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1、水文统计名词2011-02-26JUTOU文章来源阅3414转93转藏到我的图书馆微信分享：水文学（hydrology）研究存在于大气层中、地球表面和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布以及与环境及人类活动之间相互联系和作用的学科。是地球物理学和自然地理学的一个分支。按研究范围分，有水文气象学、陆地水文学、海洋水文学、地下水文学等。他与水利水电工程及其他与水有关的建设事业有密切联系，直接为综合利用水资源和环境保护服务工程水文学（engineering hydrology）亦称“应用水文学”。水文学的一个分支。应用水文学的基础理论和方法，研究水域水的控制和利用分析水文要素的变化和水
2、量分布的规律，为工程规划、设计、施工和管理提供水文计算和预报的依据。主要内容有：水文测验、水文计算、水文预报和水源保护等。水文手册（hydrologic manual）根据区域水文资料及综合分析成果而汇编的工具书。主要包括各种水文特征值的等值线图、分区成果表、关系曲线、计算公式及简要的计算方法等。可供水利工程技术人员、农业科技人员在水文计算方面的参考，为小型水利工程的设计和农田水利规划等提供参考的水文数据。有的水文手册还附有水文特征值的历年统计成果表。历史洪水（historical flood）历史上曾发生过的大洪水或特大洪水。在中国一般指水文站有系统观测资料以前发生的。调查历史洪水的痕迹、涨
3、落过程、发生的年份和量测历史洪水痕迹的高程、过水断面面积，借以推算历史洪水的洪峰流量，估算其洪水总量及发生的重现期，供洪水频率计算使用或直接作为工程设计的依据。对于提高洪水频率计算成果的精度有重要作用。洪水总量（flood volume）简称“洪量”。洪水在一定历时内从流域出口断面流出的总水量。一般以计。在降雨径流预报中常计算一次降雨所形成的一次洪水总量，可由本次洪水过程线的流量起涨时刻至退水段上终止时刻之间的面积来求得。在水文计算中有时需要统计某一时段的最大洪水总量（如一天最大、三天最大洪水总量等），通过频率计算，求得各种事端最大的设计洪水总量，据此推求设计洪水过程线，作为水库调洪算的依据。
4、水文预报（hydrological forecast）先期预测预报某一水体水文各要素变化的工作。在掌握水文要素演变规律的基础上，根据水文气象情报资料及其他有关自然地理资料，对某一水体的各项水文要素的变化进行先期的推测和预告。如对江河、湖泊（水库）进行预报的主要项目有水位、流量、洪水、枯水、冰情、泥沙、水质等；对地下水预报的主要项目有储量、埋深、水位变幅、水质等。按预报期限，可分为紧急、短期、中长期预报等。正确的水文预报，对防汛、抗旱、水利调度和水资源的合理利用具有重要作用。洪水预报（flood forecast）汛期洪水先期水情推测和预告。根据洪水形成规律，有流域上的有关气象资料或河段上游站的
5、水文情报资料，对流域出口断面或河段下游站将要发生的洪水做出的先期预测报告。主要项目有最高水位、洪峰流量、水位和流量过程线及洪水总量等。其方法有相应水位（流量）、流量演算、降雨径流等。正确、及时的洪水预报在防汛中具有重要作用。水文计算（hydrologic computation）根据有关水文气象资料，通过分析计算，对未来长时期内的水文情势做出的概率预估。为工程的规划设计拟定合理的标准，以便确定工程规模。如对兴利计算中所需的设计年径流及其年内分配；防洪、除涝计算中所需的设计洪水、设计暴雨；淤积计算中所需的泥沙资料；以及分析、估算人类活动对径流（包括水质）的影响等。累积频率（cumulative
6、frequency）简称“频率 ” 。从统计资料得出某水文特征值可能出现的几率。将多年水文特征值（如年降水量、年最大流量、汛期最高水位），按照大小次序排列，求出其分段频率，再逐段累积求得。通常以p表示，以百分数计。重现期（return period ； recurrence interval）指洪水（或暴雨）等于或大于某设计值平均多少年一遇。即设计洪水（暴雨）重现一次的间距的平均值。常以T表示。在概念上比频率更为直观。在防洪、除涝计算中，重现期T与频率p的关系为T=1/p。例如，防洪设计频率p1，则重现期T=1/0.01= 100（年）表示“百年一遇 ” 即这样大小的洪水在长时期内平均一百年可
7、能发生一次。但不能理解为每一百年内一定发生一次。在兴利计算中，是计算等于或小于某设计值的重现期T，因此重现期T与频率 p 的关系为T=1/1-p如灌溉设计保证率p90。则重现期T1/1-0.910（年）， 表示“十年一遇”即平均一百年内有十年正常的灌溉用水可能得不到保证，而其他九十年灌溉用水可得到保证。洪水频率（flood frequency）指某一洪水特征值 ( 年最大流量、各种时段洪水总量）出现的累积频率。即在多年时期内，该特征值等于或大于某定量出现的可能性大小，也可折合成每一年内出现的可能性大小。例如洪水频率为1，即该洪水平均百年可能出现一次，也可认为每年出现该洪水的可能性有1。按照自然
8、规律，大洪水出现的可能性较小，特大洪水出现的可能性更小，而一般洪水出现的可能性较大。须根据长期实测洪水和历史洪水资料，运用数理统计方法和合理性分析，才能得出工程上所需的大洪水、特大洪水或设计洪水所相应的洪水频率。如10亿m3以上的大型水库，常用洪水频率为0.1的洪水来设计，用洪水频率为0.01的洪水或用可能最大洪水来校核，即所谓干年设计，万年校核。设计频率（design frequency）与设计水工建筑物等工程时所采用的设计标准相应的频率。对于防洪、除涝工程的设计标准常用设计频率表示。设计标准越高，采用的设计频率越小，在频率曲线上查得相应于设计频率的水文数据也就越大，利用它来确定工程规模也就
9、较为安全。对引灌溉、发电、航运、给水等兴利工程，设计标准也用设计频率表示，但习惯上称“设计保证率”，即在多年工作期间，兴利工程满足用水部门正常工作的平均保证程度，用百分数表示。其计算方法有正常工作年数占总年数之比和正常工作时间（月、旬、天）占总时间之比两种。除航运部门用后者计算外，其余用水部门话用前者计算。频率曲线（frequency curve）表征以年观测值大小为序列的水文特征值 x 与频率之间相互关系的曲线。将某一水文特征值（如年降水量）的n年观测值，按大小序列排成 x1 x2 xn xn，以此为纵坐标；以等于和大于各 x 值相应的计算频率 p1， p2， Pm， pn为横坐标，点绘于概
10、率纸上根据点及分布作成一光滑曲线，称为“经验频率曲线”。实际上，水文计算中常用接近于经验频率曲线的皮尔逊曲线代替称为“理论频率曲线”，它电三个统计参数，即：均值x；变差系数Cv；偏态系数Cs。实际运用中，可根据工程设计频率p从频率曲线上查出设计值xp，即得到所要求向水文特征值。统计参数（statistical parameters）反映频率曲线特性的数字特征。水文上常用的统计参数，有均值、变差系数和偏态系数等。是根据实测资料，并经过统计计算得出的。均值（mean ； average）亦称“算水平均数”。统计参数之一。水文学中指某一水文特征值（如年平均流量）n年观测值x1、 x2， xn的平均数
11、，记作，即（ x1十 x2 xn） =反映水文特征值平均水平的高低。例如，长江宜昌站年平均流量的均值为1430 m3s，黄河陕县站年平均流记的均值为1340 m3s，经比较可知前者的平均水平高于后者。变差系数（coefficient of variation）亦称“离势系数”。统计参数之一。反映某一水文特征值n年观测值x1、x2，xn对其均值 x 的相对离散程度，记作Cv。是均方差与均值x之比，即Cv=。不同河流之间或不同水文特征值之间用均方差难以比较其离散程度，用变差系数则可进行对比例如，长江宜昌站年平均流量的均方差为1570m3S，黄河陕县站年平均流量的均方差为351m3S，前者大于后者，
12、但并不反映前者较后者离散更甚，因为两者的均值不同。宜昌站年平均流量的Cv值（=157014300）为0.11，陕县站年平均流量的Cv值（=3511350）为0.26，可见前者实较后者离散程度为小。中国年降水量的变差系数为0.200.40，中等河流年径流的变差系数为 0.20 0.70 ，暴雨、洪水的变差系数则更大。变差系数一般北方大于南方。反映着旱、涝灾害北方较南方频繁。对于变差系数大的河流，欲取得同样的经济效益，其水利资源的开发利用和洪灾的防治，比变差系数小的河流需要更多的投资。偏态系数（coefficient of skew；skewness）亦称“偏差系数”。统计参数之一。反映某一水文特
13、征值 n 年观测值x1、x2，xn和对其均值分布的不对称程度，记作Cs，近似公式为Cs。Cs的绝对值愈大，表示各xi（i1n）值对其均值的不对称程度愈大；反之愈小。Cs0称为正偏，Cs0称为负偏；Cs0表示分布接近对称。在频率计算中，由于水文资料观测年限较短，计算的C值误差太大，不能满足要求，常采用数倍于Cv的值来表示，一般Cs（24）Cv。设计洪水（design f1ood；project flood）被选作为设计依据的标准洪水。在设计水工建筑物、桥涵或排水等工程时，作为确定工程规模、核算工程安全、估计经济效益等的依据。内容主要包括设计洪峰流量、不同时段的设计洪水总量及设计洪水过程线三项。各
14、项工程的特点和设计要求不同，需要计算的设计洪水内容也就不同，如无调蓄能力的堤防和桥涵工程，要求计算设计洪峰流量；对蓄洪区，主要计算设计洪水总量 ; 对水库工程，需要计算完整的设计洪水过程线；当水库下游有防洪要求或梯级水库时，还需要计算设计洪水的地区组成；施工设计有时要求估算分期（季或月）的设计洪水。设计洪水应按工程要求，对有关的资料进行综合分析计算而决定。设计洪水过程线（design flood hydrograph; project flood hydrograph）符合一定设计标准的洪水流量随时间变化的曲线。它的洪峰流量或（和）时段洪水总量通常要求等于设计洪峰流量或（和）设计时段洪水总量。
15、推求的方法是用设计洪峰流量或（和）设计时段洪水总量作为控制，对实测或虚拟的典型洪水过程线用同一倍比（设计洪峰流量与典型洪水的洪峰流量之比或设计时段洪水总量与典型洪水的时段洪水总量之比）进行放大，也可用变倍比放大，使各时段洪水总量符合同频率设计时段洪水总量而得。可作为确定工程规模、核算工程安全的依据。设计暴雨（design storm；project storm）被选作设计依据的标准暴雨。在设计水工建筑物、桥涵或排水等工程时，为了确定工程规模，达到安全和经济要求，需要采用的一定标准的暴雨。大中流域上的设计暴雨主要包括各种时段的设计面暴雨量及其时程分配和面分布雨型。小流域上的设计暴雨，可用流域中心
16、的设计点暴雨量代替设计面暴雨量。点面关系曲线（deptharea curve）简称“点面关系”。根据点雨量与面平均雨量的关系绘制成的曲线。工程上常应用暴雨中心点面关系曲线，由已知流域中心的设计点雨量换算成流域设计面雨量。制作方法是：选择几场大暴雨资料。绘成等雨深线图，量算各等雨深线所围面积 F 及其相应的面平均雨量 x 面 ，最后点绘成暴雨中心点面关系曲线。应用时，根据已知的流域面积 F ，查图中的平均点面关系曲线，得比值x面/x0（ x0为暴雨中心雨量）。再用此比值乘以流域中心处的设计点雨量，即得所求均流域设计面雨量。深面时曲线(depth-area-duration curve）暴雨的雨深随面积、时间不同而变化的一种统计特性曲线。由实测大暴雨资料，绘制成不同历
