第三讲设计洪水流量
由流量资料推求设计洪水
二、设计原则
怎样选择水工建筑物旳设计洪水，涉及一种原则 问题，即设计原则。
我国现行原则：
GB50201-94《防洪原则》 SL252-2023 《水利水电工程等级划分及洪水原则》
水利水电工程等别拟定
水利水电工程建筑物级别拟定
水库工程建筑物防洪原则拟定
水利水电工程防洪原则：
正常利用原则—设计洪水：拟定水库旳设计洪水 位、设计泄洪流量等。不超出这种原则旳洪水来临时， 水库枢纽一切工作维持正常状态。
5、考虑特大洪水时统计参数旳拟定
（1）初步估计参数—矩法
假设系列中n-l年旳一般洪水旳均值为
、均方差为σn-l，在假设它们与除去特大洪水后旳N-
a年总旳一般洪水系列旳均值
、均方差
σN-l 相等，即:
旳条件下可导出： 其中：xj—特大洪水；xi—一般洪水。
Cs值： 对于Cv≤0.5旳地域，Cs=(3～4）Cv； 对于0.5<Cv≤1.0旳地域，Cs=(2.5～3.5） Cv： 对于Cv>1.0旳地域，Cs=(2～3）Cv； 另外，还能够采用权函数法来估计Cs。
目前采用年最大值法选样。
年最大值法选样： 即从资料中逐年选用一种最大流量和固定时段旳 最大洪水总量，构成洪峰流量和洪量系列。
固定时段一般采用1、3、5 、7、15、30天。大 流域、调洪能力大旳工程，设计时段能够取得长些； 小流域、调洪能力小旳工程，能够取得短某些。
三、特大洪水旳处理
1. 特大洪水
某站洪峰流量频率曲线
序号
Ⅰ Ⅱ
合计
特大洪峰流量
2520 2200
4720
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
大工18秋《桥涵水文》在线作业123满分答案
大工18秋《桥涵水文》在线作业123满分答案正确答案:A设计流量是指通过桥位断面的河槽平均流速，惯上称为设计流速。
这个问题的正确答案是C。
众值的大小可以反映系列中最大几率项和密度曲线的位置。
因此，正确答案是B。
在横断面内，自由水面高出某一水准基面的高程称为水位，不是河槽或边滩。
因此，正确答案是B。
暴雨洪水主要来源于地面径流，而不是地下径流。
因此，正确答案是A。
径流是指降落到地面上的水，除掉损失一部分以外，在重力作用下沿着一定的方向和路径流动的水流。
因此，正确答案是A。
径流形成的物理模型包括降雨过程、流域蓄渗过程、坡面漫流过程和河槽集流过程。
因此，正确答案是ABCD。
河流的基本特征包括河流断面、河流长度和河流比降。
因此，正确答案是ABC。
流域内的蒸发是指水面蒸发、陆面蒸发和植物散发等各种蒸发的总和，而不包括海底蒸发。
因此，正确答案是BCD。
流速测验常用的方法包括流速仪法和浮标法。
因此，正确答案是AB。
水文现象具有的特性包括周期性、地区性和不重复性，而不是单一性。
因此，正确答案是ABC。
设计洪水流量是指小频率的特大洪水流量，而不是所有洪水流量。
因此，正确答案是B。
浮标法是流速测验常用的方法之一，而不是错误的。
因此，正确答案是B。
设计洪水量是指小频率的特大洪水流量，而不是所有洪水流量。
因此，正确答案是B。
暴雨洪水主要来源于地面径流，而地下径流对大河枯水期的水量补给具有重要意义。
因此，正确答案是B。
坡面出现径流后，从流域各处汇集到流域出口河流断面的过程，称为集流过程，而不是流动过程。
因此，正确答案是A。
径流是指自降水开始到水量流过出口断面为止的整个物理过程，而不是只指从坡面到河流断面的过程。
因此，正确答案是A。
下游是河流的最下段，一般多处于平原区，这个说法是正确的。
因此，正确答案是B。
河流流经的谷地称为河谷，河谷底部有水流的部分称为河床，这个说法是正确的。
因此，正确答案是B。
许多随机变量组成的一列数值称为随机变量系列，而系列的范围可以是无限的。
第四章_设计洪水流量的推求
——人为成因
第四章 设计洪水流量的推求
根据史料的统计，在过往两千多年间，黃河共决溢 1590次，大的迁徙 26次。平均三年两决口，百年一次大 改道。每一次都夺去成百上千万人的生命，流离失所者 更是不计其数。 河道积水，湖泊不多 降雨集中 土壤侵蚀 坡度突变 天然堤造成地上河
第四章 设计洪水流量的推求
4、坡度突变
黄河离开黄土高原和峡谷后， 河水带着大量泥沙，进入了泛滥 大平原。由于坡度突然下降，河 道变得宽阔平坦，水流缓慢，流 水的搬运能力下降，使泥沙沉积 于河床。当洪水随暴雨而至，便 无法及时疏导，因而出现泛滥。 又因泛滥平原地势平坦，河流容 易分流、改道，令泛滥的影响范 围扩大。
第四章 设计洪水流量的推求
特大洪水的处理
第四章 设计洪水流量的推求
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 时的流量变化过程，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。 目前采用年最大值法选样：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 量系列。 固定时段一般采用1、3、5 、7、15、30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 能力小的工程，可以取得短一些。
第四章 设计洪水流量的推求
Q(m3/s)
Qm
W1
W3 W5
T=1天
T=3天 T=5天
t(d)
第四章 设计洪水流量的推求
二、洪水资料的审查
可靠性 代表性 一致性 独立性
1.资料可靠性的审查与改正
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 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： 一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发生 的年份的准确性。
《工程水文学》第6章 由流量资料推求设计洪水
WUHEE
Q(m3/s)
a项特大洪水 M=1,2,...,a
实测期内特大洪水，l项
实测一般洪水，n-l项 m=l+1,l+2,...,n
... ...
缺测
...
...
n
N
T
WUHEE
（2）独立样本法 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连序样本，各项洪水可分 别在各个系列中进行排位，实测系列的经验频率仍按 连序系列经验频率公式计算：
WUHEE
第二节 设计洪峰流量及设计洪量的推求 一、资料审查
“三性”审查： 可靠性、一致性、代表性 1.资料可靠性的审查与改正
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： 一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发 生的年份的准确性。
WUHEE
3. 资料代表性的审查与插补延长
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 。实际工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于20 ～30年，并有特大洪水加入。
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，使之满足代表性的要求。插补延长 主要是采用相关分析的方法。
设计洪水三要素： 设计洪峰流量、设计洪量、设计洪水过程线 对于桥梁、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 大小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容300.2 亿m3 。 一般水库都以峰和量同时控制。
设计洪峰流量及设计洪量的推求
第二节设计洪峰流量及设计洪量的推求由流量资料推求设计洪峰及不同时段的设计洪量，可以使用数理统计方法，计算符合设计标准的数值，一般称为洪水频率计算。
一、资料审查在应用资料之前，首先要对原始水文资料进行审查，洪水资料必须可靠，具有必要的精度，而且，具备频率分析所必须的某些统计特性，例如洪水系列中各项洪水相互独立，且服从同一分布等。
除在第三章谈到审查资料的可靠性之外，还要审查资料的一致性和代表性。
为使洪水资料具有一致性，要在调查观测期中，洪水形成条件相同，当使用的洪水资料受人类活动如修建水工建筑物、整治河道等的影响有明显变化时，应进行还原计算，使洪水资料换算到天然状态的基础上。
洪水资料的代表性，反映在样本系列能否代表总体的统计特性，而洪水的总体又难获得。
一般认为，资料年限较长，并能包括大、中、小等各种洪水年份，则代表性较好。
此可见，通过古洪水研究，历史洪水调查，考证历史文献和系列插补延长等增加洪水列的信息量方法，是提高洪水系列代表性的基本途径。
根据我国现有水文观测资料情况，SL44—93规定坝址或其上下游具有较长期的实测水资料(一般需要30年以上)，并有历史洪水调查和考证资料时，可用频率分析法计算计洪水。
二、样本选取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。
根据SL44—93规定，应采用年最大值原则选取洪水系列，即从资料中逐年选取一个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。
固定时段一般采用l、3、5、7、15、30天。
大流域、调洪能力大的工程，设计时段可以取得长一些；小流域、调洪能力小的工程，可以取得短一些。
在设计时段以内，还必须确定一些控制时段，即洪水过程对工程调洪后果起控制作用的时段，这些控制时段洪量应具有相同的设计频率。
同一年内所选取的控制时段洪量，可发生在同一次洪水中，也可不发生在同一次洪水中，关键是选取其最大值。
第四章由流量资料推求设计洪水
第二节 设计洪峰流量及设计洪量的推求
资料审查 年最大值法选样 特大洪水处理 峰、量频率计算 安全修正值 设计洪峰和设计洪量 成果合理性检验 选择典型洪水
同倍比或同频率缩放
设计洪水过程线
一、资料审查 1、可靠性 实测洪水资料： 对测验和整编进行检查，重点放在观测 与整编质量较差的年份。包括水位观测、流 量测验、水位流量关系等。而且洪水系列中 各项洪水相互独立，且服从同一分布等。 历史洪水资料： 一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是 审查洪水发生的年份的准确性。
设：N——历史调查期年数； n——实测系列的年数； l——n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 （含资料内特大洪水l项）； m——实测系列在n中由大到小排列的序号， m=l+1，l+2，...，n； Pm——实测系列第m项的经验频率； PM—— 特 大 洪 水 第 M 序 号 的 经 验 频 率 ， M=1，2，...，a
1153
1870
n
1992
N
说明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 前差别越大，记载愈不详尽，计算精度亦愈差。 一般地，以明、清两代六百年为宜。
（3）经验频率的计算 连序系列中各项经验频率的计算方法， 已在前面论述，不予重复。 不连序系列的经验频率，有以下两种 估算方法： 1、独立样本法 2、统一样本法
所谓“连序”与“不连序”，不是指时 间上连续与否，只是说所构成的样本中间有 无空位。
连序系列：洪水系列中没有特大洪水 值，在频率计算时，各项数值直接按大小 次序统一排位，各项之间没有空位，序数m 是连序的； 不连序系列：系列中有特大洪水值， 特大洪水值的重现期（N）必然大于实测系 列年数n，而在N－n年内各年的洪水数值无 法查得，它们之间存在一些空位，由大到 小是不连序的。
设计流量和设计水位
4月20日黄壁庄水库水情
黄壁庄水库4月20日8时水库水位112.76米，库容 1.04亿立方米(岗南水库6.27亿立方米)，入库流量 30.6立方米每秒，出库流量12.7立方米每秒，降雨 12.6毫米。
以认为从1911年至1970年这个60年系列具有较好的代表性。
§4-3 关于特大洪水
一、特大洪水
没有一个明确的量的定义。一般指相当大的洪水。
在概率格纸上，它的频率点与一般洪水的频率点有明显 的脱节现象。在历史洪水中、在实测洪水中都有可能出 现特大洪水需提出作单独处理。
二、考虑特大洪水的重要性
例4—2 滹沱河黄壁庄水文站，从1918年开始观测流量， 到1954年共有不连续的20年实测洪水资料，其中最大 实测洪峰流量为3700m／s。在1958年推算设计洪水 时．虽然已调查到四次历史洪水资料，但因为有人对它 们定量的可靠性有怀疑，只用了实测的二十年资料进行 推算，计算成果是：
如山区河流洪水暴涨暴落，洪水过程线比平原河流的 洪水过程线尖瘦；又如，由于降雨雨型或流域形状的 影响，洪峰可有单峰和多峰的不同。
黄河1843年洪水水位过程线
1843年(道光二十三年)黄河特大洪水首先见于文献记载。清代故宫档案 道光二十三年十一月二十六日礼部尚书麟魁奏疏中说：“向年盛涨，三 门山(原三门峡人、鬼、神三岛)出水尚有丈许。本年七月十四日河水陡发， 直漫三门山顶而过。禹庙(建于鬼门岛对岸山崖)亦被冲刷。”
(二)方法二：将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系 列作为代表总体的样本，系列中各项在调查期N年内统一排位。
平均特大洪水60年发生一次，较大洪水平均10年发生一次，大早 年份平均30年发生一次，根据以上30年和60年长短两个系列比 较，实测的30年中具有一个特大洪水和一个次大洪水。
桥涵水文 第四章 设计洪水流量
7 0.76 0.66 0.63 0.20 0.18 0.17 0.15 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.03 0.05 0.06 0.08 0.09 0.09 0.14 0.14 0.23 0.33 0.39
2016/4/26
设计洪水流量
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
19000 17000
Qm (m3/s)
15000 13000 11000 9000 7000 5000 3000 1000 0.01 0.1 0.5 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99 99.9 99.99
P (%)
2016/4/26
设计洪水流量
桥涵水文
10
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
水也加入样本，得千年一遇设计洪峰流量Qm=23500m3/s。这次计算的洪峰流量
只变化了4%，显然设计值已趋于稳定。
2016/4/26
设计洪水流量
桥涵水文
13
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
特大值处理时，目前国内有独立样本法和统一样本法两种方法。 资料条件：设有a年特大洪峰流量资料Qmi（i＝1，2，…，a），其中可能 有ℓ项实测大洪水；n年实测洪峰流量资料Qmj（j＝ℓ＋1，ℓ＋2，…，n）。 假设： N —— 历史调查期年数； n —— 实测系列的年数； ℓ—— 为n年中的特大洪水项数； a —— 为N年中能够确定排位的特大洪水项数(含资料内特大洪水 ℓ 项)； m —— 为实测系列在n中由大到小排列的序号，m＝ℓ+1，ℓ+2，...，n； Pm —— 实测系列第m 项的经验频率； PM —— 特大洪水第M 序号的经验频率，M＝1，2，...，a。