第四章-设计洪水流量的推求

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1、 桥渡设计桥渡设计教教 师：张彦玲师：张彦玲土木分院土木分院 桥梁系桥梁系第一节第一节 概述概述第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第二节第二节 洪水资料的处理洪水资料的处理第三节第三节 根据流量观测资料推算设计流量根据流量观测资料推算设计流量第四节第四节 缺乏流量观测资料时推算设计流量缺乏流量观测资料时推算设计流量第五节第五节 小流域暴雨洪峰流量推算方法小流域暴雨洪峰流量推算方法第一节第一节 概述概述第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 在规划建筑物时，要根据工程的任务和规模，从安全、经济的在规划建筑物时，要根据工程的任务和规模，从安全、经济的角度去综合拟订一个

2、在修建及使用期内需防御的设计洪水量级。角度去综合拟订一个在修建及使用期内需防御的设计洪水量级。一、一、洪水洪水二、二、设计洪水设计洪水三、三、设计洪水流量的推求方法设计洪水流量的推求方法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、洪水一、洪水 故故 善善 為為 國國 者者 ， 必必 先先 除除 其其 五五 害害 。水水 ， 一一 害害 也也 。 旱旱 ， 一一 害害 也也 。 風風 霧霧 雹雹 霜霜 ， 一一 害害 也也 。 厲厲 （瘟疫）（瘟疫） ， 一一 害害 也也 。 蟲蟲 ， 一一 害害 也也 。 此此 謂謂 五五 害害 。 五五 害害 之之 屬屬 ， 水水 最最 為為 大

3、大 。 管子管子度地篇度地篇第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 洪水洪水: : 特大地表径流不能被江河、湖库容纳，水特大地表径流不能被江河、湖库容纳，水位上涨而泛滥的现象。位上涨而泛滥的现象。涝渍：涝渍： 洼地积水不能及时排除的现象。洼地积水不能及时排除的现象。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 我国多年平均日降水量（致灾因子）大于等于我国多年平均日降水量（致灾因子）大于等于5050毫米的日数在毫米的日数在4 4天以上的城市有哪些？天以上的城市有哪些？ 有武汉、长沙、南昌、福州、南宁、广州、海有武汉、长沙、南昌、福州、南宁、广州、海口、香港、澳门、台北等大城市。

4、口、香港、澳门、台北等大城市。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 我国洪水灾害分布总的特点：我国洪水灾害分布总的特点： |东部多，西部少；东部多，西部少；|沿海多，内陆少；沿海多，内陆少；|平原低地多，高原山地少；平原低地多，高原山地少；|山脉东坡和南坡多，西坡和北坡少。山脉东坡和南坡多，西坡和北坡少。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 氾濫有什麼影響？氾濫有什麼影響？好好: :1.1.形成形成泛滥泛滥平原

5、平原坏坏: :1.1.人和人和动动物被物被冲冲倒淹死倒淹死2.2.农农作物被作物被冲冲倒、倒、冲冲走或淹走或淹坏坏3.3.财财物被物被冲冲走、走、 浸浸坏坏4.4.交通交通设设施被施被冲冲毀毀5.5.电线电线遭水遭水淹淹而失而失灵灵6.6.传传染病流行染病流行7.7.农农田不宜田不宜种种植植8.8.加速土壤的加速土壤的盐碱盐碱化化八害而只得一利！第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 泛滥成因：泛滥成因：主要分为两种，分别是：主要分为两种，分别是：自然成因自然成因人为成因人为成因第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 根根据据史料的史料的统计统计，在，在过过往往两两千多

6、年千多年间间，黃河共黃河共决溢决溢 15901590次，大的次，大的迁迁徙徙 2626次。平次。平均三年均三年两决两决口，百年一次大改道。每一次口，百年一次大改道。每一次都都夺夺去成百上千去成百上千万万人的生命，流人的生命，流离离失所者失所者更是不更是不计计其其数数。 自然成因自然成因(黃河為例黃河為例) 河道积水，湖泊不多河道积水，湖泊不多 降雨集中降雨集中 土壤侵蚀土壤侵蚀 坡度突变坡度突变 天然堤造成地上河天然堤造成地上河第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 黄黄黄黄河中游的降水河中游的降水河中游的降水河中游的降水虽虽虽虽然不多，但是以暴雨形式降下，所以然不多，但是以暴雨形

7、式降下，所以然不多，但是以暴雨形式降下，所以然不多，但是以暴雨形式降下，所以地面地面地面地面径径径径流非常集中，使河流水位急升，以至超越河岸，流非常集中，使河流水位急升，以至超越河岸，流非常集中，使河流水位急升，以至超越河岸，流非常集中，使河流水位急升，以至超越河岸，带来泛带来泛带来泛带来泛滥。滥。滥。滥。2、降雨集中、降雨集中 黄黄黄黄河中游有不少流域河中游有不少流域河中游有不少流域河中游有不少流域宽阔宽阔宽阔宽阔的大支流，如渭河、的大支流，如渭河、的大支流，如渭河、的大支流，如渭河、泾泾泾泾河、洛河河、洛河河、洛河河、洛河等，恰巧等，恰巧等，恰巧等，恰巧这里这里这里这里又是暴雨中心又是暴雨

8、中心又是暴雨中心又是暴雨中心区区区区，故降雨之，故降雨之，故降雨之，故降雨之时时时时，大小河流，大小河流，大小河流，大小河流同时急同时急同时急同时急涨，汹涌地汇入干流，涨，汹涌地汇入干流，涨，汹涌地汇入干流，涨，汹涌地汇入干流，形成澎湃的洪水，促成形成澎湃的洪水，促成形成澎湃的洪水，促成形成澎湃的洪水，促成泛滥泛滥泛滥泛滥。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 黄黄黄黄河的中游段主要流河的中游段主要流河的中游段主要流河的中游段主要流经经经经黃土高原，黃土高原，黃土高原，黃土高原，黄黄黄黄河九成的泥沙河九成的泥沙河九成的泥沙河九成的泥沙就是就是就是就是来来来来自自自自这里这里这里这

9、里（流域面（流域面（流域面（流域面积占积占积占积占48484848）。）。）。）。黄土黄土黄土黄土高原的表面，高原的表面，高原的表面，高原的表面，覆盖着数覆盖着数覆盖着数覆盖着数十米至十米至十米至十米至几几几几百米厚的百米厚的百米厚的百米厚的黄土层黄土层黄土层黄土层。黄黄黄黄土土土土质质质质地疏地疏地疏地疏松松松松，遇，遇，遇，遇水水水水极极极极易崩解。易崩解。易崩解。易崩解。 每年流入每年流入每年流入每年流入黄黄黄黄河的泥沙河的泥沙河的泥沙河的泥沙量高量高量高量高达达达达16161616亿吨亿吨亿吨亿吨；若把；若把；若把；若把这这这这些些些些泥沙泥沙泥沙泥沙筑筑筑筑成高成高成高成高宽宽宽宽各

10、米的土各米的土各米的土各米的土堆，其堆，其堆，其堆，其长长长长度足可以度足可以度足可以度足可以绕绕绕绕地球地球地球地球赤赤赤赤道道道道27272727圈。圈。圈。圈。 3、土壤侵蚀、土壤侵蚀第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 黄黄河河离开黄离开黄土高原和土高原和峡谷后峡谷后，河水，河水带着带着大量大量泥沙，泥沙，进进入了入了泛滥泛滥大平原。大平原。由于由于坡度突然下降，坡度突然下降，河道河道变变得得宽阔宽阔平坦，水流平坦，水流缓缓慢，流水的搬慢，流水的搬运运能力能力下降，使泥沙沉下降，使泥沙沉积于积于河床。河床。当当洪水洪水随随暴雨而至，暴雨而至，便便无无法及法及时疏导时疏导，

11、因而出，因而出现泛滥现泛滥。又因。又因泛滥泛滥平原平原地地势势平坦，河流容易分流、改道，令平坦，河流容易分流、改道，令泛滥泛滥的影的影响响范围扩大范围扩大。4 4、坡度突变、坡度突变第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 黄黄黄黄河的大量泥沙，使河床日益升高河的大量泥沙，使河床日益升高河的大量泥沙，使河床日益升高河的大量泥沙，使河床日益升高。5 5、天然堤造成地上河、天然堤造成地上河泛滥前泛滥前泛滥时泛滥时泛滥后泛滥后多次泛滥后多次泛滥后 河水泛滥河水泛滥河水泛滥河水泛滥，冲积冲积冲积冲积了一了一了一了一块块块块大大大大泛滥泛滥泛滥泛滥平原，平原，平原，平原，形成形成形成形成沿河沿

12、河沿河沿河两两两两岸的天然堤。岸的天然堤。岸的天然堤。岸的天然堤。 天然堤使河道天然堤使河道天然堤使河道天然堤使河道维维维维持持持持一定的深度，一定的深度，一定的深度，一定的深度，让让让让泥沙泥沙泥沙泥沙继继继继续续续续沉沉沉沉积积积积，河床，河床，河床，河床继续继续继续继续升高，升高，升高，升高，又再又再又再又再带来泛滥带来泛滥带来泛滥带来泛滥，原有的，原有的，原有的，原有的天然堤因而加高。天然堤因而加高。天然堤因而加高。天然堤因而加高。 周而复始周而复始周而复始周而复始，终于终于终于终于河河河河床高出床高出床高出床高出两两两两岸平地，使岸平地，使岸平地，使岸平地，使黄黄黄黄河河河河变变变变

13、成了地上河。成了地上河。成了地上河。成了地上河。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 当当当当河流再次河流再次河流再次河流再次满溢时满溢时满溢时满溢时，洪水，洪水，洪水，洪水从从从从高高高高处冲处冲处冲处冲下平原，破下平原，破下平原，破下平原，破坏坏坏坏力因而更力因而更力因而更力因而更强强强强；若河堤同；若河堤同；若河堤同；若河堤同时时时时出出出出现决现决现决现决口，口，口，口，则灾害会则灾害会则灾害会则灾害会更更更更为严为严为严为严重。重。重。重。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 森林森林森林森林过度过度过度过度砍伐使土壤任由暴雨砍伐使土壤任由暴雨砍伐使土壤任

14、由暴雨砍伐使土壤任由暴雨冲冲冲冲刷，造成土壤侵刷，造成土壤侵刷，造成土壤侵刷，造成土壤侵蚀蚀蚀蚀，淤积淤积淤积淤积下游河道，引致下游河道，引致下游河道，引致下游河道，引致泛滥成灾泛滥成灾泛滥成灾泛滥成灾。光禿的地面，。光禿的地面，。光禿的地面，。光禿的地面，亦令地面亦令地面亦令地面亦令地面径流径流径流径流加速集中加速集中加速集中加速集中汇汇汇汇入河流。入河流。入河流。入河流。人為成因人為成因(黃河為例黃河為例) 历代落后历代落后历代落后历代落后的的的的农业农业农业农业方法、方法、方法、方法、战争时战争时战争时战争时人工人工人工人工决决决决堤、近代堤、近代堤、近代堤、近代错错错错误误误误的土地利

15、用政策，都直接或的土地利用政策，都直接或的土地利用政策，都直接或的土地利用政策，都直接或间间间间接地促使接地促使接地促使接地促使黄黄黄黄河河河河泛滥泛滥泛滥泛滥。 由于泛滥由于泛滥由于泛滥由于泛滥平原土壤肥沃，又有平原土壤肥沃，又有平原土壤肥沃，又有平原土壤肥沃，又有黄黄黄黄河供水，加上地河供水，加上地河供水，加上地河供水，加上地势势势势平坦，交通便利，平坦，交通便利，平坦，交通便利，平坦，交通便利，一一一一向向向向为为为为重要的重要的重要的重要的农产区农产区农产区农产区和人口密和人口密和人口密和人口密集地集地集地集地带带带带，故不但，故不但，故不但，故不但泛滥泛滥泛滥泛滥的危的危的危的危机较

16、机较机较机较高，而且高，而且高，而且高，而且灾灾灾灾害更大。害更大。害更大。害更大。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 据统计据统计，目前中，目前中国国水土流失的面水土流失的面积积已已达到达到367367万万平方公里，平方公里，占国土总面积占国土总面积的的38.2%38.2%，每，每年共有年共有5050亿吨亿吨土壤土壤淤积淤积在河床湖底，令水在河床湖底，令水灾灾一一发发不可收拾。不可收拾。长长江中下游地江中下游地区区本本来来有有众众多湖泊，包括洞庭多湖泊，包括洞庭湖、湖、鄱阳鄱阳湖、太湖等，是湖、太湖等，是长长江的主要江的主要调蓄区调蓄区。然而然而经过经过多年的多年的围围湖造田

17、湖造田垦垦殖，殖，这这些湖泊的些湖泊的蓄洪面蓄洪面积积及效能已日及效能已日渐减渐减弱。弱。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 国家国家用用于于防洪水利防洪水利建设建设工作的工作的资金资金不足，以不足，以致致堤坝质量参堤坝质量参差低劣，差低劣，特别特别是是许多许多防洪工程防洪工程的的标准标准偏低，而配套又不完善，加上日久失偏低，而配套又不完善，加上日久失修，修，当当洪水洪水来时来时便便无从抵御无从抵御。主要河流沿岸主要河流沿岸众众多居民和工多居民和工厂产厂产生的高生的高温温，加加强暴风强暴风雨和冰雹的形成。雨和冰雹的形成。 规划、设计、施工所依据的某一量级的洪水称为设规划、设计、

18、施工所依据的某一量级的洪水称为设计洪水，其大小用设计洪水频率表示，对应的洪峰流量计洪水，其大小用设计洪水频率表示，对应的洪峰流量为设计洪水流量。为设计洪水流量。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 1. 1. 设计洪水的概念设计洪水的概念二、设计洪水二、设计洪水第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 与工程安全和与工程安全和经济有关的经济有关的洪水流量与水位洪水流量与水位关于正常通航关于正常通航的设计流量的设计流量和设计水位和设计水位通过频率分析方法解决设计洪水问题通过频率分析方法解决设计洪水问题除应用频率分析解决问题外，还运用历时曲线除应用频率分析解决问题外，还运用

19、历时曲线和保证率频率法推求设计通航最低水位和保证率频率法推求设计通航最低水位设计洪水设计洪水第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 设计洪水的内容：设计洪水的内容：设计洪峰流量、设计洪水流量、设计洪水过程线。设计洪峰流量、设计洪水流量、设计洪水过程线。洪峰流量洪峰流量Qmax。一次洪水过程总量一次洪水过程总量W(ABCDE所包围的面积，所包围的面积，AC为地为地面和地下径流的分隔线面和地下径流的分隔线)。洪水历时（由涨水历时洪水历时（由涨水历时t1与与退水历时退水历时t2相加求得）。相加求得）。2. . 基本水利工程基本水利工程第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 蓄

20、洪滞洪工程：湖泊、水库、分滞洪区蓄洪滞洪工程：湖泊、水库、分滞洪区 挡水防潮工程：闸、坝、堤防、防洪墙挡水防潮工程：闸、坝、堤防、防洪墙 排水泄洪工程：河道、排水渠、管道、泵站排水泄洪工程：河道、排水渠、管道、泵站 伴水工程：桥梁、码头、沿河建筑伴水工程：桥梁、码头、沿河建筑3. . 防洪标准防洪标准 工程设计运营期内遭受洪水破坏的概率。工程设计运营期内遭受洪水破坏的概率。用洪水发生的频率或重现期来定义。用洪水发生的频率或重现期来定义。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 对于桥梁、涵洞、调节性能小的水库，一般可只推求对于桥梁、

21、涵洞、调节性能小的水库，一般可只推求设计洪峰流量，如葛洲坝电站，其泄洪闸以设计洪峰流量设计洪峰流量，如葛洲坝电站，其泄洪闸以设计洪峰流量控制（控制（Qm=110000m3/s)。 对于大型水库，调节性能高，可以洪量控制，即库容对于大型水库，调节性能高，可以洪量控制，即库容大小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容大小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容300.2亿亿m3。 一般水库都以峰和量同时控制。一般水库都以峰和量同时控制。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 三、设计洪水流量的推求方法三、设计洪水流量的推求方法设计标准确定后，按标准推求的洪水，称为设计洪水。设计标准确

22、定后，按标准推求的洪水，称为设计洪水。洪峰洪峰流量流量设计洪水设计洪水过程过程不同时段设不同时段设计洪水总量计洪水总量设计设计内容内容| 历史最大洪水加成法历史最大洪水加成法| 频率计算法频率计算法| 水文气象法水文气象法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 历史最大洪水加成法历史最大洪水加成法 以历史上发生过的最大洪水再加上一个安全值作为以历史上发生过的最大洪水再加上一个安全值作为设计洪水。设计洪水。缺点：缺点：对未来洪水超过历史最大洪水的可能性考虑不足，对未来洪水超过历史最大洪水的可能性考虑不足，降低了工程的安全程度；降低了工程的安全程度；对大小不同，重要性不同的工程采用

23、同一对大小不同，重要性不同的工程采用同一个标准，显然不合理。个标准，显然不合理。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 频率计算法频率计算法 以符合某一频率的洪水作为设计洪水，如百年一遇、以符合某一频率的洪水作为设计洪水，如百年一遇、千年一遇等。千年一遇等。 将洪水作为随机事件，根据概率理论由已发生的洪将洪水作为随机事件，根据概率理论由已发生的洪水来推估未来可能发生的符合某一频率标准的洪水作为水来推估未来可能发生的符合某一频率标准的洪水作为设计洪水。设计洪水。 克服了历史加成法存在的缺点，根据工程的克服了历史加成法存在的缺点，根据工程的重要性和工程规模选择不同的标准，适用面较

24、宽，重要性和工程规模选择不同的标准，适用面较宽，在我国水利、电力、交通设计中应用广泛。在我国水利、电力、交通设计中应用广泛。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 水文气象法水文气象法 因频率计算缺乏成因概念，如果资料太短，用于推因频率计算缺乏成因概念，如果资料太短，用于推求稀遇洪水根据就很不足。且近年来，我国一再出现超求稀遇洪水根据就很不足。且近年来，我国一再出现超标准的特大洪水，设计标准一再提高。水文气象法从物标准的特大洪水，设计标准一再提高。水文气象法从物理成因入手，根据水文气象要素推求一个特定流域在现理成因入手，根据水文气象要素推求一个特定流域在现代气候条件下，可能发生

25、的最大洪水作为设计洪水。代气候条件下，可能发生的最大洪水作为设计洪水。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 目前大中河流所采用的具体方法目前大中河流所采用的具体方法具有足够的实测流量资料具有足够的实测流量资料并可调查到观测资料以前并可调查到观测资料以前发生的特大洪水资料时发生的特大洪水资料时水文统计法水文统计法缺乏实测流量资料时缺乏实测流量资料时间接方法或间接方法或经验公式经验公式具有足够的实测暴雨具有足够的实测暴雨资料时资料时成因分析法成因分析法第二节第二节 洪水资料的处理洪水资料的处理第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计

26、洪水流量的推求 | 目前大中河流推求设计洪水所采用的具体方法目前大中河流推求设计洪水所采用的具体方法水文统计法水文统计法洪洪水水资资料料的的处处理理间接方法或间接方法或经验公式经验公式成因分析法成因分析法洪水资料的选择洪水资料的选择洪水资料的审查洪水资料的审查洪水资料的插补延长洪水资料的插补延长洪水资料的调查洪水资料的调查特大洪水的处理特大洪水的处理第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、洪水资料的选择一、洪水资料的选择 河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历时的流量变化过程，如何从历年洪水系列资料中选取表征时的流量变化过程

27、，如何从历年洪水系列资料中选取表征洪水特征值的样本，是洪水频率计算的首要问题。洪水特征值的样本，是洪水频率计算的首要问题。 目前采用年目前采用年最大值法选样最大值法选样：即从资料中逐年选取一个：即从资料中逐年选取一个最大流量和固定时段的最大洪水总量，组成洪峰流量和洪最大流量和固定时段的最大洪水总量，组成洪峰流量和洪量系列。量系列。 固定时段一般采用固定时段一般采用1 1、3 3、5 5 、7 7、1515、3030天。大流域，天。大流域，调洪能力大的工程，设计时段可以取得长些；小流域、调洪调洪能力大的工程，设计时段可以取得长些；小流域、调洪能力小的工程，可以取得短一些。能力小的工程，可以取得短

28、一些。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 T=1天天T=3天天t(d)Q(m3/s)QmT=5天天W1W5W3第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 二、洪水资料的审查二、洪水资料的审查1.1.资料资料可靠性可靠性的审查与改正的审查与改正实测洪水资料：实测洪水资料： 对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量较对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量较差的年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关系等。差的年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关系等。历史洪水资料：历史洪水资料： 一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发生一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审

29、查洪水发生的年份的准确性。的年份的准确性。可靠性可靠性代表性代表性一致性一致性独立性独立性第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2. 资料资料代表性代表性的审查的审查 当洪水资料的频率分布能近似反映洪水的总体分当洪水资料的频率分布能近似反映洪水的总体分布时，则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表性。布时，则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表性。实际工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于实际工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于2030年，应包括大、中、小洪水年份，并有特大洪水加年，应包括大、中、小洪水年份，并有特大洪水加入。入。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推

30、求 3. 3. 资料资料一致性一致性的审查与还原的审查与还原 所谓洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的流所谓洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的流域产流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。域产流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。 如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还原到原先天然状态的基础上，以保证抽样的随机性原到原先天然状态的基础上，以保证抽样的随机性（减少人为的干扰），能与历史资料组成一个具有一（减少人为的干扰），能与历史资料组成一个具有一致性的系列。致性的系列。 例如上游建了比较大的水库，则应把建库后的资例如上游建了比较大的水库，则应把建库

31、后的资料通过水库调洪计算，修正为未建库条件下的洪水。料通过水库调洪计算，修正为未建库条件下的洪水。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 4. 4. 资料资料独立性独立性的审查的审查 统计计算要求同一系列中的所有变量必须是相互统计计算要求同一系列中的所有变量必须是相互独立的，即各洪峰流量独立发生，不因其他洪峰的影独立的，即各洪峰流量独立发生，不因其他洪峰的影响而发生。响而发生。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 三、洪水资料的插补延长三、洪水资料的插补延长 当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补充当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补充历史特大洪水，使之满

32、足代表性的要求。插补延长主要历史特大洪水，使之满足代表性的要求。插补延长主要是采用相关分析的方法。干流插补支流，上游插补下游，是采用相关分析的方法。干流插补支流，上游插补下游，暴雨插补径流等，不应使用辗转相关。暴雨插补径流等，不应使用辗转相关。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 四、洪水资料的调查四、洪水资料的调查水文站的观测年限水文站的观测年限洪水调查的洪水调查的最远年份最远年份文献考证的文献考证的最远年份最远年份 通过调查将历史洪水资料，特别是特大洪水通过调查将历史洪水资料，特别是特大洪水资料加入样本系列。资料加入样本系列。历史考证期历史考证期实测期实测期历史调查期历史调查

33、期实测期实测期QNQN第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 在洪水资料审查中，样本的代表性要求洪在洪水资料审查中，样本的代表性要求洪水系列长水系列长2030年，并有特大洪水加入。年，并有特大洪水加入。 那么下面主要讲什么是特大洪水、为什么那么下面主要讲什么是特大洪水、为什么要加入特大洪水、加入特大洪水进入后如何进要加入特大洪水、加入特大洪水进入后如何进行处理等问题。行处理等问题。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 五、特大洪水的处理五、特大洪水的处理 什么是特大洪水什么是特大洪水? ? 什么是特大洪水重现期什么是特大洪水重现期? ? 为什么要考虑特大洪水？为什么要

34、考虑特大洪水？ 考虑特大洪水时经验频率如何估算？考虑特大洪水时经验频率如何估算？ 考虑特大洪水时统计参数如何确定？考虑特大洪水时统计参数如何确定？第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 1.1.什么是特大洪水什么是特大洪水? ? 特大洪水特大洪水是指实测系列和调查到的历史洪水中，比一是指实测系列和调查到的历史洪水中，比一般洪水大得多的稀遇洪水。般洪水大得多的稀遇洪水。 历史上的一般洪水都没有文字记载洪水痕迹历史上的一般洪水都没有文字记载洪水痕迹, ,只有特只有特大洪水才有文献记载和洪水痕迹可供查证大洪水才有文献记载和洪水痕迹可供查证, ,所以调查到的所以调查到的历史洪水一般就是特大

35、洪水历史洪水一般就是特大洪水. . 特大洪水可以发生在实测流量期间之内特大洪水可以发生在实测流量期间之内, ,也可以发生也可以发生在实测流量期之外在实测流量期之外, ,前者称前者称资料内特大洪水资料内特大洪水, ,后者称后者称资料外资料外特大洪水特大洪水( (历史特大洪水历史特大洪水).).历史调查期历史调查期实测期实测期QNQN资料内特大洪水资料内特大洪水资料外特大洪水资料外特大洪水( (历史特大洪水历史特大洪水) )一般一般 时，时，QN可以考虑作为特大洪水处理。可以考虑作为特大洪水处理。历史调查期历史调查期实测期实测期第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2. 2. 特大洪

36、水重现期特大洪水重现期 重现期重现期是指某随机变量的取值在长时期内平均多是指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现一次，又称多少年一遇。少年出现一次，又称多少年一遇。 要准确地定出特大洪水的重现期是相当困难的，要准确地定出特大洪水的重现期是相当困难的，目前，一般是根据历史洪水发生的年代来大致推估。目前，一般是根据历史洪水发生的年代来大致推估。 从发生年代至今为最大从发生年代至今为最大 N=设计年份设计年份 - 调查期发生年份调查期发生年份 + 1 从调查考证的最远年份至今为最大从调查考证的最远年份至今为最大 N=设计年份设计年份 - 文献考证期最远年份文献考证期最远年份 + 1第四章第四章

37、设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 例例 1992年长江重庆宜昌河段洪水调查年长江重庆宜昌河段洪水调查Nn19921870Qm110000m3/s 如此洪水为如此洪水为1870年以来为最大，则年以来为最大，则N=1992-1870+1123（年）。这么大的洪水平均（年）。这么大的洪水平均130年就发生一次，可能性年就发生一次，可能性不大。不大。 同同治治九九年年（1870年年）川川江江发发生生特特大大洪洪水水，沿沿江江调调查查到到石刻石刻91处，推算得宜昌洪峰流量处，推算得宜昌洪峰流量Qm110000m3/s。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 又经调查，在四川忠县长江北岸

38、又经调查，在四川忠县长江北岸2km处的选溪山洞中调处的选溪山洞中调查到宋绍兴查到宋绍兴23年（南宋赵构年号）即年（南宋赵构年号）即1153年一次大洪水。年一次大洪水。Qm110000m3/s 该洪水小于该洪水小于1870年洪水，通过调查还可以肯定自年洪水，通过调查还可以肯定自1153年以来年以来1870年洪水为最大，则年洪水为最大，则1870年洪水的重现期为年洪水的重现期为: N1992-1153+1840（年）。（年）。n199218701153第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 这样确定特大洪水的重现期具有相当大的这样确定特大洪水的重现期具有相当大的不稳定性，要准确地确定重

39、现期就要追溯到更不稳定性，要准确地确定重现期就要追溯到更远的年代，但追溯的年代愈远，河道情况与当远的年代，但追溯的年代愈远，河道情况与当前差别越大，记载愈不详尽，计算精度愈差，前差别越大，记载愈不详尽，计算精度愈差，一般以明、清两代六百年为宜。一般以明、清两代六百年为宜。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 3. 3. 为什么要考虑特大洪水？为什么要考虑特大洪水？ 目前我们所掌握的样本系列不长，系列愈短，抽目前我们所掌握的样本系列不长，系列愈短，抽样误差愈大，若用于推求千年一遇、万年一遇的稀遇样误差愈大，若用于推求千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，根据就很不足。洪水，根据就很不足。

40、如果能调查到如果能调查到N年（年（Nn）中的特大洪水，就相）中的特大洪水，就相当于把当于把n年资料展延到了年资料展延到了N年，提高了系列的代表性，年，提高了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。使计算结果更合理、准确。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 例：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算：例：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算： 1954年设计，资料年设计，资料n=20年，年， Q0.1%=3700m3/s； 1956年发生特大洪水年发生特大洪水Q=13100m3/s，直接加入资料系列，直接加入资料系列（n=22），未做特大洪水处理，），未做特大洪水处理， Q0.1%=25

41、900m3/s； 将将1956年洪水做特大洪水处理，但不加历史特大洪水，年洪水做特大洪水处理，但不加历史特大洪水， Q0.1%=19700m3/s； 再加入历史特大洪水（再加入历史特大洪水（1794、1853、1917、1939），）， Q0.1%=30000m3/s；1963年又发生了一次特大洪水年又发生了一次特大洪水 Q=12000m3/s ，加入并做特大洪水处理，加入并做特大洪水处理，Q0.1%=31000m3/s。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 由此可见：加入特大洪水有助于提高样本的代表性和设计洪水的可由此可见：加入特大洪水有助于提高样本的代表性和设计洪水的可靠性。

42、但应注意的是，年代越久，由于河流演变等原因，推算的洪峰流靠性。但应注意的是，年代越久，由于河流演变等原因，推算的洪峰流量可能存在较大误差，必须尽可能的从多方面考察、论证。量可能存在较大误差，必须尽可能的从多方面考察、论证。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 4.4.考虑特大洪水时经验频率的估算考虑特大洪水时经验频率的估算 加入特大洪水后，资料系列的特征：加入特大洪水后，资料系列的特征：（1 1）连续系列和不连续系列：）连续系列和不连续系列：第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 计算设计流量时考虑特大洪水，使样本系列容量由实计算设计流量时考虑特大洪水，使样本系列容量

43、由实测期测期n延长为调查考证期延长为调查考证期N，系列成为不连续系列，其经，系列成为不连续系列，其经验频率和统计参数的计算与连续系列不同。这样就要研究验频率和统计参数的计算与连续系列不同。这样就要研究有特大洪水时的经验频率和统计参数的计算方法，称为有特大洪水时的经验频率和统计参数的计算方法，称为特特大洪水处理大洪水处理。 考虑特大洪水时经验频率的计算基本上是采用将特大考虑特大洪水时经验频率的计算基本上是采用将特大洪水的经验频率与一般洪水的经验频率分别计算的方法。洪水的经验频率与一般洪水的经验频率分别计算的方法。 目前国内有两种计算特大洪水与一般洪水经验频率的目前国内有两种计算特大洪水与一般洪水

44、经验频率的方法：方法： 独立样本法、独立样本法、 统一样本法统一样本法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 Nna项特大洪水项特大洪水M=1,2,.,a实测期内特大洪水，实测期内特大洪水，l 项项.TQ(m3/s).实测一般洪水，实测一般洪水，n-l 项项m=l+1,l+2,.,n缺测缺测（2）独立样本法独立样本法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 其中：其中： N 历史调查期年数：历史调查期年数： n 实测系列的年数；实测系列的年数； l n年中的特大洪水项数；年中的特大洪水项数； a N年中能够确定排位的特大洪水项数（含资料年中能够确定排位的特大洪水项数（含资

45、料 内特大洪水内特大洪水l项）；项）； m 实测系列在实测系列在n中由大到小排列的序号，中由大到小排列的序号，m=l+1，l+2，.，n； Pm 实测系列第实测系列第m项的经验频率；项的经验频率； PM 特大洪水第特大洪水第M序号的经验频率，序号的经验频率，M=1,2,.,a第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 独立样本法独立样本法：把实测一般洪水系列与特大洪水系列都看把实测一般洪水系列与特大洪水系列都看作是从总体中独立抽出的两个随机作是从总体中独立抽出的两个随机连序连序样本，各项洪水样本，各项洪水可分别在各个系列中进行排位，可分别在各个系列中进行排位，实测系列实测系列的经验频率

46、仍的经验频率仍按连序系列经验频率公式计算：按连序系列经验频率公式计算： 特大洪水系列的经验特大洪水系列的经验频率计算公式为：频率计算公式为：第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 Nna项特大洪水项特大洪水M=1,2,.,a实测期内特大洪水，实测期内特大洪水，l 项项.TQ(m3/s).实测一般洪水，实测一般洪水，n-l 项项m=l+1,l+2,.,n缺测缺测 当实测系列中含有特大洪水时，虽然这些特大洪水当实测系列中含有特大洪水时，虽然这些特大洪水提到与历史特大洪水一起排序，但这些特大洪水亦应在提到与历史特大洪水一起排序，但这些特大洪水亦应在实测系列中占序号，即实测系列的排序为实测

47、系列中占序号，即实测系列的排序为m=l+1,l+2,.,n。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （3）统一样本法统一样本法 将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系列，作为代表总体的一个样本，不连序系列各项可在列，作为代表总体的一个样本，不连序系列各项可在历史调查期历史调查期N年内统一排位。年内统一排位。 特大洪水特大洪水的经验频率仍采用下式的经验频率仍采用下式:第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 (n-l)项实测一般洪水的经验频率计算公式为：项实测一般洪水的经验频率计算公式为：为末位特大洪水的经验频率。为末位特大洪水

48、的经验频率。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 a项特大洪水项特大洪水M=1,2,.,a实测期内特大洪水，实测期内特大洪水，l项项.PQ(m3/s)PmPM实测一般洪水，实测一般洪水，n-l项项m=l+1,l+2,.,n.PMa1-PMa第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 上述两种方法，我国目前都在使用。一般说，独上述两种方法，我国目前都在使用。一般说，独立样本法把特大洪水与实测一般洪水视为相互独立，立样本法把特大洪水与实测一般洪水视为相互独立，这在理论上有些不合理，但比较简单。在特大洪水排这在理论上有些不合理，但比较简单。在特大洪水排位可能有错漏时，因不互相影

49、响，这方面讲则是比较位可能有错漏时，因不互相影响，这方面讲则是比较合适的。当特大洪水排位比较准确时，理论上说，用合适的。当特大洪水排位比较准确时，理论上说，用统一样本法更好一些。统一样本法更好一些。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 例例：某某站站自自19351972年年的的38年年中中，有有5年年因因战战争争缺缺测测，故故实实有有洪洪水水资资料料33年年。其其中中1949年年为为最最大大，并并考考证证应应从从实实测测系系列列中中抽抽出出作作为为特特大大值值处处理理。另另外外，查查明明自自1903年年以以来来的的70年年间间，为为首首的的三三次次大大洪洪水水，其其大大小小排排位

50、位为为1921、1949、1903年年，并并能能判判断断在在这这70年年间间不不会会遗遗漏漏掉掉比比1903年年更更大大的的洪洪水水。同同时时，还还调调查查到到在在1903年年以以前前，还还有有三三次次大大于于1921年年的的特特大大洪洪水水，其其序序位位是是1867、1852、1832年年，但但因因年年代代久久远远，小小于于1921年年洪洪水水则则无无法法查查清清。现现按按上述两种方法估算各项经验频率。上述两种方法估算各项经验频率。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 n=33N1=70N2=1411921194919031949192118671852183219721903

51、1832第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 独立样本法独立样本法 1852年年1832年年1921年年1867年年调查期调查期N2=141统一样本法统一样本法 同同独独立立样样本本法法第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 独立样本法独立样本法 1949年年1903年年1921年年调查期调查期N1=70统一样本法统一样本法 已抽到上面排序已抽到上面排序第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 独立样本法独立样本法 1940年年1968年年1949年年实测期实测期n=33统一样本法统一样本法 .已抽到上面排序已抽到上面排序第四章第四章 设计洪水流量的推求设计

52、洪水流量的推求 5. 考虑特大洪水时统计参数的确定考虑特大洪水时统计参数的确定（1）初步估计参数初步估计参数矩法矩法（2）三点法初估参数三点法初估参数（3）统计参数的适线法调整统计参数的适线法调整第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （1）初步估计参数）初步估计参数矩法矩法 假设系列中假设系列中n-l 年的一般洪水的均值为年的一般洪水的均值为Qn-l、均方、均方差为差为n-l，它们与除去特大洪水后的，它们与除去特大洪水后的N-a年总的一般洪年总的一般洪水系列的均值水系列的均值QN-a、均方差、均方差N-a相等，即相等，即:TN-ana.Q(m3/s).实测一般洪水，实测一般洪水，

53、n-l 项项m=l+1,l+2,.,n缺测缺测n-l第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 Qj特大洪水流量；特大洪水流量；Qi一般洪水流量一般洪水流量则可导出：则可导出：N-ana.Q(m3/s).实测一般洪水，实测一般洪水，n-l 项项m=l+1,l+2,.,n缺测缺测n-l第三章第三章 水文统计原理水文统计原理 从经验频率曲线上选择三点，并据以选定理论频率从经验频率曲线上选择三点，并据以选定理论频率曲线上三个参数的方法。曲线上三个参数的方法。 若取三点在同若取三点在同一曲线上，则应符一曲线上，则应符合联立方程：合联立方程：QQP1QP2QP3P1P2P3（P1,QP1)，(P

54、2,QP2)，(P3,QP3)（2）三点法初估参数）三点法初估参数第三章第三章 水文统计原理水文统计原理 解得：解得： s是是Cs的函数，称偏度系数。计算时，可由的函数，称偏度系数。计算时，可由计算的计算的s值，查值，查sCs关系表，求关系表，求Cs。再查再查Csp值表，得值表，得p1，p2，p3。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 例例6-2 已知某水库坝址处共有已知某水库坝址处共有19721954年年19年的实测洪峰流量年的实测洪峰流量 资资料。另外，通过历史洪水调查得知，料。另外，通过历史洪水调查得知，1922年发生过一次大洪年发生过一次大洪水，是水，是1922年来最大，

55、年来最大，1963年洪水则为第二大洪水。试根据年洪水则为第二大洪水。试根据点绘的经验频率曲线，用三点法初估参数。点绘的经验频率曲线，用三点法初估参数。P(%)Qm(m3/s)20807602605%50%95%选点：选点：Q5%=2080m3/sQ50%= 760m3/s Q95%= 260m3/s 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 计算计算S值：值：由由S查得查得：由由Cs查表查表3-4，得：得：计算得：计算得：第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （3）统计参数的适线法调整统计参数的适线法调整 对于不连续的年最大流量系列，采用适线法对其对于不连续的年最大流量

56、系列，采用适线法对其统计参数进行调整。均值可不调整，变差系数统计参数进行调整。均值可不调整，变差系数 可在可在 范围内调整：范围内调整： 偏差系数偏差系数 一般选用一般选用2-5倍倍的的 。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 Cs值：值： 对于对于Cv0.5的地区，的地区，Cs=(34）Cv； 对于对于0.51.0的地区，的地区，Cs=(23）Cv； 此外，还可以采用此外，还可以采用权函数法权函数法来估计来估计 Cs。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 这节课的主要内容：这节课的主要内容：（1 1）设计洪水概念、方法和内容；）设计洪水概念、方法和内容；（2 2）

57、洪水资料的审查；）洪水资料的审查；（3 3）特大洪水的概念，为什么要考虑特大洪水？）特大洪水的概念，为什么要考虑特大洪水？（4 4）考虑特大洪水时经验频率和统计参数的计算。）考虑特大洪水时经验频率和统计参数的计算。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 |作业：作业： 某水文站实测有某水文站实测有1938年至年至1992年最大洪峰流量资年最大洪峰流量资料，其中最大的五年洪峰流量依次为料，其中最大的五年洪峰流量依次为28400m3/s，13200m3/s，9850 m3/s，8560 m3/s，8450 m3/s。另外，。另外，调查到调查到1927年发生一次洪峰为年发生一次洪峰为3

58、2000 m3/s是是1856年以来年以来最大一次洪水，最大一次洪水，1856年至年至1938年间其余洪水的洪峰流年间其余洪水的洪峰流量均在量均在15000 m3/s以下，试用统一样本法计算上述六项以下，试用统一样本法计算上述六项洪峰流量的经验频率。洪峰流量的经验频率。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第三节第三节 根据流量观测资料推根据流量观测资料推 算设计流量算设计流量一、适线法推求设计流量一、适线法推求设计流量二、算例二、算例第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、适线法推求设计流量一、适线法推求设计流量 在桥址或其上下游具有在桥址或其上下游具有2020

59、年及以上实测流量资料，并调查到历年及以上实测流量资料，并调查到历史洪水时，可直接根据流量资料进行频率计算。史洪水时，可直接根据流量资料进行频率计算。 根据实测洪水资料和历史洪水调查成果组成不连续系列资料，并根据实测洪水资料和历史洪水调查成果组成不连续系列资料，并按大小递减次序排列；按大小递减次序排列； 计算不连续系列中各项变量的经验频率，在几率格纸上汇出经验计算不连续系列中各项变量的经验频率，在几率格纸上汇出经验频率点，目估汇出经验频率曲线；频率点，目估汇出经验频率曲线； 计算均值计算均值 和变差系数和变差系数 ，并假定，并假定 ，在相，在相同几率格纸上汇出理论频率曲线，采用同几率格纸上汇出理

60、论频率曲线，采用P型频率曲线；型频率曲线； 调整统计参数，使理论频率曲线与经验频率曲线尽量符合；调整统计参数，使理论频率曲线与经验频率曲线尽量符合； 通过延长频率曲线或公式通过延长频率曲线或公式 得到设计流量。得到设计流量。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 成昆线夹江青衣大桥，桥址上游约成昆线夹江青衣大桥，桥址上游约1km处有千佛岩水文处有千佛岩水文站。水文站的实测洪峰资料有站。水文站的实测洪峰资料有54个。在水文站下游个。在水文站下游34km处处有乐山水文站，提供资料有有乐山水文站，提供资料有Cv=0.29。千佛岩水文站上游河。千佛岩水文站上游河流汇水面积为流汇水面积为12

61、588km2，水文站与桥位之间无支流汇入。，水文站与桥位之间无支流汇入。 根据县志得知，从根据县志得知，从1662年以来的大水年有：年以来的大水年有：1662年、年、1845年、年、1852年、年、1854年、年、1886年、年、1889年、年、1902年、年、1903年、年、1917年和年和1931年。另从调查得知：除年。另从调查得知：除1662年洪水可能等年洪水可能等于或大于于或大于1917年洪水外，其它各年均小于年洪水外，其它各年均小于1917年洪水。从年洪水。从1886年至今，大于、等于年至今，大于、等于1955年洪峰流量者无遗漏，但小于年洪峰流量者无遗漏，但小于者无法考证。要求推求桥

62、位处百年一遇流量。者无法考证。要求推求桥位处百年一遇流量。二、算例二、算例第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 1、资料分析、资料分析 由于水文站与桥位间无支流汇入，且相距很近，可不计由于水文站与桥位间无支流汇入，且相距很近，可不计区间汇流，可以直接引用水文站资料来推求桥位处的设计流区间汇流，可以直接引用水文站资料来推求桥位处的设计流量。水文站有实测流量资料量。水文站有实测流量资料54个，另调查得到个，另调查得到3个历史洪水个历史洪水资料，有条件用直接法推求设计流量。资料，有条件用直接法推求设计流量。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2、将原始资料依递减次序排位

63、，有下面几种样本情况：、将原始资料依递减次序排位，有下面几种样本情况：（1）根据夹江县志得知：从）根据夹江县志得知：从1662年迄今年迄今328年内，仅有年内，仅有1662年洪水流量大于或等于年洪水流量大于或等于1917年洪水流量。故在年洪水流量。故在1662年到年到1989年年328年中进行排队，其顺序是年中进行排队，其顺序是1662年、年、1917年，其余序号年，其余序号无法排出。无法排出。N1=328，M1=1,2。N1=328166219171662第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （2）根据水文调查得知：从）根据水文调查得知：从1886年迄今，大于或等于年迄今，大于

64、或等于1955年的流量无遗漏，而小于者无法查实，故在年的流量无遗漏，而小于者无法查实，故在1886年到年到1989年年104年中进行排队，其顺序是年中进行排队，其顺序是1917年、年、1955年，其余序号无年，其余序号无法排出。法排出。N2=104，L1=1，M2=1,2。N2=104N1=328191719551662191718861662第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 （3）根据水文站实测资料，）根据水文站实测资料，52年可连续排队：年可连续排队：n=52， L2=1， m=2, ,52。n=52N2=104N1=328191719551955166219171886

65、1662第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第四节第四节 缺乏流量资料时推算缺乏流量资料时推算设计流量设计流量 公路、铁路沿线跨越的河流，一般中小河流居公路、铁路沿线跨越的河流，一般中小河流居多，这些河流往往没有足够的流量资料，且无条件插多，这些河流往往没有足够的流量资料，且无条件插补延长，不能得到一定数量的经验频率点作为配制理补延长，不能得到一定数量的经验频率点作为配制理论频率曲线的依据。因此，可以：论频率曲线的依据。因此，可以：一、一、根据调查的历史洪水资料推求设计流量根

66、据调查的历史洪水资料推求设计流量二、二、根据地区性经验公式推求设计流量根据地区性经验公式推求设计流量第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、根据调查的历史洪水资料推求设计流量一、根据调查的历史洪水资料推求设计流量1. 若能调查到多次历史洪水资料，并能确定它们的重若能调查到多次历史洪水资料，并能确定它们的重现期且重现期较长时，可将这些经验频率点绘于海森现期且重现期较长时，可将这些经验频率点绘于海森几率格纸上，目估绘出经验频率曲线并补延，可以粗几率格纸上，目估绘出经验频率曲线并补延，可以粗略读出设计洪峰流量值。略读出设计洪峰流量值。2. 若能调查到的历史洪水资料数量较少，不能点绘出

67、经若能调查到的历史洪水资料数量较少，不能点绘出经验频率曲线，但可以较准确地定出各历史洪水的重现期验频率曲线，但可以较准确地定出各历史洪水的重现期时，则可按以下方法估算设计洪水值。时，则可按以下方法估算设计洪水值。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 当通过调查得到几个历史洪水时，由于同一条河、当通过调查得到几个历史洪水时，由于同一条河、同一测站，同一测站，Cv、Cs是其固有特性，因此可经验地选取。是其固有特性，因此可经验地选取。这样，当已知历史洪水的频率时，可以查得相应的这样，当已知历史洪水的频率时，可以查得相应的 ，故故n个历史洪水可得到个历史洪水可得到n个个 。若。若 接近，

68、则认为选取接近，则认为选取的的Cv、Cs是合适的，可以采用，否则重新选取，直至是合适的，可以采用，否则重新选取，直至 相近，并选取最可靠的那个历史洪水推求的相近，并选取最可靠的那个历史洪水推求的 作为频率作为频率曲线的参数。曲线的参数。(1) 利用公式利用公式第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 由于由于(2) 当调查到当调查到n个具有频率为个具有频率为pi的历史洪水时，可用已知频的历史洪水时，可用已知频率的历史洪水及河段特征选取率的历史洪水及河段特征选取Cv及及Cs/Cv值进行试算，确值进行试算，确定后再推求定后再推求Qp。故故 当选取当选取Cv及及Cs/Cv值合适时，上式等号

69、左右应相值合适时，上式等号左右应相等，否则重新选择，参数确定后，则：等，否则重新选择，参数确定后，则：第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 (3) 当调查到的历史洪水只有一个时，只能利用地区经验当调查到的历史洪水只有一个时，只能利用地区经验关系，或邻近类似河流的情况选定关系，或邻近类似河流的情况选定Cv值，计算设计洪水。值，计算设计洪水。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 二、根据地区性经验公式推求设计流量二、根据地区性经验公式推求设计流量1.1.等值线图的利用等值线图的利用 分区性的等值线图常见的有分区性的等值线图常见的有 、Cv、Cs、雨量等、雨量等等值线图。

70、从图中可查等值线图。从图中可查(计算计算)得点和面的统计参数得点和面的统计参数(应应注意两地区交界处的处理注意两地区交界处的处理)。在使用等值线图取得统计。在使用等值线图取得统计参数时，应注意其合理性。在得到参数时，应注意其合理性。在得到 、Cv、Cs之后，之后，用下式计算设计洪水值：用下式计算设计洪水值：第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2. 洪水经验公式洪水经验公式（1）常见形式为常见形式为（2）统计参数的经验公式为统计参数的经验公式为 F为流域面积；为流域面积；K、n为地区经验性参数和指数。为地区经验性参数和指数。变差系数变差系数Cv：各省均有相应公式：各省均有相应公式

71、(在各省的水文手在各省的水文手册等资料中可以查得册等资料中可以查得)。 偏差系数偏差系数Cs：一般采用：一般采用Cs/Cv=24。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 3. 使用范围使用范围 一般用于流域面积一般用于流域面积F小于小于50000km2的中等的中等流域的桥位。首先在地图上勾绘出桥位以上的流域的桥位。首先在地图上勾绘出桥位以上的流域面积流域面积F，视流域大部分在哪一分区中，就可，视流域大部分在哪一分区中，就可采用该分区公式。采用该分区公式。 第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 第五节第五节 小流域暴雨洪峰流量小流域暴雨洪峰流量 推算方法推算方法第四章第

72、四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 什么是小流域？什么是小流域？ 由于所分析问题的特性及采用计算方法的特点不同，由于所分析问题的特性及采用计算方法的特点不同，小流域没有统一的数量定义。小流域没有统一的数量定义。 对于搜集资料的流域面积变化幅度比较大、降雨的时对于搜集资料的流域面积变化幅度比较大、降雨的时间空间变化不大的地区、流域的产流汇流条件比较一致的间空间变化不大的地区、流域的产流汇流条件比较一致的地区，流域面积可规定得大些，否则就小些。地区，流域面积可规定得大些，否则就小些。 铁一院、中科院地理研究所、铁科院西南研究所共同铁一院、中科院地理研究所、铁科院西南研究所共同制定的方法中规

73、定可用到制定的方法中规定可用到100km左右；铁二院左右；铁二院50km以下。以下。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 小流域的特点：小流域的特点：|实测洪水资料较难获得，进行洪痕调查也较困难，故前实测洪水资料较难获得，进行洪痕调查也较困难，故前述推求设计洪水流量的方法难以应用；述推求设计洪水流量的方法难以应用；|由于流域小，形成暴雨的气象条件比较一致；且暴雨点由于流域小，形成暴雨的气象条件比较一致；且暴雨点面关系不太复杂；面关系不太复杂；|汇流时间短，处理暴雨的时程变化比较容易；汇流时间短，处理暴雨的时程变化比较容易；|地形地貌易于概化，形成洪水的诸因素变化幅度小。地形地貌易

74、于概化，形成洪水的诸因素变化幅度小。 因此可借助暴雨资料推求设计洪水流量。因此可借助暴雨资料推求设计洪水流量。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 中小流域常常流量资料不足或代表性差，无法直接中小流域常常流量资料不足或代表性差，无法直接用流量资料推求设计洪水；用流量资料推求设计洪水；适用条件：适用条件： 人类活动对径流的影响，破坏了洪水资料系列的一人类活动对径流的影响，破坏了洪水资料系列的一致性；致性； 与其它方法推求设计洪水结果相互验证；与其它方法推求设计洪水结果相互验证； 无资料地区小流域的设计洪水推求。无资料地区小流域的设计洪水推求。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水

75、流量的推求 影响小流域洪峰流量的主要因素：影响小流域洪峰流量的主要因素：|暴雨：暴雨强度大小、分布规律等对洪峰流量的大暴雨：暴雨强度大小、分布规律等对洪峰流量的大小和特征影响显著。小和特征影响显著。|流域的自然地理因素流域的自然地理因素(下垫面因素下垫面因素)：影响到降雨后的：影响到降雨后的水流损失水流损失(产流产流)和水流向河沟的汇聚和水流向河沟的汇聚(汇流汇流)。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 小流域洪峰流量的主要计算方法：小流域洪峰流量的主要计算方法：|推理公式法：从径流的成因出发，研究暴雨、产流和推理公式法：从径流的成因出发，研究暴雨、产流和汇流过程，利用逻辑推理，

76、建立起某种概化条件下的汇流过程，利用逻辑推理，建立起某种概化条件下的洪水形成公式，即推理公式。洪水形成公式，即推理公式。|经验公式法：在水文相似区域内，利用一定数量资料，经验公式法：在水文相似区域内，利用一定数量资料，建立设计洪峰流量与流域自然地理因素和气候因素之建立设计洪峰流量与流域自然地理因素和气候因素之间的相关关系，用来估算同类地区无资料工点的设计间的相关关系，用来估算同类地区无资料工点的设计洪峰流量。洪峰流量。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 一、一、径流成因分析径流成因分析二、二、推理公式推理公式三、三、经验公式经验公式第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的

77、推求 一、径流成因分析一、径流成因分析 流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口断面的流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口断面的整个物理过程，称为径流形成过程。整个物理过程，称为径流形成过程。径流形成过程径流形成过程产流过程产流过程汇流过程汇流过程降水过程降水过程流域蓄渗过程流域蓄渗过程坡面漫流过程坡面漫流过程河槽集流过程河槽集流过程第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求植物截留植物截留入渗入渗填洼填洼降雨过程降雨过程流域蓄渗过程流域蓄渗过程+ll损失损失降雨径流降雨径流净雨净雨_=坡面漫流、表层流坡面漫流、表层流径流、地下水汇流径流、地下水汇流河槽集流过程河槽集流过程第四章第四章

78、 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 (一一)、设计暴雨分析与计算、设计暴雨分析与计算 1、暴雨及暴雨强度暴雨及暴雨强度 2、设计暴雨强度设计暴雨强度 3、暴雨强度与面积的关系暴雨强度与面积的关系 (二二)、流域产流分析与计算流域产流分析与计算 (三三)、流域汇流分析与计算流域汇流分析与计算第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 1、暴雨及暴雨强度：、暴雨及暴雨强度：|暴雨：是衡量降雨强度的一个指标等级。暴雨：是衡量降雨强度的一个指标等级。 大雨大雨：雨落如倾盆，屋檐流水落地四溅，平地起水，日降：雨落如倾盆，屋檐流水落地四溅，平地起水，日降雨量雨量2550mm； 暴雨暴雨：比大雨

79、猛烈，雨点大而集中，平地涨水快，易有山：比大雨猛烈，雨点大而集中，平地涨水快，易有山洪暴发，日降雨量洪暴发，日降雨量50 100mm； 大暴雨或特大暴雨大暴雨或特大暴雨：日降雨量超过：日降雨量超过100mm。 从产流的要求出发，铁科院峨眉径流站规定：凡一次连续从产流的要求出发，铁科院峨眉径流站规定：凡一次连续降雨降雨(降雨间歇时间不超过降雨间歇时间不超过2h者者)，其降雨量超过，其降雨量超过50mm 者，者，或或1h内降雨量超过内降雨量超过25mm者，或短时平均雨强大于者，或短时平均雨强大于0.3mm/min者，均作为暴雨。者，均作为暴雨。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 |

80、雨强：单位时间内的降雨量称为雨强。由于降雨历时雨强：单位时间内的降雨量称为雨强。由于降雨历时不同雨强也不同。不同雨强也不同。 在降雨强度过程线上，从暴雨核心部分开始逐渐向在降雨强度过程线上，从暴雨核心部分开始逐渐向远离核心的两边计算远离核心的两边计算 ti，则历时为，则历时为ti的最大平均雨强的最大平均雨强 i 随随 ti 变化，表达式为：变化，表达式为：S为单位时段的降雨量，称为单位时段的降雨量，称雨力雨力。n为暴雨递减系数，与汇流时间有关。为暴雨递减系数，与汇流时间有关。 表示每一次降雨特征的基本参数包括降雨总量和表示每一次降雨特征的基本参数包括降雨总量和经历时间。经历时间。第四章第四章

81、设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 2、设计暴雨强度、设计暴雨强度 由于暴雨与雨洪流量相关程度最高，因此可假定流量由于暴雨与雨洪流量相关程度最高，因此可假定流量与其相应的暴雨同频率。这样，推求设计洪水的问题就变与其相应的暴雨同频率。这样，推求设计洪水的问题就变成了推求设计暴雨的问题。通过对各种历时的暴雨进行统成了推求设计暴雨的问题。通过对各种历时的暴雨进行统计，可以得到设计暴雨的强度与历时的关系，即设计暴雨计，可以得到设计暴雨的强度与历时的关系，即设计暴雨强度公式。强度公式。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 暴雨资料的整理：暴雨资料的整理： 利用自记雨量计的资料进行整理和挑

82、选，将一年中符利用自记雨量计的资料进行整理和挑选，将一年中符合暴雨标准的各场降雨，分别整理出各时段的雨强，并从合暴雨标准的各场降雨，分别整理出各时段的雨强，并从中选出一年中的最大值，作为该年该种时段的最大雨强参中选出一年中的最大值，作为该年该种时段的最大雨强参加统计计算。一般选取加统计计算。一般选取5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min、90min、2h、3h、4h、6h、8h、12h、24h等等15个时段，用各时段年最大值组成系列，推求个时段，用各时段年最大值组成系列，推求设计雨强。设计雨强。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 推求设

83、计雨强的计算步骤：推求设计雨强的计算步骤： |收集各时段系列收集各时段系列(最大年雨强系列最大年雨强系列)，若有历史调查或插补，若有历史调查或插补的资料应将系列延长，或进行特大值处理，按大小顺序排的资料应将系列延长，或进行特大值处理，按大小顺序排列后，计算出对应的经验频率，并分别汇于频率格纸上；列后，计算出对应的经验频率，并分别汇于频率格纸上；|计算出各种时段资料的均值和变差系数，并用适线法定出计算出各种时段资料的均值和变差系数，并用适线法定出各种时段的偏差系数；各种时段的偏差系数；|各统计参数定出后，查表得到各统计参数定出后，查表得到p值，用公式值，用公式 求出求出15个时段的各种频率雨强。

84、个时段的各种频率雨强。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 常用的设计雨强公式为：常用的设计雨强公式为：S为频率为为频率为p的设计的设计雨力雨力。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 3、暴雨强度与面积的关系、暴雨强度与面积的关系 设计面雨量：设计面雨量：流域中心附近代表站的设计暴雨量。流域中心附近代表站的设计暴雨量。设计断面以上的流域的设计面暴雨量。设计断面以上的流域的设计面暴雨量。设计点雨量：设计点雨量： 以上公式为测点暴雨公式，但测点暴雨强度随笼罩以上公式为测点暴雨公式，但测点暴雨强度随笼罩面积的增加而衰减，故需采用折减系数进行修正。面积的增加而衰减，故需采用

85、折减系数进行修正。为面雨量；为面雨量；为点雨量。为点雨量。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 流域产流量是指一次落在流域上的降雨，扣除植流域产流量是指一次落在流域上的降雨，扣除植物截留、土壤和水面及植物的蒸发、散发、地面低洼物截留、土壤和水面及植物的蒸发、散发、地面低洼部分的积蓄以及渗入土壤中的水量等损失后，剩下来部分的积蓄以及渗入土壤中的水量等损失后，剩下来形成地面、地下径流的那一部分雨量，即形成地面、地下径流的那一部分雨量，即净雨量净雨量。 一次降雨过程中，损失中土壤入渗是主要的，其一次降雨过程中，损失中土壤入渗是主要的，其它各项一般可忽略不计。它各项一般可忽略不计。 产流

86、过程计算实质上是扣损计算问题。产流过程计算实质上是扣损计算问题。( (二二) )、流域产流分析与计算、流域产流分析与计算第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 目前扣损计算多用径流系数法和扣损法：目前扣损计算多用径流系数法和扣损法：| 径流系数法径流系数法 将产生设计洪峰的设计时段的平均暴雨强度乘上一将产生设计洪峰的设计时段的平均暴雨强度乘上一个小于个小于1大于大于0的系数，变成设计时段的平均产流强度。的系数，变成设计时段的平均产流强度。 i1=C i 式中式中 i1 为设计时段流域的平均产流经验强度；为设计时段流域的平均产流经验强度； i 为设计时段流域的平均雨强；为设计时段流域

87、的平均雨强； C 为洪峰径流系数。为洪峰径流系数。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 扣损法扣损法 将产生设计洪峰的设计时段的平均暴雨强度，扣除这将产生设计洪峰的设计时段的平均暴雨强度，扣除这时段的平均入渗强度，得到产流净雨。可表达为：时段的平均入渗强度，得到产流净雨。可表达为： i1= i- 式中式中为设计时段内的平均入渗强度。为设计时段内的平均入渗强度。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 研究流域汇流就是分析净雨在坡面和河网中如何研究流域汇流就是分析净雨在坡面和河网中如何汇聚和演进，形成出口断面流量的过程。汇聚和演进，形成出口断面流量的过程。 在推求洪峰

88、流量时，汇流计算的核心问题是推求在推求洪峰流量时，汇流计算的核心问题是推求流域的汇流时间。流域汇流过程按其水利特性的差异流域的汇流时间。流域汇流过程按其水利特性的差异有坡面汇流和河槽汇流两个阶段，因此汇流时间有坡面汇流和河槽汇流两个阶段，因此汇流时间基基本上等于坡面汇流时间本上等于坡面汇流时间1和河槽汇流时间和河槽汇流时间2的代数和，的代数和，即：即： =1+2( (三三) )、流域汇流分析与计算、流域汇流分析与计算第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 二、推理公式二、推理公式推理公式的基本形式为：推理公式的基本形式为：为频率为为频率为p%的流量的流量(m3/s)；为单位换算系数

89、；为单位换算系数；为频率为为频率为p%的平均净雨强度的平均净雨强度(mm/h)；为流域面积为流域面积(km2)；第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 | 水科院水文研究所制定的推理公式：水科院水文研究所制定的推理公式： 为径流洪峰系数，该公式基于产流分析中为径流洪峰系数，该公式基于产流分析中的径流系数法。的径流系数法。 i1=C i 式中式中 i1 为设计时段流域的平均产流经验强度；为设计时段流域的平均产流经验强度； i 为设计时段流域的平均雨强；为设计时段流域的平均雨强； C 为洪峰径流系数。为洪峰径流系数。S为频率为为频率为p的设计的设计雨力雨力。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 |交通部公路科研所和各省交通设计院共同制定的小交通部公路科研所和各省交通设计院共同制定的小流域暴雨径流推理公式：流域暴雨径流推理公式： 为降雨损失系数，该公式基于产流分析中为降雨损失系数，该公式基于产流分析中的扣损法。的扣损法。 i1= i- 式中式中为设计时段内的平均入渗强度。为设计时段内的平均入渗强度。第四章第四章 设计洪水流量的推求设计洪水流量的推求 三、经验公式三、经验公式| 公路交通系统经验公式：公路交通系统经验公式：| 铁路部门经验公式：铁路部门经验公式：部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！