河流洪水水位的确定分析
第四章 设计洪水与设计水位推
4、资料独立性的审查
要求同一系列中的样本，必须相互独立
第四章设计洪水与设计水位推算
桥涵水文
频率计算推求设计洪峰流量
1、特大洪水的处理 (1)什么是特大洪水? 特大洪水是指实测系列和调查到的历史洪水中， 比一般洪水大得多的稀遇洪水。 历史上的一般洪水是没有文字记载和留下洪水 痕迹,只有特大洪水才有文献记载和洪水痕迹可供查 证,所以调查到的历史洪水一般就是特大洪水. 特大洪水可以发生在实测流量期间之内,也可以 发生在实测流量期之外,前者称资料内特大洪水,后 者称资料外特大洪水(历史特大洪水).
P
1949年
P
M 1 2
2 0.0282 70 1
M 1 2
0.0282 (1 0.0282) 21 0.042 70 1 1 0.0282 (1 0.0282) 2 0.0559 70
1903年
P
M 1 3
P 3 0.0423 70 1
将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系列， 作为代表总体的一个样本，不连序系列各项可在 历史调查期N年内统一排位。 特大洪水的经验频率仍采用下式
(n-l)项实测一般洪水的经验频率计算公式为：
第四章设计洪水与设计水位推算
桥涵水文
Q(m3/s)
a项特大洪水 M=1,2,...,a
实测期内特大洪水，l项
x
N a
x
a j 1
n l
n i l 1
N a
n l
1 N a 则可导出： x x n j x N 1 1 N a C x x n l x x x N 1
j i
水科院洪水流量推理公式
水科院洪水流量推理公式洪水是指河流、湖泊等水体在短时间内水位快速上升，导致水量远远超过正常水位的现象。
洪水的发生给人们的生命财产安全带来了巨大威胁，因此对洪水的流量进行准确推理是非常重要的。
水科院洪水流量推理公式是一种用于计算洪水流量的数学模型。
该公式的推理过程基于一系列的观测数据和实测资料，包括水位、流速、河道断面等参数。
通过对这些数据进行分析和处理，可以推导出洪水的流量大小。
洪水流量推理公式的核心是水位-流量关系。
一般来说，水位和流量之间存在着一定的对应关系，即水位的升高会导致流量的增加。
通过观测不同水位下的流量，可以得到一系列的水位-流量数据点。
通过对这些数据进行拟合和分析，可以建立起水位-流量的数学模型。
在推理洪水流量时，我们首先需要获取到洪水期间的水位数据。
这可以通过水文站的观测数据来获取。
根据观测到的水位数据，我们可以绘制出水位-时间曲线。
接下来，我们需要获取到不同水位下的流量数据。
这可以通过流量站的观测数据来获取。
根据观测到的流量数据，我们可以绘制出水位-流量曲线。
通过观测到的水位-流量曲线，我们可以得到洪水期间的水位-流量关系。
利用这个关系，我们可以推导出洪水的流量大小。
具体推理的步骤如下：1. 根据水位-流量曲线，找到洪水期间的水位范围。
2. 利用水位-流量曲线，找到洪水期间的流量范围。
3. 根据洪水期间的水位范围和流量范围，计算出洪水的平均流量。
需要注意的是，洪水流量推理公式是基于一定的假设和简化条件建立的。
在实际应用中，还需要考虑其他因素的影响，如降雨量、河道断面形状等。
因此，在进行洪水流量推理时，需要根据具体情况进行合理的修正和调整。
水科院洪水流量推理公式为我们提供了一种计算洪水流量的方法。
通过观测水位和流量的关系，并利用推理公式，我们可以推导出洪水的流量大小。
这对于洪水防治和灾害预警具有重要意义，帮助我们更好地应对洪水灾害。
中小河流洪水计算方法
中小河流洪水计算方法洪水是水文气象学中一项重要的研究内容。
中小河流洪水的计算方法主要是基于洪水频率分析、经验公式、及物理模型。
下面将分别介绍这三种方法。
一、洪水频率分析洪水频率分析是一种常用的计算中小河流洪水量的方法。
其基本思想是利用洪水频率和流量之间的统计关系，以得出一个特定流量的洪水频率。
这里的流量是指河水在一定时间内流过某一地点的水量。
洪水频率分析通常需要以下步骤：1.收集流域的观测资料，如流量、降雨等。
2.根据历史记录绘制流量-频率曲线，利用该曲线确定某一频率下的洪水流量。
3.利用统计学方法推算其他未观测频率下的洪水流量。
洪水频率分析的主要缺点是需要大量的观测资料，并且不适用于特殊环境下的中小河流。
二、经验公式经验公式是一种简化的计算中小河流洪水量的方法。
通常基于历史上观测数据编制出来，其计算过程简单但精度较低。
下面列出两种常用的经验公式：1.范氏公式：Q=P×K该公式利用设计暴雨P和经验系数K来计算设计洪水流量Q。
其中，设计暴雨一般根据历史流量数据和气象记录来计算，经验系数则可以根据不同的环境进行调整。
2.杨氏公式：Q=C×D×(L×H+K)该公式是根据单元面积产流量与径流面积的关系而得出的。
由于径流的计算与地形、地貌、水文条件等有关，所以该公式中的C、D、L、H、K都需在实地调查中测量并推算。
三、物理模型物理模型是一种用物理原理构建的计算中小河流洪水量的方法。
主要通过对水动力学理论和水文测量数据的分析，在河道中设计特殊的测流设备来求解。
物理模型计算精度高且不依赖于历史数据，但需要昂贵的实验装备和大量的实地调查。
总结中小河流洪水计算方法主要有洪水频率分析、经验公式和物理模型等。
不同的方法有其适用的范围和精度，根据具体情况选择合适的方法进行计算。
同时，中小河流洪水预报是洪水计算的重要应用领域，它可以帮助地方政府和灾害机构做好洪水安全管理工作。
河道防汛特征水位确定原则
河道防汛特征水位确定原则1、警戒水位和保证水位的基本含义（1)、警戒水位含义。
中国水利百科全书中较详细地论述了警戒水位的含义，警戒水位是河流湖泊主要堤防险情可能逐渐增多的水位. 大江大河警戒水位多取定在洪水普遍漫滩或重要堤段开始漫滩偎堤的水位，此时河段或区域开始进入防汛戒备状态，有关部门进一步落实防守岗位、抢险备料工作，跨堤涵闸停止使用。
因此，警戒水位可定义为：警戒水位是指江河堤防普遍临水，堤防可能发生险情，需要动员社会力量进行防守的起始水位.（2）、保证水位含义。
保证水位在中国水利百科全书中也有较详细地论述, 保证水位是汛期堤防及其附属工程能保证安全运行的上限水位。
当河道水位接近或达到保证水位时，进入紧急防汛抢险工作，有关部门有责任保证堤防等有关工程的安全。
因此，保证水位定义为:保证水位是指保证堤防工程安全运行的上限水位。
2、防汛特征水位确定基本原则(1）、警戒水位确定基本原则：①警戒水位的确定可参照河段普遍漫滩或堤段开始临水时的水位。
结合工程现状,堤防工程历史出险情况等综合研究确定。
②警戒水位的确定要与地方经济实力相结合，要考虑投入与风险的关系,要考虑河滩地与背水侧地面高程。
工程设防标准高，警戒水位可提高一些，工程设防标准低，警戒水位要低一些。
若警戒水位选取过高，紧接着出现保证水位的洪水来临,使防汛抢险措手不及,造成防汛形势被动.若警戒水位选取过低,每年汛期发布警戒水位频繁，使防汛队伍废于奔命，形成“有警无险"的概念，产生松懈麻痹思想，反而失去警戒作用。
③对于有堤防的河段，水位超过主河槽，流量漫滩至堤防底脚，堤防工程偎堤时的水位应为警戒水位；对有防汛任务而无堤防的河段，可根据河岸险工情况，以洪水上滩或需要转移群众、财产时的水位应为警戒水位。
（2）、保证水位确定基本原则：①对于有堤防的河段，切已达标的河段，其设计洪水位即为保证水位。
如果堤防虽然达到设计标准,但建成时间较长，考虑日常维修等问题，保证水位在防洪设计标准水位的基础上适当降低。
设计洪水与设计水位推算
流量资料插补延长的方法主要有： ①寻找条件相似的参证站，建立设计变量与参证变量
之间的相关关系，按照相关分析法建立回归方程，插补或 延长实测系列。参证变量可以为设计站上游或下游的流量 资料、干流或支流的流量资料或邻近流域的流量资料，也 可以是本流域的暴雨资料。
②如果设计流域内的面雨量记录资料较长，也可以利 用产流和汇流计算的方法由暴雨资料来插补延长洪峰流量 资料。
2）年超大值法 将n年实测最大流量资料按从大到小的顺序排列，从首项
开始顺次取S个最大流量组成样本系列
2.洪水资料的审查
1)资料的可靠性 指资料的正确与否，要从流量资料的测验方法、水
位流量关系、整编精度和水量平衡等方面进行检查。
Hale Waihona Puke 2）资料一致性的审查与还原
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等相同条件 下获得的。因气候条件变化缓慢，故主要从人类活 动影响和下垫面的改变来审查。若不能满足一致性 要求，则需进行一致改正。
（1）独立样本法
此法是把包括历史洪水的长系列N(年)和实测的短系 列n(年)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。
因为两个样本来自同一总体，符合同一概率分布，故 适线时仍可把经验频率绘在一起，共同适线。
设调查及实测(包括空位)的总年数为 N 年， 其中： 连续实测期为 n 年， 共有 a 次特大洪水， 其中有 l 次发生在实测期， a-l 次是历史特大洪水。
第四章 设计洪水与设计水位推算
本章内容要览
根据流量观测资料推算 根据洪水调查资料推算 根据暴雨资料推算 小流域设计洪水 设计洪水位的推求
设计洪水：在道路桥涵规划、设计中所指定的各种设 计标准的洪水； 设计水位：在规定的桥涵设计洪水频率标准下的水位 加上根据河流具体情况，分别考虑壅水高度、浪高、 水拱、河湾超高、凹岸冲高、局部股流涌高和桥墩冲 高等影响的高度后的水位。
某跨河桥梁防洪水文分析计算及设计洪水位的确定
《河南水利与南水北调》2023年第6期水文水资源作者简介：王红军（1975—），男，工程师，主要从事防洪影响评价或水资源论证、大中型水库移民后期扶持工作。
某跨河桥梁防洪水文分析计算及设计洪水位的确定王红军（孟州市水利移民服务中心，河南孟州454750）摘要：交叉断面洪峰流量、洪水位是工程设计和进行防洪评价的重要依据，洪水位确定得准确与否，直接影响到工程的规模、投资、运行安全和防洪安全；同时是计算洪水水位及冲刷深度等计算的重要基础数据。
关键词：高速公路；桥梁；洪峰流量；水文分析中图分类号：U442文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）06-0033-02Hydrological Analysis and Calculation of Flood Control for a Cross River Bridge andDetermination of Design Flood LevelWANG Hongjun（Mengzhou Water Conservancy Migration Service Center,Mengzhou 454750,China ）Abstract：Cross section peak flow and flood level are important basis for engineering design and flood control evaluation.The accuracy of flood level determination directly affects the scale,investment,operation safety and flood control safety of the project.It is an important basic data for the calculation of flood water level and scour depth.Key words：highway;bridge;flood peak flow;hydrological analysis 1基本概况某高速公路项目起点位于沁阳市主城区西南侧，与既有荷包高速相接于大召村东北侧，终点顺接连霍二广高速联络线（新安至伊川高速公路）于白沙互通，途经焦作孟州、温县、巩义、偃师到达终点洛阳伊川。
河道系统治理设计洪水计算分析
河道系统治理设计洪水计算分析摘要：在河道治理防洪设计过程中，设计洪水计算是必不可少的，其结果为河道断面尺寸拟定、建筑物布置、岸坡防护等各项参数的确定提供依据，洪水分析成果的合理性对整个项目影响甚大。
不同于水库设计洪水计的计算，河道系统治理需要对一条河从河源至入河口的整条河道进行分析。
由于河道水面线的推求一般采用河道分段恒定非均匀流方法，河道的设计流量相应地根据沿流程支流汇入的情况分段给出，汇总各段河道的设计流量得到整条河的设计流量。
本次以清水河设计洪水分析计算为例，分析计算河道设计流量和水面线的计算步骤、方法及成果。
关键词：河道;系统治理;设计洪水;水面线引言清水河流域无长系列的流量及降雨资料，因此无法直接推求河道设计洪水，本次分析流域特点及情况，采用经地方刊布的洪水计算办法进行间接计算。
1、流域划分及流域参数根据清水河流域及支流情况，将清水河分为水库、余家河渡槽、枣木河口及清水河口四个节点，并根据流域1:10000地形图及实测流域1:1000地形图分析计算各节点流域参数。
经分析水库坝址以上流域面积 5.4km2；水库至余家河渡槽区间流域面积37.4km2；水库至枣木河口流域面积73.0km2；支流枣木河流域面积67.2km2；清水河口以上流域面积145.6km2。
2、设计洪水分析根据《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》以及流域参数查图及表格确定流域1h及24h时段点雨量均值及Cv、Cs，以及模比系数Kp及点面折减系数等，由此推求流域设计面暴雨量。
本次工程流域属于江淮地区浅山～丘陵区，利用该办法计算面净雨量时，应扣除相应损失量。
成果见表1。
表1清水河洪水计算主要参数成果表分析河道流域内水工建筑物情况，河道上游建有一座小1型水库，故河道洪水主要由两部分组成，分别为：①水库下泄洪水；②河道自身区间汇水，包括干流汇水及其支流枣木河汇水。
因此需对水库调洪后的下泄流量及河道自身区间流量分别进行分析计算，之后对成果进行叠加方得最终洪水流量。
最高洪水位的划定方法
最高洪水位的划定方法洪水灾害是世界上最严重的自然灾害之一，它对人类的生命财产安全和生态环境造成了巨大的威胁。
为了有效地预防和应对洪水灾害，最高洪水位的划定成为了关键。
本文将介绍最高洪水位的划定方法。
一、概述最高洪水位是指某一河流或流域在一定频率下的最大水位。
在洪水灾害风险管理中，最高洪水位的划定是至关重要的。
通过对最高洪水位的预测和划定，可以评估洪水灾害的风险，制定相应的防洪规划和措施，从而减少洪水灾害对人类和环境的影响。
二、最高洪水位的划定方法1.历史洪水法历史洪水法是根据历史洪水记录来推算最高洪水位的方法。
这种方法基于历史洪水数据的统计分析，通过频率分析、回归分析等技术手段，结合河道的自然地理条件和社会经济状况，推算出未来可能发生的最高洪水位的概率分布。
历史洪水法简单易行，但受限于历史洪水数据的完整性和可靠性。
2.水文模型法水文模型法是根据水文学原理和数学模型来模拟和预测洪水的过程。
这种方法考虑了降雨、蒸发、土壤含水量、地形地貌等多种因素对洪水的影响，能够较为准确地预测不同频率下的洪水水位。
水文模型法需要较为复杂的技术支持和数据支持，但具有较高的预测精度。
3.地理信息系统法地理信息系统法是将地理信息技术与洪水灾害管理相结合的方法。
通过地理信息系统，可以综合分析地形地貌、气象、水文等多种数据，对洪水灾害的风险进行评估和预测。
地理信息系统法具有强大的空间分析和可视化功能，能够为决策者提供更为直观和全面的信息支持。
三、结论最高洪水位的划定是洪水灾害风险管理的重要环节。
历史洪水法、水文模型法和地理信息系统法是常用的划定方法，它们各有优缺点，应根据实际情况选择合适的方法。
在实际应用中，需要综合考虑各种因素，提高最高洪水位划定的准确性和可靠性，为防洪规划和措施的制定提供科学依据。
同时，加强洪水灾害监测和预警系统建设，提高抗洪救灾能力，减少洪水灾害对人类和环境的影响。
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河流洪水水位的确定分析
摘要：近年来，国家对水利的投资将逐步加大，江河堤防的防洪能力将得到彻底提高，最大限度的保证人民生命及财产的安全，科学、准确的洪水水位对于江河提防改造至关重要，本文通过对河流洪水水位的计算分析，为其他江河湖库确定洪水水位提供参考。
关键词：洪水水位频率曼宁公式
1 工程流域概况
(1)自然地理长春南楼站位于吉林省农安县靠山镇东北部，饮马河东排木渡口西岸民堤外侧。
地理位置为东经125°40´56”，北纬44°47´09”。
饮马河是第二松花江左岸主要支流之一，发源于磐石县驿马乡呼兰岭，流经磐石、永吉、双阳、九台、德惠，在农安县靠山屯以北21km处汇入第二松花江。
饮马河河长386.8km，流域面积18247km2，河道平均坡降0.62‰，长春南楼站以上流域面积为16000km2。
伊通河是饮马河上的一级支流，发源于伊通县板石庙乡青顶子岭北，由西南流向东北流经伊通县、长春市、德惠市、农安县，在农安县靠山镇东汇入饮马河。
河长342.5km，流域面积8440km2。
(2)气象条件分析区域属北温带大陆性季风气候区，春季干燥多风，夏季温暖湿润，秋季晴朗气温日差大，冬季严寒而漫长，一年寒暑温差悬殊，春秋两季短促。
伊通河流域面积8440km2。
流域内多年
平均降水量为631.1mm，雨量多集中在7、8月份，约占年降水量的50%左右，6～9月降雨量占年降水量的78.7%；多年平均蒸发量为1516.4mm（20cm口径蒸发皿）；多年平均日照时数为2606.3h；年平均气温为4.7℃，历年极端最高气温为36.2℃，发生在1958年6月24日；历年极端最低气温为-39.0℃，发生在1970年1月4日。
多年平均风速为3.7m/s，历年最大风速34m/s，发生在1971年4月4日；无霜期为140天左右，最大冻土深度为182cm，发生在1969年4月4日。
2 报告编制主要参考资料
《长春市水资源调查评价》；《吉林省水文图集》；五万分之一地形图；德惠、农安水文站、靠山屯水位站多年水文资料。
3 洪水分析
3.1 洪水特性
长春南楼站所在区域属于饮马河流域，位于饮马河与伊通河交汇处下游，本流域洪水主要由饮马河及其支流伊通河上游洪水所至,其中饮马河干流洪峰流量受石头口门水库调蓄控制；饮马河支流伊通河洪峰流量受新立城水库调蓄控制。
以上两部分洪水基本发生在7、8
两月，洪峰流量一般持续10～20天左右。
3.2 长春南楼断面处洪水分析
3.2.1 洪水频率分析饮马河洪水频率分析采用位于饮马河干流的德惠水文站及其支流伊通河上的农安水文站两站的50年系列资料，以对工程最不利为原则，采用最大流量叠加推求工程所在地饮马河50年一遇洪水，利用面积比拟进行洪峰流量校正。
通过对德惠、农安水文站1961～2010年最大流量频率计算分析，德惠水文站50年一遇洪峰流量为1150m3/s；农安水文站50年一遇洪峰流量为536m3/s。
3.2.2 长春南楼站断面设计洪峰流量推求长春南楼站断面处洪峰流量采用面积比拟法，公式如下：
Q南=（F南/F德、农）n×（Q德+Q农）
式中：Q南—长春南楼站处洪峰流量；Q德—德惠水文站断面以上洪峰流量1150m3/s；Q农—农安水文站断面以上洪峰流量536m3/s；F农、靠—德惠及农安站断面以上流域面积之和14081km2；F南—长春南楼站断面以上流域面积16000km2；n—面积指数，为2/3；通过计算长春南楼站断面处50年一遇洪峰流量为1836m3/s。
3.2.3 长春南楼站断面洪峰流量相应洪水水位推求根据2010年9月17～20日实测地形图绘制长春南楼站处大断面，高程采用靠山屯水位站水准点高程引测成果，水位流量关系曲线利用曼宁公式计算，
曼宁公式为明渠道流量或速度经验公式。
其中，v是速度；k是转换常数，国际单位制中值为1；n是曼宁系数，是综合反映管渠壁面粗糙情况对水流影响的一个系数。
其值一般由实验数据测得，使用时可查表选用。
R是水力半径，是流体截面积与湿周长的比值，湿周长指流体与固壁接触的周长，不包括与空气接触的周长部分；S指明渠的坡度
3.2.4 长春南楼站断面水位流量关系曲线合理性分析
3.2.
4.1 中低水合理性分析2010年9月17日，使用目前最为先进的流量测验设备-多普勒流速剖面仪（ADCP）进行了流量实测，由实测结果可知，9月17日流量测验结果为96.84m3/s，测时水位为150.82m，通过图3-1水位流量关系曲线查得的值为97.3m3/s，偏差0.50%，满足流量整编规范要求。
3.2.
4.2 高水合理性分析根据2010年7月20日至8月8月22日靠山屯水位站观测数据，受上游降雨及石头口门水库、新立城水库泄洪影响，7月26日水位开始上涨，8月4日8时水位出现峰值，最高水位为153.42m，经对德惠水文站、农安水文站洪峰流量传播时间及
流量分析，饮马河德惠水文站洪峰流量为660m3/s，伊通河农安水文站流量为182m3/s，二者之和为842m3/s。
通过对工程点洪痕的测量，洪痕处高程为153.107m，发生时间为8月4日，曲线查得流量为850m3/s，基本与计算的流量相吻合。
通过对长春南楼站断面处不同水位级水位流量关系分析，水位流量关系曲线是合理可靠的，可以作为推算洪水水位的依据。
3.2.5 长春南楼站断面50年一遇洪水水位推求根据“长春南楼站断面处水位流量关系曲线”可知，长春南楼站处50年一遇洪峰流量1836m3/s时相应水位为15
4.457m，长春南楼站东北角处高程在152.006m，低于饮马河50年一遇洪水位2.451m。
3.2.6 第二松花江对饮马河水位影响分析由于工程地点距离饮马河入第二松花江河口距离较近，地处平原区，河流比降小，当第二松花江发生洪水时，由于受第二松花江顶托影响，水位抬高，流速变小，水位流量关系发生变化，实际洪水水位高于设计水位。
4 结语
经对长春南楼站选址处现场勘察、实地测量及水文分析计算，结论如下：(1)该项目地址位于吉林省农安县靠山镇，东距饮马河中泓100m左右；(2)选址处东北角海拔高程为152.006m；(3)饮马河50年一遇最高洪水高程为154.457m；(4)选址处地面高程低于洪水高程
2.451m。
(5)如果第二松花江干流和饮马河流域洪水同时发生。
工程点将受到第二松花江顶托影响，通过综合分析，建议站址处高程地面垫高2.88m较为安全可靠。