工程水文课程设计指导书
河海大学文天学院水务2011级 工程水文学课程设计指导书
河海大学文天学院水利工程系
2013年12月
1 课设目地与任务
1.1 目的
在系统学习工程水文学所涉及的理论与方法的基础上，通过课程设计，提高学生综合应用工程水文学及水资源专业知识的能力；使学生能应用工程水文学中有关的理论与方法解决实际问题。在课程设计阶段注重自己独立工作能力、分析问题和解决问题能力的培养。 1.2 任务
根据所给流域不同时期实测流量和径流量资料，每个同学分别对不同时期（分为前汛期、后汛期和全讯期）的洪水洪峰、洪量(1d 、3d 、5d 、7d 、10d)进行频率计算；绘制频率曲线；推求不同时期各种频率的设计洪水过程。
2 技术路线
1993年发布并实施的《水利水电工程设计洪水计算规范》规定：“凡具有30年以上实测和插补延长洪水流量，并有历史调查洪水时，应采用频率分析法计算设计洪水。选用的课程设计流域从1959-2004年共有实测和插补延长洪水资料46年，并具有历史调查洪水资料，采用实测流量法推求设计洪水满足规范要求。 2.1 设计洪峰流量计算 1、经验频率计算
根据给定的不同时期的洪峰流量资料进行频率计算，推求指定频率的设计洪峰流量。频率曲线的线型采用规范规定的皮尔逊（III P -）型。将不同时期的洪水流量资料系列由大到小排列，采用数学期望公式（1）、（2）式计算经验频率；计算时历史洪水资料与实测洪水资料应分开处理。
1
+=
N M
P M M =1，…，a （1）
1
)11(1+--+-++=
l n l
m N a N a P m m =l +1，…，n （2） 式中，a ～为历史洪水和特大值洪水的个数；l ～为实测系列中特大值洪水个数；
n ～为实测样本长度；
N ～为历史洪水或特大值洪水的历史调查期长度，本次计算的历史调查期长度为
1824～2004年，共181年。 2、参数估计方法
皮尔逊（III P -）型线型包含三个参数，分别是均值EX 、离均系数V C 和偏态系数S C 。参数的估计方法为：先用矩法初估参数，以洪峰流量为例，计算公式见3～4式；再用目估适线法，最终确定参数；S C 通常由地区上V S C C /的比值确定，5.32/-=V S C C ；此次课设每个同学取值不同，取值详见课设分组。
∑∑+==--+=n
l i i a j j Q l n a N Q N Q 1
11 （3） Q
Q Q l n a N Q Q N C n l i i
a j j V ?
?????---+--=
∑∑+==2
1
12)()(11 (4)
3、设计值计算方法
相应频率的设计值计算公式为：
)1(P V P C Q Q Φ?+?= (5)
式中，
P Q ～为相应频率P 的流量设计值，)/(3s m ；
Q ～为实测流量系列均值，)/(3s m ；
P Φ～为皮尔逊（III P -）型曲线分布的离均系数。
4、绘图
在海森机率格纸上点绘经验点据，见图例2-1。
图 例2-1
5、目估适线
以矩法计算的均值Q 、离均系数V C 和偏态系数S C 为适线的初值。由（5）式可计算出
不同频率的设计值，见表例2-1。
例表2-1 不同频率洪峰流量设计值计算成果表
将例表2-1中不同频率计算结果点绘在绘有经验点据的图上（见图例2-1），观察与经验点据配合的情况，若不理想，则修改参数(主要调整V C 以及S C ),再次进行计算。最后根据频率曲线与经验点据的配合情况选定最终的频率曲线；相应于该曲线的参数便看作是总体参数的估值；该曲线上指定频率的设计值便是所要求的设计洪峰流量。 2.2 设计洪量计算
设计洪量计算步骤与设计洪峰计算步骤完全相同，在此不再赘述。所不同的是，绘图时，应将不同频率计算的d W 1、d W 3、d W 5、d W 7、d W 10绘在同一海森纸上，以便比较分析，见图例2-2。
图 例2-2
通过上述计算，即可得到不同时期、不同频率洪峰流量和洪量的设计值，见例表2-2。
例表2-2 不同频率最大洪峰、洪量频率计算成果表
注：表中0.01%+Δ～为Q P +20%Q P (P =0.01%)或W tP +20%W tP (P =0.01%)相应的频率。 2.3 设计洪水过程推求 1、放大倍比计算
本次课程设计前汛期选1994年实测洪水过程作为典型洪水过程Q D （t ），后汛期选1997年实测洪水过程作为典型洪水过程Q D （t ），全汛期和1996年实测洪水过程作为典型洪水过程Q D （t ）（见基本资料中的表3-5～3-7）。放大倍比计算公式为：
式中，K Q ～为洪峰的放大倍比；
K 1～为1d 洪量的放大倍比；
K 3-1～为3d 洪量减1d 洪量的放大倍比； K 5-3 ～为5d 洪量减3d 洪量的放大倍比； K 7-5 ～为7d 洪量减5d 洪量的放大倍比； K 10-7～为10d 洪量减7d 洪量的放大倍比； Q P ～为频率P 相应的设计洪峰流量值（m 3/s ）； Q D ～为典型洪水的洪峰流量值（m 3/s ）； W t ,P ～为频率P 相应的t 时段洪量值（108m 3）； W t ,D ～为典型洪水的t 时段洪量值（108m 3
）。 2、不同频率设计洪水过程计算
根据给定的典型洪水特征值（见基本资料中的表3-4），用上述公式即可算出放大倍比；根据计算出的放大倍比，对典型洪水过程Q D （t ）采用同频率放大法进行放大，即得相应频率P 的设计洪水过程（参阅讲义210-213的算例）；在典型过程线放大过程中，由于在两种历时衔接处放大倍比不同，因而放大后在交界处可能产生不连续现象，此时应酌情修匀，使其成为光滑曲线。
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----D D P P D D P P D D P P D D P P D
P
D
P Q W W W W K W W W W K W W W W K W W W W K W W K Q Q K ,7,10,7,10710,5,7,5,757,3,5,3,535,1,3,1,313,1,11（6）
3、绘图
根据计算出的不同频率的设计洪水过程绘图（注意：不是等时距），见图例2-3。
图例2-3
3 基本资料
课程设计采用流域集水面积为608km2。设计多年平均降雨量为1870mm，实测多年平均降雨量为2165.7mm；设计多年平均流量为33.4m3/s,相应水量为10.5×108m3。
3.1 不同时期洪水洪峰与洪量资料
经插补和一致性修正后，不同时期洪水的洪峰与洪量资料系列分别见表3-1～3-3。表中：Q ～为洪峰流量（m3/s），W t～为t时段洪量（108m3）。
表3-1 设计流域前汛期最大洪峰、洪量系列表
表3-2 设计流域后汛期最大洪峰、洪量系列表
表3-3 设计流域全汛期最大洪峰、洪量系列表
3.2 典型洪水过程特征资料
1994、1996、1997年典型洪水过程线特征资料见表3-4.
表3-4 典型洪水过程线特征值表
3.3 典型洪水过程资料
1994、1996、1997年典型洪水过程表3-5～3-7.
表3-5 1994年典型设计洪水过程
表3-6 1996年典型设计洪水过程
表3-7 1997年典型设计洪水过程
4 分组
水务工程专业2011级共有34名同学，本次毕业设计分为八个小组进行，分组、计算时期、典型年选取及C S/C V取值见表4-1～4-3。
表4-1 分组、计算时期、典型年选取及C S/C V取值表
表4-2 分组、计算时期、典型年选取及C S/C V取值表
表4-3 分组、计算时期、典型年选取及C S/C V取值表