值可在各自所在系列中排位。因為兩個樣本來自同一總體,符合同一概率分布,故適線時仍可把經(jīng)驗頻率繪在一起,共同適線。一般洪水的經(jīng)驗頻率為: (m=+1, +2,n) (6-1)特大洪水的經(jīng)驗頻率為: (m=1,2,a) (6-2)(2)統(tǒng)一樣本法將實測一般洪水系列與特大值系列共同組成一個不連序系列作為代表總體的樣本，不連序系列的各項可在調(diào)查期限n年內(nèi)統(tǒng)一排位。特大洪水的經(jīng)驗頻率為:a pm,a1-pm,a nn 圖6-11 統(tǒng)一樣本法頻率計算示意圖 (m=1,2,a) (6-3) 實測系列中其余的(n-)項,假定均勻地分布在第a項頻

21、率 以外的范圍內(nèi),即,如圖所示。一般洪水的經(jīng)驗頻率為: （）(6-4) 其中是n年中末位特大洪水的經(jīng)驗頻率；是n 年中一般洪水( 包括空位)的總頻率，是實測期一般洪水在n年(去了項)內(nèi)排位的頻率。上述兩種方法，我國目前都在使用。一般說，獨立樣本法把特大洪水與實測一般洪水視為相互獨立的，這在理論上有些不合理，但比較簡便，在特大洪水排位可能有錯漏時，因不相互影響，這方面講則是比較合適的。當特大洪水排位比較準確時，理論上說，用統(tǒng)一樣本法更好一些?！纠?.3】某站自19351972年的38年中，有5年因戰(zhàn)爭缺測，故實有洪水資料33年。其中1949年為最大，經(jīng)考證應作為特大值處理。另外，查明自1903年

22、以來的70年間，為首的三次大洪水，其大小排位依次為1921、1949、1903年，并能判斷不會遺漏掉比1903年更大的洪水。同時，還調(diào)查到在1903年以前，還有三次大于1921年的特大洪水，其序位為1867、1852、1832年，但因年代久遠，小于1921年的洪水則無法查清?，F(xiàn)按上述兩種方法估算各項經(jīng)驗頻率。根據(jù)上述情況，實測洪水n=33，調(diào)查期分作兩個時期：其一是18321972年，記為n2=141年，在此期間能夠進行排位的有1832、1852、1867和1921年洪水，順序為1867、1852、1832、1921，而1949、1903年則不能在這一調(diào)查期中排位。其二是19031972年，記

23、為n1=70年，其中僅有1903、1921、1949年的洪水能在n1中排位，它們的大小順序為1921、1949、1903年，見圖6-12。頻率計算見表6-5。1832193518321852186719211921192119491972194919031903n=33n2=141n1=70 圖6-12 【例6.3】洪水排序示意圖 表6-5 洪水系列經(jīng)驗頻率計算表調(diào)查或?qū)崪y期系列年數(shù)洪水序位洪水年份經(jīng) 驗 頻 率 pn(實測)n(調(diào)查)m(實測)m(調(diào)查)獨立樣本法統(tǒng)一樣本法調(diào)查期n2141(1832-1972年)11867同獨立樣本法218523183241921調(diào)查期n170(1903-1

24、972年)11921已抽到上欄一起排位2194931903實測期n33(1935-1972年，內(nèi)缺5年)11949已抽到上欄一起排位219403319682.考慮特大洪水時統(tǒng)計參數(shù)的確定考慮特大洪水時統(tǒng)計參數(shù)的確定仍采用配線法，參數(shù)值的初估可用矩法或三點法進行。(1) 矩法 (6-5) (6-6)式中xi為一般洪水，xj為特大洪水。(2)三點法實測系列qiqi按大小排列目估線取三點123cssnedqp調(diào)整參數(shù)適線，直到配合最好 圖6-13 三點法適線框圖五、推求設計洪峰和設計洪量在所采用的洪峰、洪量頻率曲線上，用設計頻率就可查得相應的設計洪峰和設計洪量?！纠?.4】某水庫壩址處具有19681

25、995年共28年實測洪峰流量資料,通過歷史洪水調(diào)查得知,1925年發(fā)生過一次大洪水，壩址洪峰流量6100 m3/s，實測系列中1991年為自1925年以來的第二大洪水,洪峰流量4900 m3/s。試用三點法推求壩址千年一遇設計洪峰流量。（1）按獨立樣本法計算經(jīng)驗頻率，如表6-6。歷史調(diào)查洪水的重現(xiàn)期為n=1995-1925+1=71年，實測洪水樣本容量n=1995-1968+1=28年。 表6-6 某水庫壩址洪峰流量頻率計算表序 號洪峰流量（m3/s）p（%）序 號洪峰流量（m3/s）p（%）mmmm61001.41586051.749002.81667055.2234006.91760058

26、.63288010.31855362.14220013.81951265.55210017.22050069.06193020.72140072.47184024.12238075.98165027.62335679.39156031.02432282.810140034.52528086.211123037.92625589.712121041.42710593.11392044.8289196.61490048.3（2）在經(jīng)驗頻率曲線上依次讀出p=5%、p=50% 和p=95%三點的縱標：，計算s=（3900+100-2×850）/（3900-100）=0.605，由s查s=f（

27、cs）關系表得cs=2.15。由cs查離均系數(shù)值表得：，。計算得=1312 m3/s，=1275 m3/s，cv=1.03。 （3）經(jīng)多次配線，最后取=1275 m3/s，cv=1.05，cs=2.5cv配線結(jié)果較好，故采用之，見圖6-14中實線所示。（4）計算千年一遇設計洪峰流量為： m3/s圖6-14 某水庫壩址年最大洪峰流量頻率曲線六、計算成果的合理性分析 成果誤差來源:資料誤差;計算誤差;計算方法不完善。 檢查根據(jù):水量平衡,雨洪徑流形成規(guī)律,水文現(xiàn)象隨時間和地區(qū)的變化規(guī)律,各種因素對洪水的影響。 1.從洪峰、洪量及其統(tǒng)計參數(shù)隨時間變化關系上分析 一般情況，設計歷時t 長,則（洪量均值

28、也用平均流量表示）、cv、cs/cv 小； 將各統(tǒng)計時段的洪量頻率曲線繪在同一圖上,頻率曲線不相交,間距合理。2. 從洪峰、洪量及其統(tǒng)計參數(shù)的地區(qū)分布規(guī)律分析 一條河流從上游到下游,一般有qp、wp 大、cv 小、cs/cv較穩(wěn)定。3.設計洪峰流量與國內(nèi)外或地區(qū)最大洪水記錄對比分析 4.與暴雨計算成果比較。復習思考題1.在洪水峰、量頻率計算中，洪峰流量選樣的方法是（ b ）。a.最大值法 b.年最大值法 c.超定量法 d.超均值法2.在洪水峰、量頻率計算中，洪量選樣的方法是（ a ）。a. 固定時段最大值法 b. 固定時段年最大值法 c. 固定時段超定量法 d. 固定時段超均值法3. 確定歷史

29、洪水重現(xiàn)期的方法是（ d ）。a.根據(jù)適線確定 b.按暴雨資料確定c.按國家規(guī)范確定 d.由歷史洪水調(diào)查考證確定4.某一歷史洪水從發(fā)生年份以來為最大，則該特大洪水的重現(xiàn)期為（c）。a. n=設計年份 - 發(fā)生年份 b. n=發(fā)生年份 -設計年份 + 1c. n=設計年份 - 發(fā)生年份 + 1 d. n=設計年份 - 發(fā)生年份 - 15.某河段已查明在n年中有a項特大洪水，其中個發(fā)生在實測系列n年內(nèi)，在特大洪水處理時，對這種不連續(xù)系列的統(tǒng)計參數(shù)和的計算，我國廣泛采用公式(6-5)和（6-6）。該公式包括的假定是（ a ）。a. ； b. ；。c. ； d. ；5.對特大洪水進行處理的內(nèi)容是（ c

30、 ）。a. 插補展延洪水資料 b. 代表性分析c. 經(jīng)驗頻率和統(tǒng)計參數(shù)的計算 d. 選擇設計標準6. 資料系列的代表性是指（ d ）。a. 是否有特大洪水 b. 系列是否連續(xù)c. 能否反映流域特點 d. 樣本的頻率分布是否接近總體的概率分布7.三點法配線適用于（ a ）。a.連續(xù)系列和不連續(xù)系列 b.連續(xù)系列c.不連續(xù)系列 d.視系列的長短而定8. 對設計站歷年水位流量關系曲線對比分析的目的是（ b ）。a.檢查洪水的一致性 b.檢查洪水的可靠性c.檢查洪水的代表性 d.檢查洪水的大小9. 對設計流域自然地理、水利化措施歷年變化情況調(diào)查研究的目的是（ a ）。a.檢查系列的一致性 b.檢查系列

31、的可靠性c.檢查系列的代表性 d.檢查系列的長短10. 對設計流域歷史特大洪水調(diào)查考證的目的是（ c ）。a.提高系列的一致性 b.提高系列的可靠性c.提高系列的代表性 d.使洪水系列延長一年11. 對設計流域洪水資料長短系列的統(tǒng)計參數(shù)相互對比的目的是（ a ）。a.檢查系列的一致性 b.檢查系列的可靠性c.檢查系列的代表性 d.檢查系列的長短12. 對設計站與上下游站平行觀測的流量資料對比分析的目的是（ b ）。a.檢查洪水的一致性 b.檢查洪水的可靠性c.檢查洪水的代表性 d.檢查洪水的大小13.在同一氣候區(qū)，河流從上游向下游，其洪峰流量的cv值一般是（ a ）。a. b. c. d. 1

32、4. 在峰、量相關分析中，隨洪量統(tǒng)計歷時的加長，則（ b ）。a.相關程度愈高 b.相關程度愈低c.相關程度不變 d.相關程度可能高也可能低第三節(jié) 設計洪水過程線的推求內(nèi)容提要1.典型洪水的選擇方法；2.同倍比放大法和同頻率放大法；3.放大后洪水的修勻方法；學習要求掌握典型洪水的選擇和放大方法、放大后洪水的修勻方法。一、典型洪水過程線的選擇設計洪水過程線的推求:典型洪水放大法： 即從實測洪水中選出和設計要求相近的洪水過程線作為典型, 然后按設計的峰和量將典型洪水過程線放大, 此法的關鍵是如何恰當?shù)剡x擇典型洪水和如何放大。 選擇典型洪水的原則:“可能”和“不利”資料完整,精度較高,接近設計值的實

33、測大洪水過程線; 具有較好的代表性,即在發(fā)生季節(jié)、地區(qū)組成、峰型、 主峰位置、洪水歷時及峰、量關系能代表設計流域大洪水的特性; 選擇對防洪不利的典型，具體地說，就是選“峰高量大、主峰偏后”的典型洪水。 如水庫下游有防洪要求,應考慮與下游洪水遭遇的不利典型。二、典型洪水過程線的放大1、同倍比放大法把典型洪水過程線的縱高都按同一比例系數(shù)放大， 即為設計洪水過程線，見圖6-15。采用的比例系數(shù)又分兩種情況:(1) 按峰放大例如典型洪水的洪峰為qm，設計洪峰為qmp，采用比例系數(shù)kq=qmp/qm。 這種方法適用于洪峰流量起決定影響的工程，如橋梁、涵洞、堤防等，主要考慮能否宣泄洪峰流量，而與洪水總量關

34、系不大。qqm放qmqm,pqtqmwpt按峰放大 按量放大圖6-15 同倍比放大法示意圖(2)按量放大令典型洪水總量為wt，設計洪水總量為wtp，比例系數(shù)kw=wtp/wt，以kw乘典型洪水過程線的每一縱高，即為設計洪水過程線。對于洪量起決定影響的工程，如分洪區(qū)、排澇工程等，只考慮能容納和排出多少水量，而與洪峰無多大關系，可用這種放大方法。同倍比放大,方法簡單,計算工作量小,但在一般情況下，kq和kw不會完全相等，所以按峰放大的洪量不一定等于設計洪量，按量放大后的洪峰不一定等于設計洪峰。2、同頻率放大法在放大典型過程線時，若按洪峰和不同歷時的洪量分別采用不同的倍比，使放大后的過程線的洪峰及各

35、種歷時的洪量分別等于設計洪峰和設計洪量。也就是說，放大后的過程線，其洪峰流量和各種歷時的洪水總量都符合同一設計頻率，稱為“峰、量同頻率放大”，簡稱“同頻率放大”。此法能適應多種防洪工程的特性，目前大、中型水庫規(guī)劃設計，主要采用此法。 方法步驟: 計算設計洪峰及各歷時設計洪量:qmp w1p w3p w7p w15p 選擇典型洪水,計算: qm w1 w3 w7 w15 計算典型洪水的峰和量時采用“長包短”, 以保證放大后的設計洪水過程線峰高量大,峰型集中 ,便于計算和放大。洪量的選樣不要求長包短,是為了所取得的樣本是真正的年最大值,符合獨立隨機選樣要求,兩者都是從安全角度出發(fā)的。 計算放大倍比

36、洪峰的放大倍比 (6-7) 1天洪量的放大倍比 (6-8)3天洪量的放大倍比 (6-9)7天洪量的放大倍比 (6-10)15天洪量的放大倍比 (6-11) 放大和修勻 放大步驟: 峰短歷時洪量長歷時洪量 (即由里向外)修勻原則: 水量平衡,使修勻后的洪水過程線的洪峰和各歷時洪量都符合同一設計標準,設計成果受典型洪水影響較小。 方法優(yōu)點: 求出來的過程線比較符合設計標準 方法缺點: 可能與原來的典型相差較遠，甚至形狀有時也不能符合自然界中河流洪水形成的規(guī)律。 改善方法: 盡量減少放大的層次，例如除洪峰和最長歷時的洪量外，只取一種對調(diào)洪計算起直接控制作用的歷時，稱為控制歷時，并依次按洪峰、控制歷時

37、和最長歷時的洪量進行放大，以得到設計洪水過程線。【例6.5】某水庫千年一遇設計洪峰（已由例6.4計算）和各歷時洪量計算成果如表6-7所示，用同頻率法推求設計洪水過程線。 經(jīng)分析選定1991年8月的一次洪水為典型洪水，計算典型洪水的洪峰和各歷時洪量及放大倍比，結(jié)果見表6-7。依次進行逐時段放大，并修勻，最后得設計洪水過程線見表6-8和圖6-16。 表6-7 設計洪水和典型洪水特征值統(tǒng)計成果項 目洪 峰（m3/s）洪 量 (m3/s)h一 日三 日七 日p=0.1%的洪峰及各歷時洪量10245114000226800348720典型洪水的洪峰及各歷時洪量490074718121545159255起

38、止時間6日8時6日2時-7日2時5日8時-8日8時4日8時-11日8時設計洪水洪量差114000112800121920典型洪水洪量差747184682737710放大倍比2.091.532.413.23 表6-8 同頻率放大法設計洪水過程線計算表典型洪水過程線放大倍比k設計洪水過 程 線（m3/s）修勻后的設計洪 水過程線（m3/s） 月 日 時q（m3/s） 8 4 82683.23866866 203753.2312111211 5 85103.23/2.411647/12291440 209152.4122052205 6 217802.41/1.534290/27237010 849

39、002.09/1.5310245/749710245 1431501.5348204820 2025831.5339523952 7 218601.53/2.412846/44833660 810702.4125792579 208852.4121332133 8 87272.41/3.231752/23482050 205763.2318601860 9 84113.2313281328 203653.2311791179 10 83123.2310081008 202363.23762762 11 82303.23743743設計（p=0.1%）洪水典型洪水 圖6-16 某水庫p=0.1%

40、設計洪水與典型洪水過程線從統(tǒng)計參數(shù)和設計值看，洪量的均值隨時段增長而變大，cv隨統(tǒng)計時段增長而減小、cs/cv均為2.5，符合洪水統(tǒng)計參數(shù)變化的一般規(guī)律。另外，還將該站的統(tǒng)計參數(shù)與相鄰流域進行比較，表明也是協(xié)調(diào)的，并與暴雨在地區(qū)上的變化相一致。表明上述計算成果是可靠的，可以作為工程設計的依據(jù)。復習思考題1. 用典型洪水同倍比法（按峰的倍比）放大推求設計洪水，則（ b ）。a.峰等于設計洪峰、量等于設計洪量 b. 峰等于設計洪峰、量不一定等于設計洪量c.峰不一定等于設計洪峰、量等于設計洪量 d.峰和量都不等于設計值2. 用典型洪水同頻率放大推求設計洪水，則（ c ）。a.峰不一定等于設計洪峰、量

41、等于設計洪量b.峰等于設計洪峰、量不一定等于設計洪量c.峰等于設計洪峰、各歷時量等于設計洪量d. 峰和量都不等于設計值3. 用典型洪水同倍比法（按量的倍比）放大推求設計洪水，則（ c ）。a.峰等于設計洪峰、量等于設計洪量 b. 峰等于設計洪峰、量不一定等于設計洪量c.峰不一定等于設計洪峰、量等于設計洪量 d. 峰和量都不等于設計值4.一般水庫在由典型洪水放大推求設計洪水時，常采用（ a ）。a.同頻率放大法 b.同倍比放大法c.可任意選擇兩種方法之一 d.同時用兩種方法5.選擇典型洪水的原則是“可能”和“不利”，所謂不利是指（ c ）。a. 典型洪水洪峰靠前 b.典型洪水洪峰居中c. 典型洪

42、水洪峰靠后 d.典型洪水洪量較大6. 典型洪水同頻率放大的次序是（ d ）。a.短歷時洪量、長歷時洪量、峰 b. 峰、長歷時洪量、短歷時洪量c.短歷時洪量、峰、長歷時洪量 d. 峰、短歷時洪量、長歷時洪量7.對放大后的設計洪水進行修勻是依據(jù)（ c ）。a. 過程線光滑 b.過程線與典型洪水相似c. 水量平衡 d.典型洪水過程線的變化趨勢第四節(jié) 設計洪水的其它問題內(nèi)容提要1.討論入庫設計洪水的有關問題；2.討論分期設計洪水的有關問題；3.討論設計洪水地區(qū)組成問題。學習要求掌握入庫洪水與壩址洪水的異同；掌握分期設計洪水的分期方法；掌握推求設計洪水地區(qū)組成的方法。一、入庫設計洪水1.定義入庫設計洪水

43、是指通過各種途徑進入水庫的洪水，如圖6-17，它由三部分組成：回水末端或干流斷面洪水；水庫周邊斷面洪水（區(qū)間洪水）；水庫庫面降水（庫面洪水）。水庫bv a 圖6-17 入庫洪水組成示意圖2.入庫洪水與壩址洪水的差異 庫區(qū)產(chǎn)流條件改變,入庫洪量增大; 原河槽調(diào)蓄能力喪失,入庫洪水洪峰增高,峰形更尖瘦; 流域匯流時間縮短,峰現(xiàn)時間提前,洪峰增大; 入庫洪水無實測資料,只能用間接方法推求。3.水力及水文特性的變化 建庫后水面面積增大,蒸發(fā)損失加大,年徑流減少,次洪徑流增大； 水面增大,糙率減小,波速改變； 建庫后匯流曲線改變,洪峰增高,歷時縮短。4.入庫洪水的計算合成流量法：即由入庫斷面洪水、區(qū)間洪

44、水和庫面洪水同時流量迭加而成。水量平衡法：當水庫已經(jīng)建成運用，為復核設計洪水，由于這時已積累了一定資料，可以利用水庫水量平衡關系推求入庫洪水。 （6-12）式中 q入庫時段平均入庫洪水流量，m3/s； q出庫時段平均出庫流量，m3/s。包括溢洪設施泄洪和引用流量； v1、v2時段初、末水庫蓄水量，m3；w損失時段平均水庫損失流量，m3；t計算時段，s。5.入庫設計洪水的計算方法水利工程的設計應該以建庫后的洪水情況作為設計依據(jù)，當壩址洪水與入庫洪水差別不大時，可用壩址設計洪水近似代替。當兩者差別較大時，以入庫設計洪水進行水庫防洪規(guī)劃更為合理。推求入庫設計洪水的方法有：（1）推求歷年最大入庫洪水，

45、組成最入庫洪水樣本系列，采用頻率分析的方法推求一定標準的入庫設計洪水。 （2）首先推求壩址設計洪水，然后反算成入庫設計洪水。 （3）推求壩址設計洪水，并選擇典型壩址洪水及相應的典型入庫洪水。以壩址設計洪水的放大倍比放大典型入庫洪水，作為設計入庫洪水。二、分期設計洪水1.定義分期設計洪水是指一年中某個時期所擬定的設計洪水。因為在水庫管理調(diào)度運行和施工期防洪中，各分期的洪水成因和洪水大小不同，必須分別計算各時期的設計洪水。2.分期劃分 劃定分期洪水時，應對設計流域洪水季節(jié)性變化規(guī)律進行分析，并結(jié)合工程的要求來考慮。一般，可根據(jù)設計流域的實測洪水資料，點繪洪水年內(nèi)分布圖，并描繪平順的外包線，如圖6-18。分期一般原則：應按洪水成因和出現(xiàn)季節(jié)劃定分期，分期