水文學第四章

1、第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流n內(nèi) 容： 4.1 概述 4.2 設計年徑流量 4.3 設計年徑流量的年內(nèi)分配 4.4 設計洪水流量和水位 4.5 設計枯水流量和水位n重 點： 洪水資料的選擇、審查和插補延長方法； 特大洪水處理； 不連續(xù)系列及統(tǒng)計參數(shù)確定，頻率計算； 洪峰洪量頻率計算，設計成果的合理性分析n難 點： 設計洪峰流量計算； 特大洪水處理； 不連續(xù)系列統(tǒng)計參數(shù)確定第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流4.1 4.1 概述概述年徑流量：年徑流量：一年內(nèi)通過河流某一斷面的水量，稱為該斷面以上一年內(nèi)通過河流某一斷面的水量，稱為該斷面以上流域的年徑流量。流域的

2、年徑流量。多年平均徑流量：多年平均徑流量：年徑流量的多年平均值。年徑流量的多年平均值。年內(nèi)變化或年內(nèi)分配：年內(nèi)變化或年內(nèi)分配：年徑流量是由洪水期和枯水期的水量所年徑流量是由洪水期和枯水期的水量所組成，這種季節(jié)性的徑流量的交替變化稱為年內(nèi)變化組成，這種季節(jié)性的徑流量的交替變化稱為年內(nèi)變化或年內(nèi)分配?；蚰陜?nèi)分配。洪水徑流：洪水徑流：指河中流量激增，水位猛漲而超出基本河床，具有指河中流量激增，水位猛漲而超出基本河床，具有一定危害性的大水。一般由夏秋季暴雨、大雨、大面一定危害性的大水。一般由夏秋季暴雨、大雨、大面積降雨造成，或春季融雪形成。積降雨造成，或春季融雪形成?？菟畯搅骺菟畯搅? :指地面徑流減

3、少，河槽容蓄的水量枯竭，河水主要靠指地面徑流減少，河槽容蓄的水量枯竭，河水主要靠地下水補給時的河川徑流。特點是：流量小，多發(fā)生地下水補給時的河川徑流。特點是：流量小，多發(fā)生在冬季。在冬季。4.2 4.2 設計年徑流量設計年徑流量 了解了解設計年徑流計算、豐水年、平水年、枯水年、水設計年徑流計算、豐水年、平水年、枯水年、水文比擬法的概念文比擬法的概念。 了解了解具有長期實測資料時、具有長期實測資料時、資料不足情況下以及缺乏資料不足情況下以及缺乏實測資料時實測資料時設計年徑流量的推算設計年徑流量的推算。一、年徑流變化特點和分析方法一、年徑流變化特點和分析方法1 1、基本概念、基本概念設計年徑流計算

4、：設計年徑流計算：在給水工程的規(guī)劃設計中，需求出徑流在給水工程的規(guī)劃設計中，需求出徑流年際變化中相應于某一設計頻率的年、月徑流量，作為年際變化中相應于某一設計頻率的年、月徑流量，作為規(guī)劃設計的依據(jù)，稱為設計年徑流計算。規(guī)劃設計的依據(jù)，稱為設計年徑流計算。第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流豐水年：豐水年：年平均流量較大的年份。年平均流量較大的年份。平水年：平水年：年平均流量接近于多年平均流量的年份。年平均流量接近于多年平均流量的年份。枯水年：枯水年：年平均流量較小的年份。年平均流量較小的年份。2 2、年徑流變化的一些特性：、年徑流變化的一些特性： 1 1）徑流過程不重復）徑流過程

5、不重復 2 2）年際間變化大）年際間變化大3 3）多年變化中有豐水年組和枯水年組交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。）多年變化中有豐水年組和枯水年組交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。 第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流4.2 4.2 設計年徑流量設計年徑流量3、分析方法分析方法：頻率分析法：頻率分析法4.2 4.2 設計年徑流量設計年徑流量二、具有長期實測資料時設計年徑流量的推算？二、具有長期實測資料時設計年徑流量的推算？第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流條件：條件：有有20年以上的實測的徑流量資料。年以上的實測的徑流量資料。推算步驟如下：推算步驟如下：1、資料審查：資料審查：審查實測資料的的可靠性

6、、一致性、代表性。審查實測資料的的可靠性、一致性、代表性。 2、頻率計算：頻率計算：按頻率分析法求得設計年徑流量按頻率分析法求得設計年徑流量。3、成果合理性分析：成果合理性分析：借助于水量平衡原理和地理分布規(guī)律對多借助于水量平衡原理和地理分布規(guī)律對多 年平均年徑流量、年徑流變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)進行合理性評年平均年徑流量、年徑流變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)進行合理性評 價。價。二、資料不足情況下設計年徑流量的推算？二、資料不足情況下設計年徑流量的推算？方法：方法：實測資料只有實測資料只有10年左右時，可利用其它同期實年左右時，可利用其它同期實測水文資料作測水文資料作相關分析相關分析，對徑流量系列進行插補或延

7、，對徑流量系列進行插補或延長。相關分析后年徑流量計算方法同有實測資料情況。長。相關分析后年徑流量計算方法同有實測資料情況。其它水文資料：其它水文資料：A 參證站河川徑流系列參證站河川徑流系列 B 降水系列降水系列 要求：要求：1 符合相關分析的條件符合相關分析的條件 2 參政站資料在參政站資料在20年以上。年以上。4.24.2 設計年徑流量設計年徑流量第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流4.24.2 設計年徑流量設計年徑流量第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流1 1、利用本站水位流量關系展延、利用本站水位流量關系展延2 2、利用利用參證站水位或參證站水位或徑流徑流關

8、系關系展延展延 （1 1）一般先進行圖解分析，點繪相關圖，目估定出平均）一般先進行圖解分析，點繪相關圖，目估定出平均關系圖。求出設計站徑流展延后的關系圖。求出設計站徑流展延后的N N年展延系列，再進行頻年展延系列，再進行頻率分析。率分析。 （2 2）缺少整年的實測資料，或年數(shù)很短，可考慮利用月缺少整年的實測資料，或年數(shù)很短，可考慮利用月徑流之間的關系來展延系列。徑流之間的關系來展延系列。3 3、利用降水資料展延系列利用降水資料展延系列 在氣候濕潤、雨量豐沛的地區(qū)，年徑流量與降雨量的關在氣候濕潤、雨量豐沛的地區(qū)，年徑流量與降雨量的關系密切。在干燥少雨地區(qū)，降雨大部分消耗于蒸發(fā)，年徑流系密切。在干

9、燥少雨地區(qū)，降雨大部分消耗于蒸發(fā)，年徑流系數(shù)很低，則降雨徑流相關關系差。系數(shù)很低，則降雨徑流相關關系差。4.2 4.2 設計年徑流量設計年徑流量三、缺乏實測資料情況下設計年徑流量的推算？三、缺乏實測資料情況下設計年徑流量的推算？第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流常用方法：參數(shù)等值線圖法與水文比擬法常用方法：參數(shù)等值線圖法與水文比擬法1、參數(shù)等值線圖法：、參數(shù)等值線圖法： 等值線：等值線：把數(shù)值相同的點連接起來的線。把數(shù)值相同的點連接起來的線。 等值線圖：等值線圖：將等值線繪制在地圖上，即等值線圖。將等值線繪制在地圖上，即等值線圖。 利用多年平均徑流量利用多年平均徑流量 等值線圖

10、和年徑流量變差系數(shù)等值線圖和年徑流量變差系數(shù) 等等值線圖查算年徑流統(tǒng)計參數(shù)，對多數(shù)情況下可按值線圖查算年徑流統(tǒng)計參數(shù)，對多數(shù)情況下可按 CS = 2CV 計算計算年徑流量，等值線圖可查閱各地區(qū)各大流域的水文手冊。年徑流量，等值線圖可查閱各地區(qū)各大流域的水文手冊。xVC2）變差系數(shù)）變差系數(shù) 等值線圖等值線圖 a、流域大于、流域大于3000 km2時，時， 較準確。較準確。 b、流域面積較小時，小于、流域面積較小時，小于500 km2，由等值線圖所得由等值線圖所得的的 值往往偏大，應進行修正：即用大流域推算或值往往偏大，應進行修正：即用大流域推算或修正小流域的修正小流域的 值。值。4.24.2

11、設計年徑流量設計年徑流量vabavbCRRCVCVCVCVC第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流1）平均年徑流深）平均年徑流深 等值線圖等值線圖 a、流域面積較小而等值線分布均勻時，平均年徑流深、流域面積較小而等值線分布均勻時，平均年徑流深可根據(jù)流域面積形心附近的兩條等值線的數(shù)值，用可根據(jù)流域面積形心附近的兩條等值線的數(shù)值，用內(nèi)內(nèi)插法插法算出形心處的多年平均徑流深。算出形心處的多年平均徑流深。b、流域面積大，有多條等值線穿過，而且等值線分布、流域面積大，有多條等值線穿過，而且等值線分布不均勻時，可用不均勻時，可用面積加權法面積加權法推求多年平均徑流深。推求多年平均徑流深。4.2

12、4.2 設計年徑流量設計年徑流量FfRffffRfRfRRiinnn212211第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流4.2 4.2 設計年徑流量設計年徑流量第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流 1）直接移用徑流深）直接移用徑流深 參證流域與設計流域降雨量基本相等，流域面積參證流域與設計流域降雨量基本相等，流域面積相差小于相差小于15%，可直接移用徑流深度，可直接移用徑流深度R值。值。2、水文比擬法：利用參證流域的水文資料推算設計流、水文比擬法：利用參證流域的水文資料推算設計流域參數(shù)的一種方法。域參數(shù)的一種方法。 關鍵：關鍵：選擇合適的參證流域：有較長的實測資料；選擇

13、合適的參證流域：有較長的實測資料；其氣候條件、流域的下墊面情況應十分相似；流域面其氣候條件、流域的下墊面情況應十分相似；流域面積也應相差不大。積也應相差不大。 2、用降雨量修正、用降雨量修正 兩流域降雨情況不一樣時，不能直接用徑流深，兩流域降雨情況不一樣時，不能直接用徑流深，可可假定兩流域的徑流系數(shù)相等（徑流深度假定兩流域的徑流系數(shù)相等（徑流深度/降雨量），即：降雨量），即： Ps，Rs Pc，Rc3、移用參證流域的年降雨徑流相關圖、移用參證流域的年降雨徑流相關圖4、移用參證流域的次降雨徑流相關圖、移用參證流域的次降雨徑流相關圖ccssccssRPPRPRPR與年徑流深參證流域的年降雨量yxc

14、c與年徑流深設計流域的年降雨量yxss4.2 4.2 設計年徑流量設計年徑流量第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流 設計年徑流量：設計年徑流量： 1 具有長期實測資料時設計年徑流量的推算？具有長期實測資料時設計年徑流量的推算？ 資料審查、頻率計算、成果分析資料審查、頻率計算、成果分析 2 資料不足情況下設計年徑流量的推算？資料不足情況下設計年徑流量的推算？ 相關分析相關分析 3 缺乏實測資料時設計年徑流量的推算？缺乏實測資料時設計年徑流量的推算？ 等值線圖、水文比擬法等值線圖、水文比擬法 掌握掌握徑流年內(nèi)分配的表示方式、徑流年內(nèi)分配的表示方式、有長期實測有長期實測徑流徑流資料資料

15、時、時、缺乏實測徑流資料時缺乏實測徑流資料時設計年徑流量年內(nèi)分配的確定，設計年徑流量年內(nèi)分配的確定，了解并掌握日了解并掌握日流量（或水位）歷時曲線的繪制和應用？流量（或水位）歷時曲線的繪制和應用？4.3 4.3 設計年徑流量的年內(nèi)分配設計年徑流量的年內(nèi)分配第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流一、徑流的年內(nèi)分配徑流的年內(nèi)分配 分配不均，分配不均，需進行徑流調(diào)節(jié)需進行徑流調(diào)節(jié)兩種表示方式：兩種表示方式：1 1、流量（或水位）過程線（主要形式流量（或水位）過程線（主要形式）：）：一年內(nèi)徑流隨時一年內(nèi)徑流隨時間的變化過程。逐月（或旬、日間的變化過程。逐月（或旬、日）表示。表示。2 2、流

16、量（或水位）歷時曲線：流量（或水位）歷時曲線：年內(nèi)大于或等于某個值的徑年內(nèi)大于或等于某個值的徑流量出現(xiàn)時間占全年的百分比。流量出現(xiàn)時間占全年的百分比。4.3 4.3 設計年徑流量的年內(nèi)分配設計年徑流量的年內(nèi)分配第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流二、有長期實測徑流資料時設計年徑流量年內(nèi)分配的確定？有長期實測徑流資料時設計年徑流量年內(nèi)分配的確定？1 1、代表年法：、代表年法：推求設計年流量的年內(nèi)分配，是從實測資料中推求設計年流量的年內(nèi)分配，是從實測資料中選取某一年的徑流分配作為模型，設計年流量年內(nèi)分配即按選取某一年的徑流分配作為模型，設計年流量年內(nèi)分配即按此模型計算，稱為代表年法。

17、此模型計算，稱為代表年法。2 2、縮放倍比：、縮放倍比：設計年徑流量與代表年徑流量的比值設計年徑流量與代表年徑流量的比值K K，稱為稱為縮放倍比縮放倍比3、選取枯水年為代表年應滿足的條件：、選取枯水年為代表年應滿足的條件：1） 年徑流量與設計年徑流量相近。年徑流量與設計年徑流量相近。2 ）對工程最不利（枯水期長、）對工程最不利（枯水期長、枯水枯水流量小、年內(nèi)分流量小、年內(nèi)分配不均勻配不均勻）。）。4.3 4.3 設計年徑流量的年內(nèi)分配設計年徑流量的年內(nèi)分配第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流代年年年,QQKP2對三個年份進行分析比較后，認為對三個年份進行分析比較后，認為19641

18、965年選為代表年選為代表年比較合適年比較合適。3計算縮放倍比計算縮放倍比K：4將代表年的各月平均流量乘以將代表年的各月平均流量乘以K，即得設計年內(nèi)各月的平，即得設計年內(nèi)各月的平均均流量流量。例例：根據(jù)某測站根據(jù)某測站18年年平均流量資料推求出年年平均流量資料推求出P90的設計的設計年平均流量為年平均流量為6.82m3/s試求其以月平均流量表示的年內(nèi)分配試求其以月平均流量表示的年內(nèi)分配(按水文年按水文年)。 1在實在實測測資料中選出與設計年平均流量相近的資料中選出與設計年平均流量相近的1959一一1960、19641965、19711972三年作為代表年選擇的對象，它們的三年作為代表年選擇的對

19、象，它們的年平均流量分別為年平均流量分別為7.77，7.87和和7.24m3/s。4.3 4.3 設計年徑流量的年內(nèi)分配設計年徑流量的年內(nèi)分配第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流三、三、缺乏實測徑流資料時設計年徑流量年內(nèi)分配的確定？缺乏實測徑流資料時設計年徑流量年內(nèi)分配的確定？ 一般采用水文比擬法，直接移用參證流域典型年的年一般采用水文比擬法，直接移用參證流域典型年的年內(nèi)內(nèi)分配比例，用以推求本站設計年徑流量的年內(nèi)分配。分配比例，用以推求本站設計年徑流量的年內(nèi)分配。 參證流域條件：影響徑流年內(nèi)分配條件相似；有長期參證流域條件：影響徑流年內(nèi)分配條件相似；有長期實實測徑流資料。測徑流資

20、料。四、日流量（或水位）歷時曲線的繪制和應用？四、日流量（或水位）歷時曲線的繪制和應用？ 1 1、將代表枯水年的日平均流量按遞減次序排列，分組、將代表枯水年的日平均流量按遞減次序排列，分組統(tǒng)計各組流量出現(xiàn)的天數(shù)，以及大于等于各組下限流量的統(tǒng)計各組流量出現(xiàn)的天數(shù)，以及大于等于各組下限流量的累積天數(shù)。累積天數(shù)。 2 2、設計大于等于各組下限流量的累積天數(shù)占全年天數(shù)、設計大于等于各組下限流量的累積天數(shù)占全年天數(shù)的百分比（保證率）。的百分比（保證率）。 3 3、以縱坐標表示流量（水位），橫坐標表示百分比，、以縱坐標表示流量（水位），橫坐標表示百分比，將各組下限流量值及相應的百分比點繪于坐標中，過點群將

21、各組下限流量值及相應的百分比點繪于坐標中，過點群中心畫一條曲線，這就是流量（水位）歷時曲線。中心畫一條曲線，這就是流量（水位）歷時曲線。4.3 4.3 設計年徑流量的年內(nèi)分配設計年徑流量的年內(nèi)分配第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流 了解設計洪水的意義及推算方法；了解設計洪水的意義及推算方法；掌握洪水選樣方法和特大掌握洪水選樣方法和特大洪水資料的處理；掌握特大洪水資料加入系列后，統(tǒng)計參數(shù)的洪水資料的處理；掌握特大洪水資料加入系列后，統(tǒng)計參數(shù)的計算計算; ; 熟悉目估適線法進行洪水頻率分析的過程、注意問題。熟悉目估適線法進行洪水頻率分析的過程、注意問題。一、一、洪水及設計洪水洪水及

22、設計洪水1 1、概念、概念1 1）洪水：流域內(nèi)的暴雨或大面積的降雨產(chǎn)生的大量地面水）洪水：流域內(nèi)的暴雨或大面積的降雨產(chǎn)生的大量地面水 流，在短期內(nèi)匯入河槽，使河中流量驟增，水位猛流，在短期內(nèi)匯入河槽，使河中流量驟增，水位猛 漲河槽水流呈波狀下瀉，這種徑流稱為洪水。漲河槽水流呈波狀下瀉，這種徑流稱為洪水。2 2）設計洪水：根據(jù)工程設計規(guī)模，從安全經(jīng)濟考慮，在修建）設計洪水：根據(jù)工程設計規(guī)模，從安全經(jīng)濟考慮，在修建 使用期間需要抗御某一量度的洪水。是一種使用期間需要抗御某一量度的洪水。是一種“模式洪模式洪 水水”或或“概化洪水概化洪水”。4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位第四章第

23、四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流2 2、洪水三要素、洪水三要素：洪峰流量洪峰流量Qm（m3/s）：一次洪水一次洪水 的流量最大值。的流量最大值。洪水過程線：洪水過程線：一次洪水的過程由一次洪水的過程由 ABCABC曲線表示，稱為洪水過程線。曲線表示，稱為洪水過程線。 一般情況下，一般情況下，t2t1。T= t1+t2 ， 稱為洪水歷時。稱為洪水歷時。洪水總量洪水總量 W（m3）：ABCABC曲線與曲線與A A，C C兩點的時間橫軸所包圍兩點的時間橫軸所包圍的的 面積是一次洪水的總水量，稱為洪水總量。面積是一次洪水的總水量，稱為洪水總量。4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和

24、水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流二、二、推求設計洪水的方法推求設計洪水的方法 由流量資料推求：由流量資料推求： 本節(jié)主要講述內(nèi)容。本節(jié)主要講述內(nèi)容。 由暴雨資料推求：由暴雨資料推求： 第六章講述。第六章講述。 由經(jīng)驗公式推求：由經(jīng)驗公式推求： 第六章第六章6.56.5節(jié)內(nèi)容。節(jié)內(nèi)容。 由水文氣象資料推求：由水文氣象資料推求：第五章第五章5.5節(jié)內(nèi)容。節(jié)內(nèi)容。三、設計洪水標準三、設計洪水標準 設計洪水之前，必須確定工程建筑物的防洪標準。防洪設設計洪水之前，必須確定工程建筑物

25、的防洪標準。防洪設計標準分為計標準分為2 2類：一確保水工建筑物安全的防洪設計標準，二類：一確保水工建筑物安全的防洪設計標準，二保障防護對象避免一定洪水威脅的防洪設計標準。保障防護對象避免一定洪水威脅的防洪設計標準。四、四、 洪水資料的審查洪水資料的審查：可靠性、一致性、代表性可靠性、一致性、代表性4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流五、五、洪水資料的插補延長洪水資料的插補延長（實測資料較短或有缺（實測資料較短或有缺測測年份）年份） 利用上下游或鄰近流域站的資料利用上下游或鄰近流域站的資料 利用洪峰洪量關系延補利用洪峰洪量關系延

26、補 利用本流域暴雨徑流關系進行插補延長利用本流域暴雨徑流關系進行插補延長對洪峰資料進行插補延長應注意的問題：對洪峰資料進行插補延長應注意的問題：a a 延長年數(shù)延長年數(shù) 實測年數(shù)實測年數(shù)b b 進行相關分析時，至少有進行相關分析時，至少有1010年資料，即年資料，即1010組同步觀測數(shù)據(jù)。組同步觀測數(shù)據(jù)。 c c 相關分析時各點據(jù)與回歸線的相對誤差相關分析時各點據(jù)與回歸線的相對誤差 20% 20%，否則不采用。，否則不采用。 d d 曲線延長幅度不宜超過實測資料變幅的曲線延長幅度不宜超過實測資料變幅的50%50%，相關曲線轉彎處，相關曲線轉彎處要要 有實測點。有實測點。4.4 4.4 設計洪水

27、流量和水位設計洪水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流六、六、 洪水資料選樣洪水資料選樣1 1、洪水資料的選樣：根據(jù)工程設計的要求確定選用哪些洪水的、洪水資料的選樣：根據(jù)工程設計的要求確定選用哪些洪水的 數(shù)字特征作為分析研究的對象，以及如何在連續(xù)的洪水過程數(shù)字特征作為分析研究的對象，以及如何在連續(xù)的洪水過程 中選取這些數(shù)字特征。中選取這些數(shù)字特征。2 2、選樣方法：、選樣方法： 1 1）年最大值法：年最大值法：每年只選取最大的一個瞬時洪峰流量組成樣本每年只選取最大的一個瞬時洪峰流量組成樣本 系列。系列。 n n年得年得n n項項 2)2)超大值法：將超大值法：將n n年

28、實測的洪峰流量按大到小排列，取前年實測的洪峰流量按大到小排列，取前S S項作為項作為 樣本系列，若平均每年得樣本系列，若平均每年得m m0 0個樣本，個樣本，一般為一般為35。則樣本總則樣本總 數(shù)為數(shù)為S=mS=m0 0n n，S S視需要而定。視需要而定。 3)3)超定量法：先規(guī)定一定值作為標準值，凡實測洪峰流量大于此超定量法：先規(guī)定一定值作為標準值，凡實測洪峰流量大于此 標準的實測資料都選入樣本系列。標準的實測資料都選入樣本系列。4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流七、特大洪水資料的處理七、特大洪水資料的處理1、特大洪水及其

29、重要性特大洪水及其重要性特大洪水特大洪水: :歷史上曾經(jīng)發(fā)生過的，或近期觀測到的，比其它一歷史上曾經(jīng)發(fā)生過的，或近期觀測到的，比其它一 般洪水大得多的稀遇洪水。般洪水大得多的稀遇洪水。特大洪水重要性：特大洪水重要性：工程要求的設計洪水為百年一遇或千年一工程要求的設計洪水為百年一遇或千年一 遇的稀遇洪水。而實測洪水資料少，為解決這一矛盾，遇的稀遇洪水。而實測洪水資料少，為解決這一矛盾， 除利用已有的實測資料外，還要重視并運用特大洪水資除利用已有的實測資料外，還要重視并運用特大洪水資 料。含有特大洪水值的系列，樣本系列代表性增強。實踐料。含有特大洪水值的系列，樣本系列代表性增強。實踐 證明，用二、

30、三十年的洪峰流量系列推論百年、千年一證明，用二、三十年的洪峰流量系列推論百年、千年一 遇的洪水情況，若有特大值的經(jīng)驗累積頻率點據(jù)作為適遇的洪水情況，若有特大值的經(jīng)驗累積頻率點據(jù)作為適 線法得出的理論頻率曲線更合理可靠。線法得出的理論頻率曲線更合理可靠。4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位2 2、連續(xù)系列和不連續(xù)系列、連續(xù)系列和不連續(xù)系列第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流連序系列（連序樣本連序系列（連序樣本）：）：對于對于n n年實測和插補延長的資料系年實測和插補延長的資料系 列，若沒有特大洪水需提出另外處理，將其值按從大到小列，若沒有特大洪水需提出另外處理，將其

31、值按從大到小 排位，序號是連貫的，稱為連序系列或連序樣本。排位，序號是連貫的，稱為連序系列或連序樣本。不連序系列（不連序樣本不連序系列（不連序樣本）：若通過歷史洪水調(diào)查和文獻：若通過歷史洪水調(diào)查和文獻 考證后，實測和調(diào)查的特大洪水需在更長的時期考證后，實測和調(diào)查的特大洪水需在更長的時期N N內(nèi)進行排內(nèi)進行排 位（樣本容量增加為位（樣本容量增加為N N），），序號是不連貫的，其中有不少屬序號是不連貫的，其中有不少屬 于缺漏項位，這樣的系列稱為不連序系列。于缺漏項位，這樣的系列稱為不連序系列。4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流1

32、1）不連序）不連序N N年系列中前年系列中前a a項特大洪水的經(jīng)驗頻率計算項特大洪水的經(jīng)驗頻率計算 N=TN=T2 2-T-T1 1+1+1 T1 1調(diào)查或考證到的最遠年份 T2 2實測連續(xù)系列最近的年份q 不連序不連序N N年系列中前年系列中前a a項特大洪水的經(jīng)驗頻率計算項特大洪水的經(jīng)驗頻率計算q 實測實測n n年系列普通洪水經(jīng)驗頻率計算年系列普通洪水經(jīng)驗頻率計算4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位3 3、經(jīng)驗頻率計算經(jīng)驗頻率計算2112M1 MM=1 2a; NN=1 T TTTMMMNPP第項的經(jīng)驗頻率;特大洪水由大到小排位的順序號, ， ，調(diào)查考證的年數(shù)（包括實測期）

33、，又稱首項特大洪水的重現(xiàn)期。調(diào)查或考證到的最遠年份 實測連序系列最近的年份1NMPM4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流2 2）實測）實測n n年系列普通洪水經(jīng)驗頻率計算年系列普通洪水經(jīng)驗頻率計算 方法一：將特大洪水方法一：將特大洪水a(chǎn) a項和普通洪水項和普通洪水n n項看作兩個系列，則普項看作兩個系列，則普通洪水（實測）經(jīng)驗頻率計算公式如下：通洪水（實測）經(jīng)驗頻率計算公式如下：mmmmm 12,n;n1 nmanmm1,2,n () pp由大到小排位的順序號， = ,連序 年系列中第 項的經(jīng)驗頻率。若實測中有特大洪水 項，則這

34、 項加入特大洪水 項系列，實測普通洪水為 - 項，此時 的取值為系列中序號不變4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流 方法二：將實測系列和特大值系列共同組成一個不連序系列作為總體方法二：將實測系列和特大值系列共同組成一個不連序系列作為總體的的一樣本。則特大共一樣本。則特大共a a項項( (包括實測中的包括實測中的 項項 ) )，普通為，普通為 項項。n-Mm21M MM1,2,aN+1naam-1-N+1N+1 n- +1mm12n;aNNN=1;nppTT特大洪水經(jīng)驗頻率：特大洪水由大到小排位的順序號.普通洪水（即實測系列中其余

35、的-項）經(jīng)驗頻率計算：實測洪水的序號，= + ， + ， ，在 年中特大洪水的個數(shù)，或末位特大洪水的序號；調(diào)查考證特大洪水首項的重現(xiàn)期，實測系列（包括插補）的洪水項數(shù)；實測mmp洪水系列中抽作特大洪水的個數(shù)；實測系列第 項的經(jīng)驗頻率。例例：東北東北某某河河1960年實年實測測到特大洪水位到特大洪水位Z1960，當時就調(diào)查到，當時就調(diào)查到1888年年(光緒十四年光緒十四年)的的Z1888，因很多七八十歲的老人小時候都，因很多七八十歲的老人小時候都經(jīng)歷過這次大洪水；其中還有人經(jīng)歷過這次大洪水；其中還有人聽聽他們祖父說過他們祖父說過1810年年(嘉嘉慶慶十五年十五年)大洪水水面的位置，大洪水水面的位

36、置，嘉嘉慶的這次大洪水文獻上慶的這次大洪水文獻上也有記載，按水位高低排也有記載，按水位高低排序為序為Z1960Z1810Z1888。26年的實年的實測測系列中比系列中比Z1960低的第二項高水位是低的第二項高水位是Z1935。從當時調(diào)研的從當時調(diào)研的1960年考慮，年考慮，試分析確定以上四個洪水試分析確定以上四個洪水位的經(jīng)驗頻率位的經(jīng)驗頻率。方法一：方法一：方法二：方法二：4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流八、八、設計洪峰流量設計洪峰流量( (或水位或水位) )的計算的計算步驟：步驟： 經(jīng)驗頻率點據(jù)繪制經(jīng)驗頻率點據(jù)繪制不連序系

37、列統(tǒng)計參數(shù)的計算（因洪峰系列常為不連序系列不連序系列統(tǒng)計參數(shù)的計算（因洪峰系列常為不連序系列） 設計洪水頻率計算的適線設計洪水頻率計算的適線 計算成果的合理性分析計算成果的合理性分析 由洪峰流量理論頻率曲線圖，根據(jù)設計頻率標準查得。由洪峰流量理論頻率曲線圖，根據(jù)設計頻率標準查得。 方法：方法：采用試錯適線法，即經(jīng)驗頻率曲線采用試錯適線法，即經(jīng)驗頻率曲線理論頻率曲線理論頻率曲線（初算統(tǒng)計參數(shù)、適算參數(shù)）吻合為止（初算統(tǒng)計參數(shù)、適算參數(shù)）吻合為止4.1 年徑流分析與計算包括哪些主要內(nèi)容年徑流分析與計算包括哪些主要內(nèi)容?工程上有何用途工程上有何用途? 年徑流分析與計算包括年徑流分析與計算包括設計年徑

38、流量、設計年徑流量的年設計年徑流量、設計年徑流量的年內(nèi)分配、設計洪、枯流量（水位）。內(nèi)分配、設計洪、枯流量（水位）。徑流量的年際年內(nèi)變化與徑流量的年際年內(nèi)變化與用水需求不一致，需根據(jù)設計值解決這種矛盾。設計洪水位決用水需求不一致，需根據(jù)設計值解決這種矛盾。設計洪水位決定工程的安全性，設計枯水位限定了對徑流資源的利用。定工程的安全性，設計枯水位限定了對徑流資源的利用。4.2 徑流資料的一致性指的是什么徑流資料的一致性指的是什么?如何進行分項還原計算如何進行分項還原計算? 徑流資料的一致性指徑流資料的一致性指組成系列的每年資料具有組成系列的每年資料具有同一的成因同一的成因條件。還原計算主要是確定還

39、原水量：條件。還原計算主要是確定還原水量：4.3 徑流資料的代表性指的是什么徑流資料的代表性指的是什么?如何檢驗一個如何檢驗一個n年樣本系列年樣本系列的代表性的代表性? 所謂資料的代表性是指現(xiàn)有所謂資料的代表性是指現(xiàn)有n年實測資料組成的特定樣本年實測資料組成的特定樣本系列和總體接近的程度，它取決于系列和總體接近的程度，它取決于抽樣誤差的大小抽樣誤差的大小。通過流域。通過流域分分析析，選取一個與，選取一個與n年設計系列相鄰近的、并在自然地理條件年設計系列相鄰近的、并在自然地理條件上相似的上相似的N年長系列作為參證系列，從分析長系列的代表性優(yōu)年長系列作為參證系列，從分析長系列的代表性優(yōu)劣，間接地引

40、證設計系列的代表性狀況。劣，間接地引證設計系列的代表性狀況。4.4 如何根據(jù)多年平均年徑流深等值線圖求某流域的年平均徑如何根據(jù)多年平均年徑流深等值線圖求某流域的年平均徑流量流量? 應用等值線圖推求多年平均年徑流深時，先在圖上勾繪出應用等值線圖推求多年平均年徑流深時，先在圖上勾繪出設計斷面以上流域的分水設計斷面以上流域的分水線。線。若若流域面積較小而流域內(nèi)等值線流域面積較小而流域內(nèi)等值線分布比較均勻時，流域的多年平均年徑流深可根據(jù)分布比較均勻時，流域的多年平均年徑流深可根據(jù)流域面積形流域面積形心心附近的兩條等值線的數(shù)值內(nèi)插求得。若流域面積較大而等值附近的兩條等值線的數(shù)值內(nèi)插求得。若流域面積較大而

41、等值線分布不均勻時，可用面積加權平均法推求線分布不均勻時，可用面積加權平均法推求。4.5 什么是水文比擬法什么是水文比擬法?怎樣選擇參證站怎樣選擇參證站? 水文比擬法水文比擬法是把是把參證流域的水文資料參證流域的水文資料移植到移植到設計流域設計流域的一種方法。選擇合適的參證流域的一種方法。選擇合適的參證流域要求要求：有較長的實測資：有較長的實測資料；其氣候條件、流域的下墊面情況應十分相似；流域面料；其氣候條件、流域的下墊面情況應十分相似；流域面積也應相差不大。積也應相差不大。 1、徑流年內(nèi)分配有哪兩種表示方式？徑流年內(nèi)分配有哪兩種表示方式？ 流量（水位）過程線、流量（水位）歷時曲線流量（水位）

42、過程線、流量（水位）歷時曲線 2、有長期實測徑流資料時設計年徑流量年內(nèi)分配的確定？、有長期實測徑流資料時設計年徑流量年內(nèi)分配的確定？ 代表年法代表年法3、洪水三要素？、洪水三要素？ 洪峰流量、洪水過程線、洪水總量洪峰流量、洪水過程線、洪水總量4、洪水資料的審查？、洪水資料的審查？ 可靠性、一致性、代表性可靠性、一致性、代表性5、洪水資料的選樣方法？、洪水資料的選樣方法？ 年最大值法年最大值法6、不連續(xù)系列洪水經(jīng)驗頻率計算？、不連續(xù)系列洪水經(jīng)驗頻率計算？ 特大洪水、普通洪水分別計算特大洪水、普通洪水分別計算7、不連續(xù)系列洪水統(tǒng)計參數(shù)計算、不連續(xù)系列洪水統(tǒng)計參數(shù)計算8、設計洪水頻率計算的目估適線法

43、。、設計洪水頻率計算的目估適線法。9、計算成果的合理性分析。、計算成果的合理性分析。anNiNjj 1i12an2NNNjivNj 1i12an2NjivNj 1i1NjNjiiNvN1N-aXXNn-1NaXXN1n1Na11N1nXNXCXXCKKX KX KC 或式中： ，特大洪水值及其變率； ，實測洪水值及其變率； ，年不連序系列的均值和變差系數(shù)。NX11 1、不連序系列統(tǒng)計參數(shù)的計算、不連序系列統(tǒng)計參數(shù)的計算sNvNvNsNvNvNsNvNvN0.534 0.50.12.53.51.023ccccccccc時，時，時，4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位2 2、設計洪

44、水頻率計算的適線、設計洪水頻率計算的適線 利用適線法得理論頻率曲線時應注意：利用適線法得理論頻率曲線時應注意： a a 曲線與經(jīng)驗點最佳擬合，通過點群中心。若有困難時，則側曲線與經(jīng)驗點最佳擬合，通過點群中心。若有困難時，則側 重兼顧重兼顧曲線的中、上段的點據(jù)。曲線的中、上段的點據(jù)。b b 曲線接近或通過比較可靠的點據(jù)。曲線接近或通過比較可靠的點據(jù)。c c 對于歷史特大洪水，適線事不可機械的通過這些點據(jù)，而是對于歷史特大洪水，適線事不可機械的通過這些點據(jù)，而是 在誤差范圍內(nèi)調(diào)整，取得整體上的較好配合。在誤差范圍內(nèi)調(diào)整，取得整體上的較好配合。d d 注意統(tǒng)計參數(shù)在地區(qū)上的變化規(guī)律。注意統(tǒng)計參數(shù)在地

45、區(qū)上的變化規(guī)律。第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流4.4 4.4 設計洪水流量和水位設計洪水流量和水位3 3、計算成果的合理性分析、計算成果的合理性分析 a a 從上下游及干支流洪水的關系上進行分析。從上下游及干支流洪水的關系上進行分析。b b 從鄰近河流洪水統(tǒng)計參數(shù)及設計值的地區(qū)分布進行分析。從鄰近河流洪水統(tǒng)計參數(shù)及設計值的地區(qū)分布進行分析。c c 將稀遇的設計值與國內(nèi)河流大洪水記錄進行比較。將稀遇的設計值與國內(nèi)河流大洪水記錄進行比較。第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流例例：已知某壩址斷面有已知某壩址斷面有19年的洪年的洪峰峰流量實測資料，經(jīng)洪水調(diào)查流量實測資

46、料，經(jīng)洪水調(diào)查得知得知1922年曾發(fā)生過一場特大洪水，據(jù)考證年曾發(fā)生過一場特大洪水，據(jù)考證，它是它是1922年以來年以來最大的一次，最大的一次，Q2700m3/s，1963年的洪水為第二個特大洪水。年的洪水為第二個特大洪水。試用試錯適線法推求洪試用試錯適線法推求洪峰峰流量流量頻率頻率曲線。曲線。 (3)試錯適線試錯適線 據(jù)參數(shù)初值據(jù)參數(shù)初值xN894m3/s，CsN1.80，CvN0.6，虛線所示，虛線所示，其上、中部與經(jīng)驗頻率點據(jù)擬其上、中部與經(jīng)驗頻率點據(jù)擬合合不佳?，F(xiàn)不佳。現(xiàn)在在誤差范圍選用：誤差范圍選用：XN920m3/s，CsN1.80，CvN0.65，如黑實線所示，其與經(jīng)驗頻，如黑實

47、線所示，其與經(jīng)驗頻率點據(jù)擬合較好，故采用它作為設計頻率曲線。率點據(jù)擬合較好，故采用它作為設計頻率曲線。1 1、枯水流量：在給定時段內(nèi)，通過河流某一指定斷面枯水量、枯水流量：在給定時段內(nèi)，通過河流某一指定斷面枯水量 的大小。的大小。2 2、枯水流量的表示方式：、枯水流量的表示方式： 年最小流量：每年的最小日流量。年最小流量：每年的最小日流量。 年正常最小流量：每年最小流量的多年平均值。年正常最小流量：每年最小流量的多年平均值。 月平均最小流量：每年內(nèi)月平均流量的最小值。月平均最小流量：每年內(nèi)月平均流量的最小值。 正常最小月平均流量：月平均最小流量的多年平均值。正常最小月平均流量：月平均最小流量的

48、多年平均值。4.5 4.5 設設 計枯水流量和水位計枯水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流了解影響枯水徑流的因素及不同條件下的枯水徑流推算了解影響枯水徑流的因素及不同條件下的枯水徑流推算一、一、影響枯水徑流的因素影響枯水徑流的因素（地下水補給）（地下水補給）流域的氣候條件；流域的氣候條件；流域的面積大??；流域的面積大?。涣饔虻乃牡刭|(zhì)條件；流域的水文地質(zhì)條件；河槽下切深度及河網(wǎng)密度；河槽下切深度及河網(wǎng)密度；流域中的湖泊與沼澤率大小；流域中的湖泊與沼澤率大?。蝗祟惤?jīng)濟活動。人類經(jīng)濟活動。4.5 4.5 設設 計枯水流量和水位計枯水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑

49、流年徑流及洪、枯徑流4.5 4.5 設設 計枯水流量和水位計枯水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流二、二、有長期實測資料時枯水徑流的計算有長期實測資料時枯水徑流的計算2020年以上實測資料年以上實測資料1 1、資料的審查：可靠性、資料的審查：可靠性、一致性一致性、代表性代表性2、年枯水徑流頻率分析、年枯水徑流頻率分析：（1）枯水樣本系列：樣本應由年最小）枯水樣本系列：樣本應由年最小日平均日平均流量組成流量組成（2）頻率曲線線形：皮爾遜）頻率曲線線形：皮爾遜型曲線型曲線（3）枯水經(jīng)驗頻率：同設計洪水頻率計算。）枯水經(jīng)驗頻率：同設計洪水頻率計算。（4）含零系列的頻率分析）

50、含零系列的頻率分析 適線時適線時C CS S2C2CV V，則曲線下端會出現(xiàn)負值，不合理，此時則曲線下端會出現(xiàn)負值，不合理，此時可將負值部分視為零?？蓪⒇撝挡糠忠暈榱恪? 3、枯水徑流的歷時分析：（徑流歷時曲線）、枯水徑流的歷時分析：（徑流歷時曲線） 代表年法（典型年法代表年法（典型年法）：）：選定典型枯水年，繪出典型年日平選定典型枯水年，繪出典型年日平 均流量歷時曲線。均流量歷時曲線。 平均法：根據(jù)各年的流量歷時曲線，求出同一個歷時（同一平均法：根據(jù)各年的流量歷時曲線，求出同一個歷時（同一 頻率（百分率頻率（百分率）的各年日流量的平均值，以此平均值繪制的各年日流量的平均值，以此平均值繪制 流

51、量平均歷時曲線。流量平均歷時曲線。 綜合法：做一個綜合法：做一個n n年的徑流歷時曲線，年的徑流歷時曲線，n n年實測徑流的日平均年實測徑流的日平均 流量按遞減排列，統(tǒng)計每一個流量出現(xiàn)的天數(shù)，以及大于此流量按遞減排列，統(tǒng)計每一個流量出現(xiàn)的天數(shù)，以及大于此 流量的累積天數(shù)，計算累積天數(shù)占流量的累積天數(shù)，計算累積天數(shù)占n n年（年（n n* *365365）天數(shù)的百分天數(shù)的百分 比，作綜合歷時曲線圖。比，作綜合歷時曲線圖。4.5 4.5 設設 計枯水流量和水位計枯水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流4.5 4.5 設設 計枯水流量和水位計枯水流量和水位第四章第四章 年徑流

52、及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流三、三、資料短缺時枯水徑流的計算資料短缺時枯水徑流的計算 實測資料年數(shù)不足實測資料年數(shù)不足2020年，需進行插補延長年，需進行插補延長選擇枯水徑流參證站的原則：選擇枯水徑流參證站的原則： 參證站具有長期枯水徑流資料，且與設計站有十數(shù)年同步資參證站具有長期枯水徑流資料，且與設計站有十數(shù)年同步資 料；料； 兩站自然地理和氣候條件基本相似，枯水徑流的影響因素也兩站自然地理和氣候條件基本相似，枯水徑流的影響因素也 相似，流域面積相差不宜過大，山區(qū)的流域平均高程差不相似，流域面積相差不宜過大，山區(qū)的流域平均高程差不超超 過過300300m m。 對于有水利設施地區(qū)應進行還原計算。對于有水利設施地區(qū)應進行還原計算。4.5 4.5 設設 計枯水流量和水位計枯水流量和水位第四章第四章 年徑流及洪、枯徑流年徑流及洪、枯徑流四、四、 缺乏資料地區(qū)枯水徑流的計算缺乏資料地區(qū)枯水徑流的計算1 1、水文比擬法：、水文比擬法： 模比系數(shù)法：模比系數(shù)法： 面積比法：面積比法： 內(nèi)插法：內(nèi)插法：QQQQ設計枯水參證枯水設計正常流量參證正常流量nnFQQF設計枯水參證枯水設計