水文分析與計(jì)算課設(shè)報(bào)告16頁

1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告課程名稱 水文分析計(jì)算 學(xué)院 資源環(huán)境學(xué)院學(xué)生姓名 王蓮 專業(yè) 水文與水資源工程 學(xué) 號(hào) 222101320210134 年級(jí) 2010級(jí) 指導(dǎo)教師 靳軍英 一、 根據(jù)所給資料推求設(shè)計(jì)年徑流與設(shè)計(jì)年內(nèi)分配過程1. 點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率曲線如表1-1將原始資料按由大到小次序排列，用公式P=m/(n+1)*100%算出經(jīng)驗(yàn)頻率，再求出模比系數(shù)Ki=Xi/X，以及Ki-1，（Ki-1）2。表1-1某站年最大徑流量頻率設(shè)計(jì)表年份年平均流量Q年（m3/s）序號(hào)降序（m3/s）p（%）降序（m3/s）KiKi-1(Ki-1)25859111.917.75.26 17.71.61 0.61 0

2、.38 596027.7816.910.53 16.91.54 0.54 0.29 606131015.215.79 15.21.39 0.39 0.15 616249.6414.421.05 14.41.31 0.31 0.10 6263514.412.626.32 12.61.15 0.15 0.02 636464.7311.931.58 11.91.08 0.08 0.01 646577.8711.336.84 11.31.03 0.03 0.00 6566810.410.942.11 10.90.99 -0.01 0.00 6667910.210.447.37 10.40.95 -0.

3、05 0.00 67681010.910.352.63 10.30.94 -0.06 0.00 68691112.610.257.89 10.20.93 -0.07 0.00 69701210.31063.16 100.91 -0.09 0.01 70711315.29.6468.42 9.640.88 -0.12 0.01 7172147.248.4173.68 8.410.77 -0.23 0.05 72731511.37.8778.95 7.870.72 -0.28 0.08 73741617.77.7884.21 7.780.71 -0.29 0.08 7475178.417.2489

4、.47 7.240.66 -0.34 0.12 75761816.94.7394.74 4.730.43 -0.57 0.32 2. 按無偏估計(jì)公式計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù) 1） 年最大洪峰流量的均值 Qa=Qi/n=10.97 m3/s 2) 變差系數(shù) Cv=【(Ki-1)2/(n-1)】 =0.31 均值SUM(Ki-1)2)Cv10.97 1.64 0.31 3. 選取理論頻率曲線 1）Qa=10.97 m3/s，取Cv=0.3，并假定Cs=2Cv=0.6，查離勢(shì)系數(shù)表得出相應(yīng)于不同頻率P的p值，在得出相應(yīng)的Qp=Xp*(1+Cv*p)值。理論頻率曲線1為藍(lán)色曲線，曲線的中部于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)配合較好，

5、而理論頻率曲線的頭部位于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)的下方而尾部又位于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)的上方。2）改變參數(shù)，重新配線。增大Cv值，隨著Cv的增大，頻率曲線的偏離程度也隨之增大，顯得越來越陡。現(xiàn)取Cv=0.325 Cs=2Cv=0.65 。再次計(jì)算理論頻率曲線，得到紅色的第二條理論頻率曲線，由于經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)頻率據(jù)配合較好，即作為采用的理論頻率曲線。表1-2第一次配線第二次配線頻率p（%）Q=10.97Q=10.97Cv=0.3Cv=0.325Cs=2Cv=0.6Cs=2Cv=0.65pQppQp0.015.05 27.58 5.16 29.37 0.054.29 25.10 4.38 27.78 0.13.96 23.9

6、9 4.03 26.44 0.53.13 21.28 3.18 23.17 12.76 20.04 2.79 21.68 51.80 16.88 1.81 17.91 101.33 15.34 1.33 16.08 200.80 13.60 0.80 14.02 250.61 12.97 0.60 13.29 300.44 12.43 0.44 12.64 400.16 11.48 0.15 11.54 50-0.10 10.64 -0.11 10.56 60-0.34 9.84 -0.35 9.63 70-0.59 9.04 -0.59 8.70 75-0.72 8.61 -0.72 8.2

7、1 80-0.86 8.15 -0.86 7.68 90-1.20 7.02 -1.19 6.39 95-1.46 6.17 -1.44 5.44 97-1.61 5.66 -1.59 4.87 99-1.88 4.78 -1.84 3.89 99.5-2.02 4.34 -1.97 3.40 99.9-2.27 3.51 -2.20 2.51 4. 推求P=10%的設(shè)計(jì)豐水年、P=50%的設(shè)計(jì)平水年、P=90%的設(shè)計(jì)枯水年的設(shè)計(jì)年徑流量；并計(jì)算P=90%的設(shè)計(jì)枯水年徑流年內(nèi)分配過程。 1）由圖可知，查P=10%、P=50%、P=90%的最大流量分別為：P=10% Q=16.08 m3/sP=

8、50% Q=10.56 m3/sP=90% Q=6.39 m3/s 2）設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配過程代表年的選取 P=90%的設(shè)計(jì)枯水年Q=6.39 m3/s,與之相近枯水年年平均流量的實(shí)際年份有19591960 年 Q=7.78m3/s ；19631964年 Q=4.73 m3/s；19641965年 Q=7.87 m3/s ；19711972年 Q=7.24 m3/s考慮分配不利，即枯水期水量較枯。選取19641965年 作為枯水代表年，19711972年做比較用。以年水量控制求縮放同倍比K= Q年p/Q年代K1=6.39/7.87=0.811944 (19641965年代表年)K1=6.39/

9、7.24=0.882596 (19711972年代表年)設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配計(jì)算以縮放倍比K乘以各自代表年逐月徑流，即設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配表1-3 某站以年水量控制，同倍比縮放的設(shè)計(jì)年、月徑流量表年份月 平 均 流 量 Q月 （m3/s）全年（m3/s）345678910111212平均總量64659.9112.512.934.66.95.5523.271.621.170.993.067.8794.47 P=90%設(shè)計(jì)枯水年8.05 10.15 10.47 28.09 5.60 4.51 1.62 2.66 1.32 0.95 0.80 2.48 6.39 76.70 71725.086.124.

10、322.83.43.454.922.791.761.32.238.767.2486.89 P=90%設(shè)計(jì)枯水年4.12 4.95 19.73 18.51 2.76 2.80 3.99 2.27 1.43 1.06 1.81 7.11 5.88 70.55 二、掌握考慮歷史特大洪水的設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法1 獨(dú)立樣本法11 點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)曲線采用獨(dú)立樣本法處理歷史特大洪水，原始數(shù)據(jù)處理拷貝原始數(shù)據(jù)到Excle中，并將其進(jìn)行按流量由大到小排序，實(shí)測(cè)系列的經(jīng)驗(yàn)頻率按連續(xù)系列的經(jīng)驗(yàn)頻率公式P=m/(n+1)*100%算出經(jīng)驗(yàn)頻率，特大洪水系列的經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式為P=M/(N+1)，如圖2-1：表2-1年份

11、流量Q(m3/s)序號(hào)Pm19101160011.54 19241000023.08 1966800034.62 1959778046.15 1933768057.69 Sum450601966800014.00 1959778028.00 19636980312.00 19586780416.00 19726640520.00 19675840624.00 19735800728.00 19625420832.00 19535290936.00 195552501040.00 196152001144.00 196952001248.00 197148601352.00 1964462014

12、56.00 195245201560.00 196843801664.00 195040101768.00 197038801872.00 195736201976.00 195435002080.00 196534402184.00 195631882288.00 195129402392.00 196025902496.00 2 按無偏估計(jì)公式計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù) 1）統(tǒng)計(jì)自最遠(yuǎn)調(diào)查年份至今的年數(shù)N=64 實(shí)測(cè)系列的年數(shù)n=24 在歷史調(diào)查期N年中的特大洪水項(xiàng)a=5 發(fā)生在n年實(shí)測(cè)系列的特大洪水項(xiàng)l=2年最大洪峰流量的均值 Xa=Xj+(N-a)/(n-l)Xi/N m3/s 2) 變差系數(shù) Cv

13、=【(Xj-Xa)2+(N-a)*(Xi-Xa)2/(n-l)】/(N+1)/Xa =0.34 均值x5059.84 Cv0.34 3. 選取理論頻率曲線圖2-1 某站洪峰流量頻率曲線（獨(dú)立）表2-2 獨(dú)立樣本法配線表頻率p（%）第一次配線第二次配線第二次配線Q=5059.84Q=5059.84Q=5059.84Cv=0.35Cv=0.4Cv=0.45Cs=3Cv=1.05Cs=3Cv=1.2Cs=3Cv=1.35pQppQppQp0.016.07115811.23 6.41318039.33 6.9820952.790.025.63515039.10 5.93717075.94 6.4371

14、9716.420.055.05114004.87 5.30115788.72 5.71518072.480.14.60213209.72 4.81514805.09 5.16416817.890.24.14712403.94 4.32313809.31 4.6115556.470.53.53211314.81 3.66112469.46 3.86913869.2713.05510470.07 3.14911433.21 3.30112575.9722.5649600.54 2.62610374.69 2.72511264.4632.2689076.34 2.3139741.20 2.38210

15、483.4851.8868399.84 1.918925.55 1.9459488.461101.3417434.67 1.3417773.94 1.3358099.536200.7526391.59 0.7336543.38 0.6986649.133250.5476028.54 0.5246120.38 0.4846161.871300.3735720.40 0.3485764.17 0.3045752.024400.0795199.74 0.0535167.11 0.015082.60750-0.1724755.24 -0.1954665.17 -0.2334529.31460-0.44

16、351.46 -0.4184213.83 -0.4454046.60570-0.6213960.08 -0.6293786.78 -0.6393604.88275-0.7333761.74 -0.7353572.25 -0.7343388.57480-0.853554.54 -0.8443351.64 -0.8293172.26590-1.1183079.92 -1.0862861.84 -1.032714.60395-1.2992759.38 -1.2432544.09 -1.152441.37297-1.3982584.06 -1.3272374.08 -1.2082309.3199-1.

17、5532309.56 -1.4492127.16 -1.2872129.43399.5-1.6222187.37 -1.5012021.91 -1.3162063.40299.9-1.7311994.34 -1.5771868.09 -1.3531979.156 1）如圖2-1所示；Xa=5059.84 m3/s，取Cv=0.35，并假定Cs=3Cv=1.05，查離勢(shì)系數(shù)表得出相應(yīng)于不同頻率P的p值，在得出相應(yīng)的Qp=Xp*(1+Cv*p)值填入表2-2中Qp值中。理論頻率曲線1為藍(lán)色曲線，曲線的中部于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)配合較好，而理論頻率曲線的頭部位于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)的下方而尾部又位于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)的上

18、方。2）改變參數(shù)，重新配線。增大Cv值，隨著Cv的增大，頻率曲線的偏離程度也隨之增大，顯得越來越陡?，F(xiàn)取Cv=0.4 Cs=3Cv=1.2。再次計(jì)算理論頻率曲線，得到紅色的第二條理論頻率曲線。3）現(xiàn)取Cv=0.45 Cs=3Cv=1.35。再次計(jì)算理論頻率曲線，得到綠色的第三條理論頻率曲線,使曲線盡量靠近歷史特大洪水的點(diǎn)。由于經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)頻率據(jù)配合較好，即作為采用的理論頻率曲線。 4）以上參數(shù)即為所求，200年一遇洪峰流量即為13869.27 (m3/s)。 2 統(tǒng)一樣本法21 點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)曲線采用獨(dú)立樣本法處理歷史特大洪水，原始數(shù)據(jù)處理拷貝原始數(shù)據(jù)到Excle中，并將其進(jìn)行按流量由大到小排序，并

19、計(jì)算出經(jīng)驗(yàn)頻率。表2-3 同一樣本法求算流量資料年份流量Q(m3/s)序號(hào)PmPm%Q-Qa(Q-Qa)219101160010.01538 1.538 6540 42773718 19241000020.03077 3.077 4940 24405200 1966800030.04615 4.615 2940 8644552 1959778040.06154 6.154 2720 7399281 1933768050.07692 7.692 2620 6865249 總和4506019761 90088000 1963698030.11706 11.706 1920 3687022 1958

20、678040.15719 15.719 1720 2958957 1972664050.19732 19.732 1580 2496912 1967584060.23746 23.746 780 608653 1973580070.27759 27.759 740 547840 1962542080.31773 31.773 360 129717 1953529090.35786 35.786 230 52975 19555250100.39799 39.799 190 36162 19615200110.43813 43.813 140 19645 19695200120.47826 47.

21、826 140 19645 19714860130.51839 51.839 -200 39935 19644620140.55853 55.853 -440 193458 19524520150.59866 59.866 -540 291425 19684380160.63880 63.880 -680 462180 19504010170.67893 67.893 -1050 1102160 19703880180.71906 71.906 -1180 1392018 19573620190.75920 75.920 -1440 2073134 19543500200.79933 79.9

22、33 -1560 2433095 19653440210.83946 83.946 -1620 2623875 19563188220.87960 87.960 -1872 3503778 19512940230.91973 91.973 -2120 4493713 19602590240.95987 95.987 -2470 6100100 總和1039482.2 按無偏估計(jì)公式計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)1） 統(tǒng)一樣本法中，實(shí)測(cè)系列的經(jīng)驗(yàn)頻率按連續(xù)系列的經(jīng)驗(yàn)頻率公式:P=PMa+（1PMa）*（m-l）/(n-l+1)*100%算出經(jīng)驗(yàn)頻率，特大洪水系列的經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式為P=M/(N+1)， 如圖上表2

23、-3：其中：實(shí)測(cè)系列的年數(shù)n=24 在歷史調(diào)查期N年中的特大洪水項(xiàng)a=5 發(fā)生在n年實(shí)測(cè)系列的特大洪水項(xiàng)l=2年最大洪峰流量的均值 Xa=Xj+(N-a)/(n-l)Xi/N m3/s 2) 變差系數(shù) Cv=【(Xj-Xa)2+(N-a)*(Xi-Xa)2/(n-l)】/(N+1)/Xa =0.34 均值x5059.84 Cv0.34 與獨(dú)立樣本法的計(jì)算方法一樣。2.3 選取理論頻率曲線圖2-2 某站洪峰流量頻率曲線（統(tǒng)一）表2-4 同一樣本法配線表頻率p（%）第一次配線第二次配線Q=5059.84Q=5059.84Cv=0.35Cv=0.45Cs=2Cv=0.7Cs=3Cv=1.35pQpp

24、Qp0.015.27414399.796.75320435.930.024.92813787.056.23719261.030.054.46212961.795.5517696.780.14.112320.715.02516501.40.23.7311665.464.49615296.90.53.22310767.593.78713682.5612.82410060.983.24112439.3622.4079322.4992.68611175.6632.1538872.6792.35610424.2851.8198281.1841.9329458.861101.3337420.5061.33

25、88106.367200.796458.8830.7126681.01250.5966115.320.56198.302300.4295819.5730.3225793.00950-0.1164854.409-0.2184563.46860-0.3564429.382-0.4344071.65270-0.5964004.356-0.6363611.71275-0.7223781.217-0.7353386.29780-0.8573542.14-0.8353158.60490-1.1832964.812-1.0532662.23495-1.4232539.786-1.1872357.12697-

26、1.5662286.541-1.2552202.29599-1.8061861.514-1.351985.98699.5-1.9261649.001-1.3871901.7499.9-2.1411268.248-1.4371787.8941）如圖2-1所示；Xa=5059.84 m3/s，取Cv=0.35，并假定Cs=2Cv=0.7，查離勢(shì)系數(shù)表得出相應(yīng)于不同頻率P的p值，在得出相應(yīng)的Qp=Xp*(1+Cv*p)值填入表2-4中Qp值中。理論頻率曲線1為藍(lán)色曲線，曲線的中部于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)配合較好，而理論頻率曲線的頭部位于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)的下方而尾部又位于經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)的上方。2）改變參數(shù)，重新配線。

27、增大Cv值，隨著Cv的增大，頻率曲線的偏離程度也隨之增大，顯得越來越陡?，F(xiàn)取Cv=0.45 Cs=3Cv=1.35。再次計(jì)算理論頻率曲線，得到紅色的第二條理論頻率曲線，使得曲線盡量靠近歷史特大洪水的點(diǎn)。由于經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)頻率據(jù)配合較好，即作為采用的理論頻率曲線。4）以上參數(shù)即為所求，200年一遇洪峰流量即為17696.78 (m3/s)。三 、設(shè)計(jì)洪水過程線的計(jì)算方法1 同頻率放大法 1.1 資料分析 將某測(cè)站時(shí)段流量觀測(cè)值輸入excel中，并計(jì)算日觀測(cè)流量。 月 日 時(shí)典型洪水Q （m3/s）日流量Q （m3/s） 8 4 82689168.00 8 4 20375 8 5 8 51036675 8

28、 5 20915 8 6 2178063468 8 6 84900 8 6 143150 8 6 202583 8 7 2186021414 8 7 81070 8 7 20 885 8 8 872913752 8 8 20576 8 9 84118718 8 9 20365 8 10 83126054 8 10 20236 8 11 822554001.2 將日流量數(shù)據(jù)進(jìn)行降序排列，挑選出最大1日洪量，最大3日洪量、最大7日洪量。如下圖所示：序號(hào)時(shí)間日流量最大1日洪量最大3日洪量最大7日洪量18 6634686346828 5366753667538 7214142141412155748

29、813752137527184158 4916891684433468 9871887183163878 1060546054239401592491.3 由已知的設(shè)計(jì)值的洪峰流量Qmp和不同時(shí)段的（一天，三天，七天）的最大洪量W1p、W3p、W7p，并求出典型洪水過程線的相應(yīng)峰值QmD，和不同時(shí)段的洪量W1D、W3D、W7D。洪峰Q （m3/s）洪峰Q （m3/s）Qm，p10245Qm，D4900W1d,p114000W1d,D63468W3d,p226800W3d,D121557W7d,p348720W7d,D159249然后按洪峰、最大一天洪量、最大三天洪量、最大七天洪量的順序，采用以

30、下不同倍比值分別進(jìn)行放大。洪峰放大倍比 RQm=Qmp/QMd最大一天洪量放大倍比 R1= W1p/ W1d,D最大三天洪量放大倍比 R3= （W3p- W1p ）/ （W3d,D- W1d,D）最大七天洪量放大倍比 R7= （W7p- W3p ）/ （W7d,D- W7d,D）同頻率放大洪峰放大倍比Rq=Qp/Qd2.09 最大1日放大倍比R1= W1p/ W1d,D1.80 最大3日放大倍比R3=（W3p- W1p ）/ （W3d,D- W1d,D）1.94 最大7日放大倍比R7=（W7p- W3p ）/ （W7d,D- W7d,D）3.23 1.4 將典型洪水過程線的洪峰和不同時(shí)段的洪量乘以相應(yīng)的放大倍比值，得到放大的設(shè)計(jì)洪水過程線。如下表所示： 月 日 時(shí)典型洪水Q （m3/s）天數(shù)洪峰放大倍比不同倍比最大1