设计洪水与及设计水位推算课件

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1、桥 涵 水 文Hydrology of Bridge and Culvert第四章设计洪水与设计水位推算第一节第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法有观测资料的设计洪水流量推算方法第二节第二节 根据洪水调查资料推算（略）根据洪水调查资料推算（略）第三节第三节 根据暴雨资料推算（略）根据暴雨资料推算（略）第四节第四节 小流域设计洪水小流域设计洪水第五节第五节 设计洪水位的推求设计洪水位的推求 对对公公路路桥桥梁梁工工程程来来说说，在在发发生生洪洪水水时时，必必须须保保证证桥桥梁梁能能安安全全宣宣泄泄洪洪水水，公公路路能能畅畅通通。因因此此，在在规规划划设设计计公公路路桥桥梁梁时时，桥桥涵涵的的

2、孔孔径径、桥桥梁梁的的高高度度、墩墩台台基基础础的的埋埋置置深深度度、调调治治构构造造物物的的尺尺寸寸等等，都都应应根根据洪水的大小来设计。据洪水的大小来设计。 本本章章主主要要任任务务在在于于确确定定桥桥梁梁基基本本尺尺寸寸(桥桥孔孔长长度度、桥桥面面标标高高、墩墩台台埋埋深深)所所依依据据的的桥桥位位河河段段的的水水文文要要素素，即即在在桥桥渡渡设设计计使使用用期期内内可可能能出出现现的的控控制制洪洪峰流量峰流量(设计流量设计流量)及其相应的水位及其相应的水位(设计水位设计水位)。 设设计计洪洪水水：在在道道路路桥桥涵涵规规划划、设设计计中中所所指指定定的的各种设计标准的洪水。各种设计标准

3、的洪水。 设设计计水水位位：在在规规定定的的桥桥涵涵设设计计洪洪水水频频率率标标准准下下的的水水位位加加上上根根据据河河流流具具体体情情况况，即即考考虑虑壅壅水水高高度度、浪浪高高、水水拱拱、河河湾湾超超高高、凹凹岸岸超超高高、局局部部股股流流涌涌高高和桥墩冲高等影响的高度后的水位。和桥墩冲高等影响的高度后的水位。桥涵工程依据：桥涵工程依据： 交通部颁布的交通部颁布的公路工程技术标准（JTJ B01-2003）公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002） 首首先先根根据据公公路路工工程程技技术术标标准准确确定定公公路路的的等等级级和和桥桥梁梁的的大大小小，然然后后按按照照公公路路工工程

4、程水水文文勘勘测测设设计计规规范范，确确定定设设计计洪洪水水频频率率（或或重重现现期期），最最后后推推求求相相应应于于该该频频率率的的设设计计流流量量，以以及及相相应应的的设计水位、设计流速和过水断面面积。设计水位、设计流速和过水断面面积。 桥梁涵洞分类桥梁涵洞分类桥涵桥涵分类分类公路桥涵公路桥涵多孔跨径总长多孔跨径总长L L/m/m单孔跨径单孔跨径 /m/m特大桥特大桥L L10001000150150大桥大桥100 100 L L 1000 100040 15040 150中桥中桥3030 L L1001002020 4040小桥小桥8 8 L L30305 5 2020涵洞涵洞- - 5

5、 5构造物构造物名名 称称 公公 路路 等等 级级 高速公路高速公路 一一 二二 三三 四四 特大桥特大桥 1/300 1/300 1/300 1/300 1/100 1/100 1/100 1/100 1/100 1/100 大中桥大中桥 1/100 1/100 1/100 1/100 1/100 1/100 1/ 50 1/ 50 1/ 50 1/ 50 小小 桥桥 1/100 1/100 1/100 1/100 1/ 50 1/ 50 1/ 25 1/ 25 1/ 25 1/ 25涵洞及小涵洞及小型排水构型排水构造物造物 1/100 1/100 1/100 1/100 1/ 50 1/

6、50 1/ 25 1/ 25按具体情按具体情况确定况确定 路路 基基 1/100 1/100 1/100 1/100 1/ 50 1/ 50 1/ 25 1/ 25按具体情按具体情况确定况确定公路桥涵设计洪水频率公路桥涵设计洪水频率注：二级公路的特大桥及三、四级公路的大桥，在水势猛急、河床易于冲刷的情况下，可提高一级洪水频率验算基础冲刷深度。铁路铁路等级等级 设计洪水频率设计洪水频率检算洪水频率检算洪水频率 桥梁桥梁 涵洞涵洞特大桥（或大桥）属于技术特大桥（或大桥）属于技术 复杂、修复困难者或重要者复杂、修复困难者或重要者、 1/100 1/1001/501/501/3001/3001/501

7、/50 1/50 1/501/1001/100 铁路桥涵设计洪水频率铁路桥涵设计洪水频率 设设计计标标准准越越高高（频频率率越越小小），设设计计洪洪水水越越大大，设设计计的的工工程程越越安安全全，被被洪洪水水破破坏坏的的风风险险就就越越小小，但但工工程程的的造造价价越越高高；反反之之，标标准准越越低低（频频率率越越大大），工工程程耗耗资资较较少少，但但安安全全程程度度也也相相应应降降低低，被被破破坏坏的的风风险就较大。险就较大。设计洪水的计算途径设计洪水的计算途径1、由实测流量资料推求；、由实测流量资料推求；2、由洪水调查资料推求；、由洪水调查资料推求；3、由暴雨资料推求。、由暴雨资料推求。

8、实实际际工工作作中中，对对重重要要的的工工程程，为为保保证证计计算算成成果果的的可可靠靠性性，应应根根据据水水文文资资料料的的情情况况，采采用用多多种种途途径径计算，相互比较，充分论证，合理采用。计算，相互比较，充分论证，合理采用。第一节第一节 有观测资料的设计有观测资料的设计洪水流量推算方法洪水流量推算方法一、资料的选样与审查一、资料的选样与审查水水文文资资料料：桥桥位位断断面面实实测测年年最最大大洪洪峰峰流流量量系系列列及及若若干干次次历历史史调调查查洪洪水水资资料料；实实测测水水位位- -流流量量关关系系、水水位位- -流流速速关关系、水位系、水位- -过水断面关系等。过水断面关系等。1

9、 1、选样、选样年年最最大大值值法法：组组成成容容量量为为n n的的年年最最大大洪洪峰峰流流量量系系列列，以以及若干次历史调查洪水资料。及若干次历史调查洪水资料。年超大值法：年超大值法：观测年数较少时采用。观测年数较少时采用。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法一、资料的选样与审查一、资料的选样与审查2 2、审查、审查n资料可靠性：资料可靠性：资料的正确与否资料的正确与否n资料一致性：资料一致性：是指组成该系列的流量资料，都是在同是指组成该系列的流量资料，都是在同样的气候条件、同样的下垫面条件和同一测流断面条件样的气候条件、同样的下垫面条件和同一测流断面条件下获得的下获得的n资料代表性：资

10、料代表性：是指该洪水样本的频率分布与其总体概是指该洪水样本的频率分布与其总体概率分布的接近程度率分布的接近程度n资料独立性：资料独立性：水文资料彼此无关水文资料彼此无关第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法一、资料的选样与审查一、资料的选样与审查3 3、资料的插补与延长、资料的插补与延长（1 1）寻寻找找参参证证站站：采采用用水水文文统统计计方方法法推推算算设设计计流流量量时时，如如桥桥位位附附近近水水文文站站流流量量观观测测资资料料的的观观测测年年限限较较短短或或有有缺缺失失年年份份，则则应应尽尽量量利利用用参参证证站站( (上上、下下游游或或邻邻近近流流域域内内的的水水文文站站) )的的

11、观观测测资资料料，进进行行插插补补和和延延长长，来来提提高高可可靠靠性。性。（2 2）用暴雨资料插补洪峰资料）用暴雨资料插补洪峰资料 插插补补和和延延长长年年数数不不宜宜超超过过实实测测洪洪水水流流量量的的年年数数，并并应结合气象和地理条件作合理性分析。应结合气象和地理条件作合理性分析。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法二、设计洪峰流量的推求二、设计洪峰流量的推求连连序序系系列列：即即从从大大到到小小排排位位，序序号号是是顺顺位位连连续续排排列列的系列。如：实测系列的系列。如：实测系列不不连连序序系系列列：特特大大洪洪水水加加入入系系列列后后称称为为不不连连序序系系列列，即即从从大大到到

12、小小排排位位，序序号号不不连连续续，其其中中一一部部分分属属于于漏漏项项、缺缺项项位位，其其经经验验频频率率和和统统计计参参数数计计算算与与连连序序系系列不同。列不同。 第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法二、设计洪峰流量的推求二、设计洪峰流量的推求（1）连序系列）连序系列选取样本，一般采用选取样本，一般采用“年最大值法年最大值法”选取样本；选取样本；绘制经验频率曲线；绘制经验频率曲线；用适线法绘制理论频率曲线，并选定三个统计参数；用适线法绘制理论频率曲线，并选定三个统计参数；用用选选定定的的三三个个统统计计参参数数计计算算设设计计洪洪水水频频率率相相应应的的设设计计流量；流量；审审查查计

13、计算算结结果果。参参照照统统计计参参数数的的地地区区经经验验值值，审审查查所所选定参数值，并用其他方法推算设计流量，进行对比。选定参数值，并用其他方法推算设计流量，进行对比。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法（2）不连序系列）不连序系列 在在水水文文站站观观测测年年份份内内，如如果果河河流流发发生生特特大大洪洪水水，相相应应地地就就会会出出现现特特大大值值。通通过过洪洪水水调调查查和和文文献献考考证证，往往往往也也会会获获得得特特大大值值。这这些些特特大大值值与与其其它它数数值值之之间间有有显显著著的的脱脱节节现现象象，是是不不连连续续的的。在在统统计计计计算算中中，不不能能把把这这些些

14、特特大大值值与与其其它它数数值值等等同同看看待待，需需要要进进行行适适当当处处理理，即即所所谓谓特大值的处理特大值的处理。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法a1 个大洪水a2 个大洪水n实测期N调查期或考证期T2 T1 a1+ a2=a个大洪水什么是特大洪水？ 至至今今人人们们对对特特大大洪洪水水还还没没有有一一个个明明确确的的量量的的定定义义。在在概概率率格格纸纸上上，它它的的频频率率点点与与一一般般洪洪水水的的频频率率点点有有明明显显的的脱脱节节、不不连连续续现现象象。在在历历史史洪洪水水中中、在在实实测测洪洪水水中都有可能出现特大洪水，需提出作单独处理。中都有可能出现特大洪水，需提

15、出作单独处理。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法（2）不连序系列）不连序系列（2）不连序系列）不连序系列 为什么要进行特大值的处理？u通通过过特特大大值值处处理理，可可以以延延长长系系列列资资料料，增增强强系系列列的的代代表表性性，减减少少各各参参数数值值的的抽抽样样误误差差，从从而而提提高高计计算算成成果果的的稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。u一一般般同同时时采采用用三三种种来来源源的的资资料料：水水文文站站观观测测资资料料、参参证站插补和延长资料、调查洪水和文献考证资料。证站插补和延长资料、调查洪水和文献考证资料。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法1)独立样本法此法是把包括历史

16、洪水的长系列此法是把包括历史洪水的长系列(N(N年年) )和实测的短和实测的短系列系列(n(n年年) )看作是从总体中随机抽取的两个独立样本，看作是从总体中随机抽取的两个独立样本，各项洪峰值可在各自所在系列中排位。因为两个样本来各项洪峰值可在各自所在系列中排位。因为两个样本来自同一总体，符合同一概率分布，故适线时仍可把经验自同一总体，符合同一概率分布，故适线时仍可把经验点据绘在一起，共同适线。点据绘在一起，共同适线。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法不连续系列的经验频率计算不连续系列的经验频率计算xP(%)100第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法【例例】某某站站自自19301930

17、年年至至19781978年年有有4949个个年年头头的的连连续续实实测测资资料料，另另外外还还调调查查到到19031903年年和和19211921年年两两个个历历史史洪洪水水资资料料，另另知知三三个个历史洪水流量的排序历史洪水流量的排序实测期实测期考证期（调查考证期（调查期）期）第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法解：解：(1)(1)取取19031903年到年到19781978年年N=76N=76年作为一个系列。年作为一个系列。 根根据据调调查查考考证证，认认为为在在此此期期间间不不会会遗遗漏漏大大于于等等于于19031903年年的洪水流量。那么在的洪水流量。那么在7676年为首的三项的频

18、率为：年为首的三项的频率为：(2)(2)另另取取19301930年年-1978-1978年年n=49n=49年年作作为为一一个个系系列列，按按大大小小排排队队，各项频率为：各项频率为： 对对于于两两个个系系列列中中都都有有的的19491949年年流流量量，一一般般来来说说选选取取时时期期较长的系列所推算的经验频率。较长的系列所推算的经验频率。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法2）统一样本法：将将实实测测系系列列和和特特大大洪洪水水系系列列共共同同组组成成一一个不连续系列，在考证期个不连续系列，在考证期( (或调查期或调查期) )内统一进行排队。内统一进行排队。 (1)(1)若若在在实实测

19、测系系列列n n年年之之内内，有有 个个特特大大洪洪水水，而而在在系系列列之之外外又又调调查查到到在在N N年年中中有有 个个历历史史洪洪水水，则则在在N N年年中中为为首首的的a a个个特特大大洪洪水水可可以以按按大大小小顺顺序序排排, , 然然后后按按维维泊泊尔尔公公式求频率。式求频率。(2)(2)实实测测系系列列中中所所余余下下的的项项只只有有 个个，它它们们作作为为总总体体中中抽抽出出来来的的样样本本，是是有有条条件件的的，属属于于条条件件抽抽样样，其其频率为：频率为：第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法一般洪水的经验频率为:xP(%)100PMa最后一项的经验频率：剩下Na 项的

20、频率范围为：1- PMa ，而实际只知n-a2 项。先将 n-a2项在 0-1 内计算经验频率： 第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法xP(%)100PMa 然后按（ 1- PMa ）为比例缩小，并接到 PMa 之后，最后得： 第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法解：解：(1) (1) 在实测系列在实测系列n=49n=49中有中有1 1个特大洪水个特大洪水在实测期以外，又调查得到两个历史洪水在实测期以外，又调查得到两个历史洪水所以：所以： 在在N=76N=76年中的序位是年中的序位是M=1M=1，2 2，3 3有：有：(2)(2)而而在在实实测测资资料料的的4949年年中中，因因抽抽出

21、出19491949年年的的流流量量后后，尚尚余余4848项，各项的经验频率为：项，各项的经验频率为：第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法两种方法的比较：两种方法的比较：第第一一种种显显得得方方便便，但但没没有有坚坚强强的的理理论论基基础础，有有时时会会出出现现经经验频率分布重叠的不合理现象。验频率分布重叠的不合理现象。第第二二种种方方法法理理论论基基础础强强，但但所所要要求求调调查查的的特特大大洪洪水水个个数数要要准准确确可可靠靠，而而这这一一点点在在有有些些情情况况下下是是不不易易做做到到的的。当当有有特特大洪水遗漏时，将导致错误的计算结果。大洪水遗漏时，将导致错误的计算结果。 以以上上

22、两两种种估估算算频频率率的的方方法法已已为为水水利利电电力力工工程程设设计计洪洪水计算规范水计算规范SD 122-79SD 122-79所采用。所采用。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法不连续系列的统计参数计算不连续系列的统计参数计算假假定定：缺缺测测年年份份中中的的各各最最大大值值的的平平均均数数与与连连续续n n年年内内除特大值之外的其它最大值的平均数及均方差均相等。除特大值之外的其它最大值的平均数及均方差均相等。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法a2 个大洪水a1 个大洪水n实测期N调查期或考证期T2 T1 N年系列的均值为：第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法N年系列的

23、CV值为：由：由此可证明：即：第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法三、成果合理性检查及安全保证值三、成果合理性检查及安全保证值对水文计算的结果，可按下述的途径进行合理性检查：对水文计算的结果，可按下述的途径进行合理性检查：1.1.从洪峰及其参数随时间变化关系上分析从洪峰及其参数随时间变化关系上分析2.2.从洪峰及其参数的地区分布规律分析从洪峰及其参数的地区分布规律分析3 3、设计洪峰流量与国内外或地区最大洪水记录对比、设计洪峰流量与国内外或地区最大洪水记录对比4 4、与暴雨计算成果比较、与暴雨计算成果比较第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法【例例

24、3-163-16】 某某河河水水文文站站实实测测年年最最大大洪洪峰峰流流量量资资料料30 30 年年，历历史史特特大大洪洪水水2 2年年，调调查查考考证证期期N N = = 102 102 年年。试试求求200200年年一一遇遇的的设设计计洪峰流量。洪峰流量。1 1、计算经验频率，点绘经验点据、计算经验频率，点绘经验点据 独立样本法独立样本法 特大洪水：特大洪水：a1 = 2a1 = 2，N = 102N = 102 一般洪水：一般洪水：n =30n =30， a2 = 0a2 = 0 统一样本法统一样本法计算结果见下表计算结果见下表 。第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法序号序号 洪峰洪

25、峰 流量流量 独立样本法独立样本法 统一样本法统一样本法 序号序号 洪峰洪峰 流量流量 独立样本法独立样本法 统一样本法统一样本法 PM Pm PM Pm PM Pm PM Pm 25200.0100.010 15 4800.4840.494 22000.0190.019 16 4700.5160.525 1 14000.0320.050 17 4620.5480.557 2 12100.0650.083 18 4400.5810.589 3 9600.0970.114 19 3860.6130.620 4 9200.1290.146 20 3680.6450.652 5 8900.1610.

26、177 21 3400.6770.683 6 8800.1940.209 22 3220.7100.716 7 7900.2260.241 23 3000.7420.747 8 7840.2580.272 24 2880.7740.778 9 6700.2900.303 25 2620.8060.810 10 6500.3230.336 26 2400.8390.842 11 6380.3550.367 27 2200.8710.873 12 5900.3870.399 28 2000.9030.905 13 5200.4190.430 29 1860.9350.936 14 5100.452

27、0.462 30 1600.9680.969 某河洪峰流量经验频率计算（a = 2）2 2、参数估计、参数估计 矩法矩法调整参数，最后采用： 适线法适线法初试取：初试取：第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法3 3、求设计值、求设计值T = 200T = 200年，年，P = 0.5% P = 0.5% ，C CV V =0.80 =0.80，C CS S =3.5C =3.5CV V =2.8 =2.8 查表，得查表，得桥位断面设计流量桥位断面设计流量：第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法第二节第二节 根据洪水调查资料推算根据洪水调查资料推算被调查人被调查人年年 龄龄职职 业业居居 住

28、住 地地其它被调查人其它被调查人胡胡 车车 60 放羊官放羊官巴离村巴离村 胡胡 优优记述：记述： 我我是是当当地地生生人人，今今年年6060岁岁，一一直直生生活活在在这这里里。我我记记得得我我2121岁岁那那年年蛤蛤蟆蟆河河发发大大水水，水水很很大大，我我很很害害怕怕，水水面面在在这这儿儿也也到到我我腰腰这这麽麽深深（就就地地量量测测：1.11.1米米），我我记记得得那那年年老老王王家家狗狗剩剩取取的的媳媳妇妇，但但大大水水两两天天就就退退了了。这这场场水水还还不不是是最最大大的的，我我4848岁岁那那年年水水更更大大，大大水水到到我我家家房房檐檐了了，全全村村的的人人都都跑跑后后山山上上去

29、去了了，我我可可以以领领你你们们到到河河边边的的山山坡坡再再看看，这这里里水水深深有有1.31.3米米。我我一一生生就就遇遇上上这这两两场场大大洪洪水水，但但我我听听老老一一辈辈人人说说民民国国初初还还发发生生过过一一场场洪洪水水，听听它它们们讲讲的的情情景景要要比比这这两两次次洪洪水水大大得得多多，听听说那次洪水后这个村子房子全没了，人也死了说那次洪水后这个村子房子全没了，人也死了200200多。多。证证明明人人：它它说说后后两两次次的的我我也也经经历历了了，民民国国初初还还发发生生过过的的那那场场洪水我听说也是这样。洪水我听说也是这样。结论：结论：被调查人记忆清晰，且有其它事实佐证，旁证也

30、被调查人记忆清晰，且有其它事实佐证，旁证也证实事实准确。证实事实准确。调查人调查人 张张 三三 证明人证明人 李李 四四 洪 水 调 查 表洪水编号：洪1调查时间：99.6.5第三节第三节 根据暴雨资料推算根据暴雨资料推算第四节第四节 小流域设计洪水小流域设计洪水（无观测、无考证、无调查）（无观测、无考证、无调查）1）1958年水利科学研究院水文研究所推理公式1.推理公式 设计频率为P的24小时设计雨力（mm/h）；汇流时间（h）；暴雨强度递减指数；流域面积（km）； 设计频率为P的洪峰流量（m/s）；洪峰径流系数；注意：暴雨推理公式中的参数和指数采用各地区编制的暴雨径流图表值。2）、径流简化

31、公式式中， ：地貌系数；与流域面积、地形、主河道比降有关； h ：设计径流深，mm； Z ：植物截流和填洼损失量，mm； ：洪峰传播中变形对洪峰流量影响的折减系数； ：流域降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数； ：湖泊、塘堰、小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数。2、地区经验公式式中，QP：设计频率为P的设计洪峰流量，m3/s； F ：集水面积，km2； n，C：经验指数和经验系数，随地区和频率而变，可查各省的水文手册或设计手册。地区经验公式地区经验公式 19791979年年，交交通通部部公公路路规规划划设设计计院院组组织织全全国国各各省省市市交交通通厅厅局局利利用用17851785个个水水文文站

32、站点点资资料料汇汇总总分分析析，制制定定了了我我国国公公路路大大中中桥桥流流量量经经验验公公式式汇汇总总报报告告。报报告告中中把把全全国国分分为为111111个个分分区，制定了区，制定了（1 1）全国水文分区流量计算参数表）全国水文分区流量计算参数表（2 2）全国水文分区）全国水文分区CvCv值表值表（3 3）全国水文分区）全国水文分区Cs/CvCs/Cv经验关系表。经验关系表。n1、全国水文分区流量计算参数表在此表中，给出了111个分区的三项资料：i)平均流量（年最大流量系列的均值）ii)频率P=2%的流量iii)Q1%/Q2%，根据此值，可由Q2%算出Q1%n2、全国水文分区Cv值表表中给

33、出111个分区流域面积从100平方公里到5万平方公里范围内的Cv值，或者建议采用Cv等值线取值，其等值线可从相关水文手册获得。从表中Cv值可以看出，流域面积越大，Cv值越小。n3、全国水文分区Cs/Cv经验关系表全国水文分区流量计算参数表计算方法：计算方法： 1.1.由全国水文分区流量计算参数表：由全国水文分区流量计算参数表：2.2.计算计算 查表查表 （表（表3-2-23-2-2） 查表查表 （表（表3-2-33-2-3）使用范围：使用范围：一般用于流域面积小于一般用于流域面积小于50 000k50 000k的中等流域的的中等流域的 桥位。桥位。使用方法：使用方法：首先在地图上勾绘出桥位以上

34、的流域面积首先在地图上勾绘出桥位以上的流域面积F F，视，视 流域大部分在哪一个分区中，就可采用该分区流域大部分在哪一个分区中，就可采用该分区 公式。公式。第五节第五节 设计洪水位的推求设计洪水位的推求 设设计计流流量量往往往往是是根根据据水水文文站站观观测测资资料料或或洪洪水水调调查查资资料料推推算算，其其流流量量是是根根据据水水文文站站的的测测流流断断面面或或桥桥位位附附近近的的形形态态断断面面计计算算而而得得，与与桥桥位位断断面面通通常常是是不不重重合合的的，因因而而需要换算到桥位断面的流量或水位。需要换算到桥位断面的流量或水位。水水文文测测站站，形形态态断断面面距距桥桥位位断断面面很很

35、近近，流流域域面面积积相相差差5%5%时时，可可以以直直接接采采用用测测站站或或形形态态断断面面处处的的设设计计流流量量，不不用用换换算。算。水水文文站站或或形形态态断断面面与与桥桥位位断断面面的的流流量量相相差差小小于于10%10%时时，可可直直接采用测站或形态断面处的设计流量，不必作换算。接采用测站或形态断面处的设计流量，不必作换算。当流域面积相差不超过当流域面积相差不超过20%20%，可按下式换算，可按下式换算: :当当流流域域面面积积相相差差超超过过20%20%，按按上上式式计计算算的的结结果果误误差差较较大大，应应结合实际情况，从多方面比较后确定。结合实际情况，从多方面比较后确定。复

36、习复习 第一章第一章 概述（了解）概述（了解）水文学？水文学？桥涵水文学？桥涵水文学？桥与水的关系？桥与水的关系？桥涵水文学的研究内容及意义桥涵水文学的研究内容及意义第二章第二章 河川径流（理解）河川径流（理解）河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法河流形态与河流水情河流形态与河流水情河流的泥沙运动与河床演变河流的泥沙运动与河床演变复习复习第三章第三章 水文统计基本原理和方法（熟练掌握）水文统计基本原理和方法（熟练掌握）水文经验频率曲线水文经验频率曲线水文理论频率曲线水文理论频率曲线水文频率计算适线法水文频率计算适线法复习复习第四章第四章 设计洪水与设计水

37、位推算（熟练掌握）设计洪水与设计水位推算（熟练掌握）有观测资料的设计洪水流量推算方法有观测资料的设计洪水流量推算方法小流域设计洪水（缺少或无观测资料）小流域设计洪水（缺少或无观测资料）例例 ： 某某桥桥位位附附近近有有水水文文站站，能能搜搜集集到到2020年年连连续续的的流流量量观观测测资资料料，通通过过洪洪水水文文献献考考证证知知，从从17841784年年至至19821982年年期期间间，曾曾有有8 8年年发发生生过过较较大大洪洪水水。其其中中：18801880年年、19481948年年和和19551955年年能能调调查查到到历历史史洪洪水水位位，可可推推算算得得洪洪水水流流量量；19751

38、975年年在在实实测测期期内内，有有实实测测资资料料；其其余余4 4年年未未能能获获得得流流量量资资料料，只只知知17841784年年洪洪水水大于大于18801880年，另年，另3 3年洪水均小于年洪水均小于19481948年，试求洪水流量年，试求洪水流量Q Q1%1%。 关键词：考证期、调查期、实测期、经验频率、经验频率曲线、理论频率关键词：考证期、调查期、实测期、经验频率、经验频率曲线、理论频率曲线曲线 重点参数和公式：重点参数和公式：Q Q、C CV V、C CS S、 P P 曲线和公式曲线和公式 Q QP%P% = Q(1+ = Q(1+ P PC CV V) ) 解：解： 1 1，

39、经验频率分析方法：，经验频率分析方法： （1 1）独立样本法：可分为）独立样本法：可分为3 3个独立系列：个独立系列：1) 1) 考证期（考证期（17841784年年19821982年）年）N N2 2为为199199年，年，17841784年洪水频率为：年洪水频率为：P P1 1/(N+1)= 1/200 = 0.5%/(N+1)= 1/200 = 0.5%；2)2)调查期（调查期（18801880年年19821982年）年）N N1 1为为103103年，包括年，包括18801880年、年、19481948年、年、19551955年和年和19751975年（在实测期内）年（在实测期内）4

40、4个特大值。频率分别为：个特大值。频率分别为：P=P=M M/(103+1),/(103+1),M M取取1 1、2 2、3 3、4 4。3)3)实测期（实测期（19631963年年19821982年）年）n n为为2020年，频率为：年，频率为：P=m/(n+1),mP=m/(n+1),m取取1 1、2 2、3 3、2020，其中，其中19751975年为特大洪水，则年为特大洪水，则a2a2=1=1。 （2 2）统一样本法：在考证期内）统一样本法：在考证期内199199年中各流量统一排位：年中各流量统一排位：考证期：考证期：N N199199年，年，,M,M=1,1784=1,1784年的流

41、量年的流量, , 调查期调查期: n =103: n =103年，年，a a1 14 4，包括，包括18801880年、年、19481948年、年、19551955年和年和19751975年年 的特大洪水。的特大洪水。a2a21 1，即，即19751975年洪水。年洪水。实测期：实测期：n=20n=20年，包括特大值年，包括特大值19751975年流量，应在调查期内按特大值排位。水文年流量，应在调查期内按特大值排位。水文 站观测资料只有站观测资料只有2020年，年限较短，代表性不强，年，年限较短，代表性不强， 采用第二种方法的计算结果。采用第二种方法的计算结果。1955197519481880

42、17841963实测期n = 20调查期N1=103考证期N2=199按年份顺序排列按年份顺序排列按流量大小排列按流量大小排列经验频率经验频率 P P（）（）经验频率经验频率 P P（）（）方法二方法二经验频率经验频率 P P（）（）采用值采用值年份年份流量流量(m(m /s)/s)年份年份流量流量(m(m /s)/s)方法一方法一178417843800380017841784380038000.500.500.500.500.50.5188018803800380018801880380038001.001.000.960.961.001.001.01.019481948335033501

43、9551955355035501.921.921.961.962.02.0195519553350335019751975347034702.882.884.764.762.922.922.92.9196319632570257019481948335033503.853.853.883.883.93.9196419643025302519641964302530259.529.528.698.698.78.71965196517501750197019702805280514.2914.2913.4913.4913.513.5196619661600160019631963257025701

44、9.0519.0518.3018.3018.318.31967196714901490196819682270227023.8123.8123.1023.1023.123.11968196822702270197419741960196028.5728.5727.9127.9127.927.91969196912801280197919791840184033.3333.3332.7232.7232.732.71970197028502850196519651750175038.1038.1037.5237.5237.537.5经 验 频 率 计 算 表19711971168016801972

45、19721710171042.8642.8642.3342.3342.342.31972197217101710197119711680168047.6247.6247.1347.1347.147.11973197315801580196619661600160052.3852.3851.9451.9451.951.91974197419601960197319731580158057.1457.1456.7556.7556.756.71975197534703470197819781550155061.9061.9061.5561.5561.661.619761976110011001981

46、19811510151066.6766.6766.3666.3666.466.41977197713101310196719671490149071.4371.4371.1671.1671.271.21978197815501550198219821460146076.1976.1975.9775.9776.076.01979197918401840197719771310131080.9580.9580.8780.8780.880.819801980840840196919691280128085.7185.7185.5885.5885.685.61981198115101510197619

47、761100110090.4890.4890.9390.9390.490.419821982146014601980198084084095.2495.2495.1995.1995.295.22, 2, 点绘经验频率曲线：点绘经验频率曲线： 将经验频率点群点绘于海森几率格纸上，目估通过点群分布中心，将经验频率点群点绘于海森几率格纸上，目估通过点群分布中心， 并兼顾到特大值作曲线，得到经验频率曲线。并兼顾到特大值作曲线，得到经验频率曲线。3 3，适线中重点参数的求算：，适线中重点参数的求算： （1 1）, ,应用应用3 3点适线法确定统计参数点适线法确定统计参数 Q Q、 C CV V和和 C

48、CS S。 在经验频率曲线上读在经验频率曲线上读 P P5%,5%, P P50%,50%, P P95%95%所对应的流量得所对应的流量得 Q Q5%5%=3210 m=3210 m /s(Q/s(Q1 1) )、 Q Q50%50%=1750 m=1750 m /s(Q/s(Q2 2) )、Q Q95%95%=970 m=970 m /s(Q/s(Q3 3) ) 公式：公式：S S(Q1+Q3-2Q2)/(Q1-Q3(Q1+Q3-2Q2)/(Q1-Q3） S S（312031209709702 217501750）/ /（31203120970970）0.2740.274 查表得：查表得：

49、C CS S0.99 0.99 ，并知，当，并知，当C CS S0.990.99时，时，P P1 15%,5%,1 1=1.88=1.88 P P2 2=50%, =50%, 2 2=-0.16, P=-0.16, P3 3=95%, =95%, 3 3=-1.32=-1.32 公式：公式：Q Q =(Q =(Q3 3 1 1 Q Q1 1 3 3）/ /（ 1 1 3 3） 9709701.881.8831203120（1.321.32）/1.88/1.88（.32.32） 1857 1857 m m /s /s 公式：公式：C CV V （ Q Q1 1Q Q3 3）/(Q/(Q3 3 1

50、 1 Q Q1 1 3 3） 0.360.36 4 4，作理论频率曲线、适线、推求设计流量，作理论频率曲线、适线、推求设计流量（1 1）作理论频率曲线、适线：）作理论频率曲线、适线： 以以Q Q = 1857 = 1857 m m /s /s 、 C CV V 0.360.36、 C CS S0.99 0.99 选取选取P1%P1%、2 29595各频率各频率并查表得各对应的并查表得各对应的P P值，根据值，根据 P P 曲线公式曲线公式： Q QP%P% = Q (1 + = Q (1 + P P C CV V) )求得求得: : 作理论频率曲线作理论频率曲线: Q: QP%P% = 185

51、7*(1 + 0.36 = 1857*(1 + 0.36P P ) ) 各各P%P%频率对应的流量频率对应的流量Q QP%P% 如下表如下表 表中表中 K KP P = (1 + = (1 + P P C CV V) )P(%)P(%)1 12 25 51010202050507575909095953.013.012.542.541.881.881.341.340.760.76-0.16-0.16-0.73-0.73-1.13-1.13-1.32-1.32K KP P2.082.081.911.911.681.681.481.481.271.270.940.940.740.740.590.5

52、90.520.52Q QP P3863386335473547312031202748274823582358174617461374137410961096966966 将各频率将各频率P%P%和对应的流量和对应的流量QP%QP%点绘于海森几率格纸上，点绘于海森几率格纸上， 检测理论曲线和经验曲线的符合状况，若符合很好，检测理论曲线和经验曲线的符合状况，若符合很好， 则该理论曲线即为所求，否则调整则该理论曲线即为所求，否则调整CVCV值后重复以上过程重新适线，值后重复以上过程重新适线， 直至两线符合很好为止，再利用最终的理论曲线参数再推求设计流量。直至两线符合很好为止，再利用最终的理论曲线参

53、数再推求设计流量。 （2 2）推求设计流量：）推求设计流量： 利用利用P P 曲线公式并查各表得设计频率曲线公式并查各表得设计频率1 1, ,计算可得设计流量计算可得设计流量Q1Q1, ,即：即： Q1Q1Q(1 + Q(1 + 1 1CV)=3863 CV)=3863 m m /s /s 经验频率计算及经验频率曲线、理论频率曲线见下图经验频率计算及经验频率曲线、理论频率曲线见下图 经验频率曲线经验频率曲线理论频率曲线理论频率曲线 1000 200030004000 5000 6000 7000 8000 15 1020 30 40 50 60 70809095100(%). 到此，我们告别了数理统计学繁杂的数学公式到此，我们告别了数理统计学繁杂的数学公式 即将进入即将进入桥涵水力学桥涵水力学计算部分，请大家把你的计算部分，请大家把你的 流体力学流体力学书拿出来吧书拿出来吧大中桥孔径计算（桥涵水力计算）大中桥孔径计算（桥涵水力计算）桥梁墩台冲刷计算（桥涵水力计算）桥梁墩台冲刷计算（桥涵水力计算）小桥与涵洞孔径计算（桥涵水力计算）小桥与涵洞孔径计算（桥涵水力计算）