水文分析與計算知識重點

1、水文分析與計算第二章 洪峰和時段洪量頻率分析水文過程的隨機特性描述洪水資料的分析和處理歷史洪水的調(diào)查和考證設計成果的合理性分析抽樣誤差和安全修正值第3章 防洪安全設計和設計洪水防洪水文設計概念設計頻率（標準）與設計洪水概念設計洪水過程線設計洪水的地區(qū)組成入庫設計洪水和分期設計洪水第4章 設計暴雨分析計算暴雨特性分析點暴雨頻率計算面暴雨量頻率計算設計暴雨時空分布計算由設計暴雨推求設計洪水第5章 小流域設計洪水計算小流域設計洪水計算特點、方法小流域設計暴雨推理公式推求設計洪水水科院推理公式設計洪水過程線地區(qū)經(jīng)驗法推求設計洪水第6章 可能最大暴雨/洪水（PMP/PMF）計算概述可降水量計算PMP推求

2、短歷時PMPPMP等值線圖應用 第7章 設計年徑流及其分配概述年徑流的影響因素分析設計年徑流計算的一般方法缺乏資料時設計年徑流計算設計枯水徑流計算負偏（Cs<0）分布的頻率計算第二章 洪峰和時段洪量頻率分析1.洪水資料的分析處理：洪水資料的選樣洪水資料的審查洪水資料的插補延長洪水資料代表性分析方法。（一）洪水資料的選樣：（1）年最大值法：每年選取一個最大值，n年資料可選出 n項年極值，包括洪峰流量和各種時段的洪量。（2）年多次法：每年選取最大的k項，則由n年資料可選出n*k項樣本系列，k對各年取固定不變，如k=3、5等。 （3）超定量法：選定洪峰流量和時段洪量的閥值Qmo、Wto，超過該

3、閥值的洪水特征均選作為樣本，每年選出的樣本數(shù)目是變動的。 （4）超大值法：將n年資料看作一連續(xù)過程，從中選出最大的n項。（相當于以第n項洪水為閥值的超定量法）對一般水利工程：采用年最大取樣；對城市雨洪排水和工礦排洪工程：年多次法。（二）洪水資料的審查（“三性審查”）（1） 可靠性分析：主要審查由于人為或天然原因的造成的資料錯誤或時空不合理現(xiàn)象。審查的具體內(nèi)容一般包括： 1）水位資料的審查：了解水位基準面的情況，水尺零點高程有無變化，檢查施測斷面有無變動。 2）檢查流量測驗情況：檢查測驗方法、儀器等情況 。如斷面布設是否合理、浮標測流系數(shù)是否合理、水位流量關(guān)系有無問題，特別是水位流量關(guān)系曲線的延

4、長部分是否合理。 3）檢查上下游河岸整治、潰堤、分洪、改道、堵口等情況及人類活動的情況。（2）一致性分析：樣本是否來自同一總體。 不一致原因： 1）上游修建水庫蓄水，改變原天然洪水、徑流過程； 2）大洪水情況下分洪或發(fā)生決口、潰堤； 3）氣候變化、下墊面覆被/土地利用變化。 分析方法：水量平衡原理修正、相關(guān)關(guān)系修正、水文模型修正。（3） 代表性分析：代表性是指樣本與總體接近的程度。 其他條件相同時，樣本容量越小，抽樣誤差愈大；提高樣本代表性的主要途徑是增加樣本長度；方法：歷史洪水調(diào)查、插補延長、古洪水探測。（3） 洪水資料的插補延長（1）根據(jù)上下游測站的洪水特征值進行插補延長（2）利用本站峰量

5、關(guān)系進行插補延長（3）利用降雨徑流關(guān)系進行插補延長（4）根據(jù)相鄰河流測站的洪水特征值進行延長注意事項： 1）參證站和設計站在成因上有密切的聯(lián)系，參證站具有充分長的資料，兩站有一段相當長的平行觀測資料 2）插補系列的項數(shù)一般不宜超過實測項數(shù)n，最好不超過n/23）外延不宜太遠：對洪水，一般不超過實測資料的304）相關(guān)密切, 02.洪水調(diào)查的意義：（1）增加樣本容量，提高代表性。；（2）代表性愈好，抽樣誤差愈?。唬?）只有增加信息量，犯取偽、棄真兩類錯誤的概率才能同時減小。3.不連序系列的經(jīng)驗頻率計算：（1）分別處理法（分開處理法）：對各自系列分別采用期望值公式計算各自樣本的經(jīng)驗頻率。（2）統(tǒng)一處

6、理法：歷史洪水+實測資料(包括其中的大洪水）作為一個樣本統(tǒng)一在N中計算。 1）為首的a項大洪水的經(jīng)驗頻率:, 2）實測系列中項的經(jīng)驗頻率： 注意：分別（開）處理法 、統(tǒng)一處理法對適線法估計參數(shù)影響不大。（因?qū)Υ蠛樗挠嬎銉煞N方法是一樣的）；分別（開）處理法可能出現(xiàn)“重疊現(xiàn)象”4. 矩法的原理：用樣本的矩估計相應總體的矩。（1）連續(xù)樣本：（2） 水文中不連序樣本的矩法：5. 適線法：適線法是我國目前生產(chǎn)上一致采用的方法，也是洪水規(guī)范規(guī)定的方法。（1）經(jīng)驗適線法步驟： 樣本由大到小排列，計算各項經(jīng)驗頻率 ，得經(jīng)驗點據(jù) 在機率圖上（海森機率格紙）點繪經(jīng)驗點據(jù)假設一套參數(shù)初值 一般以矩法估計的參數(shù)為初

7、值根據(jù)這套參數(shù)計算不同頻率p下的相應設計值Qp,得到所謂的理論點據(jù)（p,Qp）；，并根據(jù)理論點據(jù)繪出頻率曲線（理論頻率曲線）判斷理論曲線與經(jīng)驗點據(jù)擬合是否理想。如果不理想，再重新假設一套參數(shù)，重復 ，直到滿意為止。（2）參數(shù)對曲線形狀的影響： Cv、Cs相同的情況下，EX增加曲線整體上移； EX、 Cs相同的情況下，Cv愈大曲線愈陡； EX、Cv相同的情況下，Cs愈大曲線上端愈彎曲下端愈平緩；（3）經(jīng)驗適線法的特點：方法直觀、靈活、可以反映設計人員對資料的經(jīng)驗；因人而異，成果不唯一。 我國設計洪水計算規(guī)范規(guī)定:“適線時，應盡量照顧點群的趨勢，使曲線通過點群中心。如點據(jù)缺乏規(guī)律，可側(cè)重考慮上部和

8、中部的點據(jù)，并使曲線盡量靠近精度較高的點據(jù)。對于特大洪水，應當分析它們可能的誤差范圍，不宜機械地通過特大洪水而使頻率曲線脫離點群?！?. 本站的統(tǒng)計參數(shù)Cv的對比分析:（1）對于調(diào)蓄作用小而連續(xù)暴雨少的河流，Cv隨歷時的增加而減小。 Qm的Cv也大于WT的Cv。（2）對于調(diào)蓄作用大且連續(xù)暴雨次數(shù)多的河流，隨歷時的增加Cv反而增大，至T達到某一歷時時Cv達到最大值，然后再逐漸減小，在Cv增加的范圍內(nèi)，Qm的Cv也小于WT的Cv。（3）只有當峰量關(guān)系是直線時，Qm的Cv與WT的Cv才相等。7.安全修正值：Xp估計的不確定性，為安全計，在估計的Xp上加個修正值Xp 在計算中如果考慮了歷史洪水：n=n

9、+(cd)*(N-n) c反映調(diào)查洪水項數(shù)的系數(shù)：一項洪水時，c=0.2；二或三項時，c=0.3； 三項以上時，c=0.4d反映調(diào)查洪水精度的系數(shù)：一般，d=0.2；可靠時，d=0.3；精確時，d=0.48. 水文頻率分析誤差？（1）樣本代表性不足；（2）資料有誤差(歷史洪水調(diào)查的誤差)（可靠性問題）；（3）同總體假設成立？（4）計算方法（如適線法）有誤差 。通過對成果的合理性進行分析，盡可能降低誤差！第三章 防洪安全設計和設計洪水1.風險率代表系統(tǒng)失效的可能性大小，代表災害的自然屬性；損失與社會經(jīng)濟、抗洪能力、管理措施。有關(guān)，代表災害的社會屬性；2.3.防洪設計目標（兩個方面）：工程下游區(qū)防

10、洪安全設計：工程建成后，下游防洪區(qū)未來洪水情勢（防洪斷面的設計洪水）。工程本身防洪安全設計：工程所在地點未來洪水情勢（工程位置的設計洪水）。4. 設計洪水過程線擬定流程：控制時段選擇（控制時段：選擇一個時段tk，按照這個時段設計洪量構(gòu)成的洪水過程來防洪，保證：風險率=設計標準、各種歷時）設計洪峰洪量計算（洪峰、控制時段內(nèi)各種歷時洪量）選典型洪水過程線（原則、選擇：峰高量大峰偏后）典型洪水過程放大（同倍比、同頻率）5.兩種放大方法的比較： 同倍比放大計算簡單，常用于峰量關(guān)系好的河流，特別是長歷時、多峰的洪水過程。適用于洪峰或時段洪量控制的水工建筑物。（如堤防、分洪區(qū)） 同頻率放大：典型洪水作用較

11、小，常用于峰量關(guān)系不夠好，峰型差別大的河流。適用于有調(diào)洪作用的水工建筑物。（如水庫）6. 地區(qū)組成法：（1） 相關(guān)法：反映平均情況 一般用于設計斷面以上各地區(qū)洪水組成比例較為穩(wěn)定的情況（2） 典型地區(qū)組成同倍比放大法：反映實測最可能情況 適用于洪水地區(qū)組成較復雜的情況（3） 同頻率地區(qū)組成法：偏于安全情況 側(cè)重于安全的方法：保證關(guān)鍵區(qū)域達到設計標準7. 入庫洪水與壩址洪水產(chǎn)生條件差異：（1） 產(chǎn)流條件改變：庫面由陸面產(chǎn)流變?yōu)閹烀嬷苯映屑{降水，入庫洪水洪量增大。（2） 匯流時間縮短：（3）原河槽調(diào)蓄能力喪失：洄水末端到壩址處由原河邊變?yōu)閹靺^(qū)河邊，調(diào)蓄能力喪失了。差異：洪峰增高，峰時提前，歷時變短

12、。影響差別的因素：水庫庫型，蓄水深度，洄水長度，庫區(qū)面積，暴雨中心位置。河道型水庫：差別??； 湖泊型：差別大。8. 入庫設計洪水的推求：（1） 合成流量法（2） 水量平衡法（3） 峰量關(guān)系法（4） 馬斯京根法 9.分期設計洪水：都需要一年中分幾個時期，分期取年最大值,進行各分期設計洪水計算。分期設計洪水計算方法： 分期取樣（一般是在規(guī)定時段內(nèi)按年最大值法選擇） 頻率計算及合理性分析第七章 設計年徑流及其分配1.在一個年度內(nèi)，通過河流出口斷面的水量，叫做該斷面以上流域的年徑流量。2.目前我國設計年經(jīng)流計算中仍然假定年徑流系列：獨立隨機同分布3.設計年徑流計算步驟：（1）選定設計保證率p；（2）推

13、求指定p的年徑流總量或某時段總量Qp；（3）選典型年徑流過程（逐月過程），根據(jù)Qp進行年內(nèi)分配，得到設計年月徑流過程Qp(t)。 （年總量或某個時段總量控制同倍比法；多時段總量控制同頻率法）4.大水體對年徑流年際間的過度變化起著制約作用。CV（無水體）CV（有水體）5.相關(guān)展延的注意事項：（1）參證站和設計站在成因上有密切的聯(lián)系，參證站具有充分長的資料，兩站有一段相當長的平行觀測資料 （2）避免輾轉(zhuǎn)相關(guān)(虛假相關(guān))（3）假相關(guān)問題：研究相關(guān)時，必須直接建立原始變量間的相關(guān)（4）外延幅度問題：離開均值越遠，插補展延誤差越大；外延的幅度一般不超過50， 即0.5*(XmaxXmin )（5）插補的

14、項數(shù)問題：要求：n插補n實測 或 n插補n實測/26.設計代表年的年內(nèi)分配計算：（1）控制時段的選擇：灌溉工程：選作物需水期,如整個需水期：410月（主要需水期：79月）發(fā)電工程：選枯水期或選整個水文（利）年（2）選典型： 水量相近原則：水量相近，則可能形成條件相差不會太遠，這樣用典型年分配情況去代表設計情況可能性更大些。 對工程不利原則 灌溉工程：選作物需水季節(jié)來水少的典型 發(fā)電工程：選枯水季長，枯季水少，汛期水相對多的典型 縮放：同倍比或同頻率7. 水文比擬法是將參證流域的某一水文特征量移用到設計流域的一種方法。（1） 選參證流域：氣候及下墊面條件要盡可能相似；有較長的資料，以保證計算誤差小。（2）設計流域年徑流量計算：1）直接移置徑流深（）