水文分析与计算知识重点

水文分析与计算

第二章洪峰和时段洪量频率分析

水文过程的随机特性描述

洪水资料的分析和处理

历史洪水的调查和考证

设计成果的合理性分析

抽样误差和安全修正值

第三章防洪安全设计和设计洪水

防洪水文设计概念

设计频率（标准）与设计洪水概念

设计洪水过程线

设计洪水的地区组成

入库设计洪水和分期设计洪水

第四章设计暴雨分析计算

暴雨特性分析

点暴雨频率计算

面暴雨量频率计算

设计暴雨时空分布计算

由设计暴雨推求设计洪水

第五章小流域设计洪水计算

小流域设计洪水计算特点、方法

小流域设计暴雨

推理公式推求设计洪水

水科院推理公式

设计洪水过程线

地区经验法推求设计洪水

第六章可能最大暴雨/洪水（PMP/PMF）计算

概述

可降水量计算

PMP推求

短历时PMP

PMP等值线图应用

第七章设计年径流及其分配

概述

年径流的影响因素分析

设计年径流计算的一般方法

缺乏资料时设计年径流计算

设计枯水径流计算

负偏（Cs<0）分布的频率计算

第二章洪峰和时段洪量频率分析

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。审查的具体内容一般包括：

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，也是洪水规范规定的方法。

（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范规定:“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范围，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 增加的范围内，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