水文分析及计算知识重点

1.洪水资料的分析处理：洪水资料的选样→洪水资料的审查→洪水资料的插补延长→洪水资料代表性分析方法。

（一）洪水资料的选样：

（1）年最大值法：每年选取一个最大值，n年资料可选出 n项年极值，包括洪峰流量和各种时段的洪量。

（2）年多次法：每年选取最大的k项，则由n年资料可选出n*k项样本系列，k对各年取固定不变，如k=3、5等。

（3）超定量法：选定洪峰流量和时段洪量的阀值Q mo、W to，超过该阀值的洪水特征均选作为样本，每年选出的样本数目是变动的。

（4）超大值法：将n年资料看作一连续过程，从中选出最大的n项。（相当于以第n项洪水为阀值的超定量法）

对一般水利工程：采用年最大取样；对城市雨洪排水和工矿排洪工程：年多次法。

（二）洪水资料的审查（“三性审查”）

（1）可靠性分析：主要审查由于人为或天然原因的造成的资料错误或时空不合理现象。审查的具体容一般包括：

1）水位资料的审查：了解水位基准面的情况，水尺零点高程有无变化，检查施测断面有无变动。

2）检查流量测验情况：检查测验方法、仪器等情况。如断面布设是否合理、浮标测流系数是否合理、水位流量关系有无问题，特别是水位流量关系曲线的延长部分是否合理。

3）检查上下游河岸整治、溃堤、分洪、改道、堵口等情况及人类

活动的情况。

（2）一致性分析：样本是否来自同一总体。

不一致原因：

1）上游修建水库蓄水，改变原天然洪水、径流过程；

2）大洪水情况下分洪或发生决口、溃堤；

3）气候变化、下垫面覆被/土地利用变化。

分析方法：水量平衡原理修正、相关关系修正、水文模型修正。（3）代表性分析：代表性是指样本与总体接近的程度。

其他条件相同时，样本容量越小，抽样误差愈大；提高样本代表性的主要途径是增加样本长度；方法：历史洪水调查、插补延长、古洪水探测。

（三）洪水资料的插补延长

（1）根据上下游测站的洪水特征值进行插补延长

（2）利用本站峰量关系进行插补延长

（3）利用降雨径流关系进行插补延长

（4）根据相邻河流测站的洪水特征值进行延长

注意事项：

1）参证站和设计站在成因上有密切的联系，参证站具有充分长的资料，两站有一段相当长的平行观测资料

2）插补系列的项数一般不宜超过实测项数n，最好不超过n/2

3）外延不宜太远：对洪水，一般不超过实测资料的30％

4）相关密切, ρ＞0

2.洪水调查的意义：

（1）增加样本容量，提高代表性。；

（2）代表性愈好，抽样误差愈小；

（3）只有增加信息量，犯取伪、弃真两类错误的概率才能同时减小。

3.不连序系列的经验频率计算：

（1）分别处理法（分开处理法）：对各自系列分别采用期望值公式计算各自样本的经验频率。

（2）统一处理法：历史洪水+实测资料(包括其中的大洪水）作为一个样本统一在N 中计算。

1）为首的a 项大洪水的经验频率:1+=

N M P M , a M ...21，，=

2）实测系列中l n -项的经验频率：

n l m l n l m P P P a a m ...211)1(，，+=+---+=

注意：分别（开）处理法 、统一处理法对适线法估计参数影响不大。（因对大洪水的计算两种方法是一样的）；分别（开）处理法可能出现“重叠现象”

4.矩法的原理：用样本的矩估计相应总体的矩。

（1）连续样本：

（2）水文中不连序样本的矩法：

5.适线法：适线法是我国目前生产上一致采用的方法，也是洪水规规定的方法。

（1）经验适线法步骤：

① 样本由大到小排列，计算各项经验频率 ，得经验点据

②在机率图上（海森机率格纸）点绘经验点据

③假设一套参数初值)(Cs Cv Q 、、

一般以矩法估计的参数为初值

④根据这套参数计算不同频率p 下的相应设计值Qp,得到所谓的理论点据（p,Qp ）；

)1(φCv Q Q p +=，并根据理论点据绘出频率曲线（理论频率曲线） ⑤判断理论曲线与经验点据拟合是否理想。如果不理想，再重新假设

一套参数，重复①～④，直到满意为止。

（2）参数对曲线形状的影响：

Cv、Cs相同的情况下，EX增加－－曲线整体上移；

EX、 Cs相同的情况下，Cv愈大－－曲线愈陡；

EX、Cv相同的情况下，Cs愈大－－曲线上端愈弯曲下端愈平缓；

（3）经验适线法的特点：方法直观、灵活、可以反映设计人员对资料的经验；

因人而异，成果不唯一。

我国设计洪水计算规规定:“适线时，应尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群中心。如点据缺乏规律，可侧重考虑上部和中部的点据，并使曲线尽量靠近精度较高的点据。对于特大洪水，应当分析它们可能的误差围，不宜机械地通过特大洪水而使频率曲线脱离点群。”

6.本站的统计参数C v的对比分析:

（1）对于调蓄作用小而连续暴雨少的河流，C v随历时的增加而减小。Qm的C v也大于W T的C v。

（2）对于调蓄作用大且连续暴雨次数多的河流，随历时的增加C v反而增大，至T达到某一历时时C v达到最大值，然后再逐渐减小，在

C v增加的围，Q m的C v也小于W T的Cv。

（3）只有当峰量关系是直线时，Q m 的Cv 与W T 的C v 才相等。

7.安全修正值：Xp 估计的不确定性，为安全计，在估计的Xp 上加个修正值△Xp

Xp

Xp σα?=?7.0：可靠性系数，一般取α 诺模图，制成＝B Cs p Cs p B B B n Cv

x Xp ~~),(,=σ

在计算中如果考虑了历史洪水：n ’=n+(c ＋d)*(N-n)

c —反映调查洪水项数的系数：一项洪水时，c=0.2；二或三项时，c=0.3； 三项以上时，c=0.4

d —反映调查洪水精度的系数：一般，d=0.2；可靠时，d=0.3；精确时，d=0.4

8.水文频率分析误差？？？

（1）样本代表性不足；

（2）资料有误差(历史洪水调查的误差)－－（可靠性问题）；

（3）同总体假设成立？

（4）计算方法（如适线法）有误差

。。。

通过对成果的合理性进行分析，尽可能降低误差！

第三章 防洪安全设计和设计洪水

1.风险率代表系统失效的可能性大小，代表灾害的自然属性；

损失与社会经济、抗洪能力、管理措施。。。有关，代表灾害的社会属性；

2.

3.防洪设计目标（两个方面）：

工程下游区防洪安全设计：工程建成后，下游防洪区未来洪水情势（防洪断面的设计洪水）。

工程本身防洪安全设计：工程所在地点未来洪水情势（工程位置的设计洪水）。

4.设计洪水过程线拟定流程：控制时段选择（控制时段：选择一个时段tk，按照这个时段设计洪量构成的洪水过程来防洪，保证：风险率=设计标准、各种历时）→设计洪峰洪量计算（洪峰、控制时段各种历时洪量）→选典型洪水过程线（原则、选择：峰高量大峰偏后）→典型洪水过程放大（同倍比、同频率）

5.两种放大方法的比较：

同倍比放大计算简单，常用于峰量关系好的河流，特别是长历时、多峰的洪水过程。适用于洪峰或时段洪量控制的水工建筑物。（如堤防、分洪区）

同频率放大：典型洪水作用较小，常用于峰量关系不够好，峰型差别

大的河流。适用于有调洪作用的水工建筑物。（如水库）

6.地区组成法：

（1）相关法：反映平均情况

一般用于设计断面以上各地区洪水组成比例较为稳定的情况（2）典型地区组成同倍比放大法：反映实测最可能情况

适用于洪水地区组成较复杂的情况

（3）同频率地区组成法：偏于安全情况

侧重于安全的方法：保证关键区域达到设计标准

7.入库洪水与坝址洪水产生条件差异：

（1）产流条件改变：库面由陆面产流变为库面直接承纳降水，入库洪水洪量增大。

（2）汇流时间缩短：

（3）原河槽调蓄能力丧失：洄水末端到坝址处由原河边变为库区河边，调蓄能力丧失了。

差异：洪峰增高，峰时提前，历时变短。

影响差别的因素：水库库型，蓄水深度，洄水长度，库区面积，暴雨中心位置。。。

河道型水库：差别小；湖泊型：差别大。

8.入库设计洪水的推求：

（1）合成流量法

（2）水量平衡法