工程水文学同频率放大法计算设计洪水过程线.doc
同频率直接放大法推求设计洪水过程线
同频率直接放大法推求设计洪水过程线
张彦洪
【期刊名称】《人民黄河》
【年(卷),期】2016(000)002
【摘要】为了克服传统的同频率放大修匀法计算繁琐等缺点，提出了一种计算设计洪水的新方法———同频率直接放大法。
该法基于洪水峰、量同频率原理计算放大配比，分时段放大典型洪水，可直接得到设计洪水过程线，不需要修匀流量或调整放大倍比以满足洪峰、洪量符合设计频率的要求，避免了修匀的繁琐计算和随意性，能保持典型洪水模式。
算例显示，同频率直接放大法推求的设计洪水与传统放大修匀法的结果非常接近，时程分配与典型洪水高度吻合，可在工程设计中参考使用。
【总页数】3页(P48-50)
【作者】张彦洪
【作者单位】甘肃农业大学水利水电工程系，甘肃兰州730070
【正文语种】中文
【中图分类】TV122
【相关文献】
1.COSPSO算法在设计洪水过程线推求中的应用 [J], 董四方;董增川;马军建
2.渚河流域红椿水电站设计洪水计算及过程线推求方法探析 [J], 白芬丽
3.GIS支持下的小流域设计洪水过程线推求 [J], 刘俊萍
4.无资料地区设计洪水过程线的推求——以陂下水库为例 [J], 王光焰;喻佳;刘永孝;徐生武;谢志勇;赵星
5.保持典型洪水模式的设计洪水过程线推求优化方法 [J], 王道席;刘红珍;赵淑饶;付健
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工程水文学同频率放大法计算设计洪水过程线
网络教育学院《工程水文学离线作业》题目：同频率放大法计算设计洪水过程线学习中心：浙江建设职业建设学院奥鹏学习中心专业：水利水电工程年级：学号：学生：指导教师：1 基本知识1.1 典型洪水过程线的选取与推求仅有设计洪峰流量和设计洪水量还难以确定水库的防洪库容和泄水建筑物的尺寸，这是因为洪峰流量出现的迟早和洪量集中的程度不同，即洪水过程线形状的不同，会得到不同的设计防洪库容和最大泄量。
因此，设计洪水过程线亦是设计洪水的一个不可缺的重要内容。
设计洪水过程线指符合某一设计标准的洪水过程线，生产实践中一般采用放大典型洪水过程线的方法。
思路：先从实测资料中选取一场典型洪水过程，然后按设计洪峰流量、设计洪量进行放大，即得设计洪水过程线。
选择资料完整精度较高且洪峰流量和洪量接近设计值的实测大洪水过程线；具代表性，洪水发生季节、洪水的历时、峰量关系、主峰位置、峰型等均能代表该流域较大洪水特性的实测洪水过程；选择对工程防洪不利的典型洪水过程线，尽量选择峰高量大的洪水，而且峰型集中，主峰靠后的过程。
1.2 放大方法同倍比放大法用同一放大系数放大典型洪水过程线，以求得设计洪水过程线的方法。
该法的关键是确定以谁为主的放大倍比值，有以下两种方法：以洪峰流量控制的同倍比放大法(以峰控制)适合于无库容调节的工程设计，如桥梁、涵洞及排水沟及调节性能低的水库等。
以洪量控制的同倍比放大法(以量控制)适合于蓄洪为主的工程设计，如调节性能高的水库，分洪、滞洪区等。
放大倍比按上述方法求到后，以放大倍比乘实测的典型洪水过程线的各纵坐标，即得设计洪水过程线。
该法简单易行，能较好地保持典型洪水过程的形态。
但该法使得设计洪水过程线的洪峰或洪量的设计频率不一致，这是由于两种放大倍比不同(KQm KW )造成的。
如按KQm放大后的洪水过程线所对应的时段洪量不一定等于设计洪量值。
反之如按KW 放大洪水过程线，其洪峰值不一定为设计洪峰值。
故为了克服这种矛盾，为使放大后过程线的洪峰和各时段洪量分别等于设计洪峰和设计洪量，可用下述的同频率放大法。
《工程水文学》(第4版)第8章 由流量资料推求设计洪水
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。
特大洪水分类：特大洪水可以 发生在实测流量期间的n年之内，也 可以发生在实测流量期间的n年之外， 前者称资料内特大洪水（实测特大 洪水），后者称资料外特大洪水(历 史特大洪水)，如图所示。
三、洪水资料的分析处理
3、历史洪水的调查和考证
1000~500
2000~1000
50~20 300~100
4
50~30
500~200
1000~300
20~10 100~50
5
30~20
200~100
300~200
10
50~20
二、设计洪水的含义
1、洪水： 由于流域内降雨或冰川溶雪，大量径流汇入河道，导 致流量激增，水位上涨，这种水文现象称为洪水。
三、洪水资料的分析处理 3、历史洪水的调查和考证
（3）历史洪水在调查考证期中的排位分析
【算 例】P201
特大洪水的重现期一 般根据历史洪水发生的年 代来大致推估。
①从发生年代至今为 最大。
N=设计年份-发生年份+1
②从调查考证的最远年份至今为最大（调查考证期的最远年份迄今的年数） N = 设计年份 - 调查考证期最远年份 + 1
2、洪水三要素 一次洪水过程可用3个控制性要素加 以描述，常称为洪水三要素，即 （1）洪峰流量 Qm（m3/s），为洪水 过程线的最大流量。 （2）洪水总量 W（m3），为一次洪水 的径流总量。 （3）洪水过程线，洪水从A到B点的时 距t1为涨水历时，从B到C点的时距t2为退 水历时，一般情况下，t2>t1。T=t1+t2， 称T为洪水历时。
设计洪水过程线的计算
习题二：设计洪水过程线的计算
已知梅港站P = 2 %的设计洪峰流量Q m,2 %=14200 m3/s和最大1、3、7天设计时段洪量（见下表1）和典型洪水过程（见下表2），求P = 2 %的设计洪水过程线。
表1梅港站P = 2 %的洪水峰量设计值
表2梅港站1955年典型洪水过程
解：采用同频率法推求设计洪水过程线。
首先对表1所提供的洪量进行单位换算，然后经分析选定典型洪水过程线（1955年6月19日~25日），通过面积包围法计算各时段洪量，从而推算各时段放大倍比k。
其中，最大一日洪量的放大倍比k1为
k1=W1p
W1d
=1.07
最大三日洪量的放大倍比k3-1为
k3−1=W3p−W1p
W3d−W1d
=1.12
最大七日洪量的放大倍比k7-3为
k7−3=W7p−W3p
W7d−W3d
=1.34
洪峰的放大倍比k Q为
k Q=Q mp
Q md
=1.04
成果如表3所示。
表3同频率放大法倍比计算表
逐时段进行放大，由于不同历时衔接的地方放大倍比k不一致，放大后在交界处产生不连续现象，使过程线呈锯齿形，修匀成光滑曲线时保持设计洪峰和各种历时的设计洪量不变，修匀后的过程线及为设计洪水过程线，计算过程见表4，修匀后的设计洪水过程线如图1所示。
表四：同频率法设计洪水过程线计算表
图1梅港站P = 2 %的设计洪水过程线。
同频率法放大洪水过程线的简易方法
同频率法放大洪水过程线是一种简单有效的洪水过程线放大方法，它可以有效地放大洪水
过程线，从而更好地描述洪水的特征。
同频率法放大洪水过程线的基本原理是，将洪水过程线的每一个点的水位值乘以一个固定
的放大系数，从而放大洪水过程线。
这个放大系数可以根据洪水的特征来确定，一般来说，洪水的放大系数越大，洪水的特征就越明显。
同频率法放大洪水过程线的具体步骤如下：
1.确定洪水过程线的放大系数；
2.将洪水过程线的每一个点的水位值乘以放大系数；
3.重新绘制洪水过程线，从而得到放大后的洪水过程线。
同频率法放大洪水过程线的优点是简单有效，可以有效地放大洪水过程线，从而更好地描
述洪水的特征。
缺点是放大系数的确定可能会有一定的误差，从而影响洪水过程线的放大
效果。
总之，同频率法放大洪水过程线是一种简单有效的洪水过程线放大方法，它可以有效地放
大洪水过程线，从而更好地描述洪水的特征。
工程水文学同频率放大法计算设计洪水过程线
网络教育学院《工程水文学离线作业》题目：同频率放大法计算设计洪水过程线学习中心：专业：年级：学号：学生：指导教师：典型洪水过程线的选取与推求仅有设计洪峰流量和设计洪水量还难以确定水库的防洪库容和泄水建筑物的尺寸，这是因为洪峰流量出现的迟早和洪量集中的程度不同，即洪水过程线形状的不同，会得到不同的设计防洪库容和最大泄量。
因此，设计洪水过程线亦是设计洪水的一个不可缺的重要内容。
设计洪水过程线指符合某一设计标准的洪水过程线，生产实践中一般采用放大典型洪水过程线的方法。
思路：先从实测资料中选取一场典型洪水过程，然后按设计洪峰流量、设计洪量进行放大，即得设计洪水过程线。
选择资料完整精度较高且洪峰流量和洪量接近设计值的实测大洪水过程线；具代表性，洪水发生季节、洪水的历时、峰量关系、主峰位置、峰型等均能代表该流域较大洪水特性的实测洪水过程；选择对工程防洪不利的典型洪水过程线，尽量选择峰高量大的洪水，而且峰型集中，主峰靠后的过程。
放大方法同倍比放大法用同一放大系数放大典型洪水过程线，以求得设计洪水过程线的方法。
该法的关键是确定以谁为主的放大倍比值，有以下两种方法：以洪峰流量控制的同倍比放大法(以峰控制)适合于无库容调节的工程设计，如桥梁、涵洞及排水沟及调节性能低的水库等。
以洪量控制的同倍比放大法(以量控制)适合于蓄洪为主的工程设计，如调节性能高的水库，分洪、滞洪区等。
放大倍比按上述方法求到后，以放大倍比乘实测的典型洪水过程线的各纵坐标，即得设计洪水过程线。
该法简单易行，能较好地保持典型洪水过程的形态。
但该法使得设计洪水过程线的洪峰或洪量的设计频率不一致，这是由于两种放大倍比不同(KQm KW )造成的。
如按KQm放大后的洪水过程线所对应的时段洪量不一定等于设计洪量值。
反之如按KW 放大洪水过程线，其洪峰值不一定为设计洪峰值。
故为了克服这种矛盾，为使放大后过程线的洪峰和各时段洪量分别等于设计洪峰和设计洪量，可用下述的同频率放大法。
设计洪水过程线1精品文档
一、设计雨量计算
有充分长度面雨量资料：流域点雨量资 料充分并可以推求足够长度的流域面平 均雨量系列。
有充分长度点雨量资料：少数点雨量资 料系列较长，但无法推求足够长度流域 面平均雨量系列。
点雨量资料缺乏或不足：点雨量资料长 度不足以点绘点雨量频率曲线。
二、设计暴雨过程拟定
1．选择典型暴雨过程的原则 （1）暴雨强度高、降水总量大（接近设计条
4）由降雨径流相关图查算设计净雨过程 （5）划分地表、地下净雨过程
120
设计暴雨
100
设计净雨
地下净雨
80
地表净雨
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
地表、地下净雨推求
3．推求设计洪水过程
（1）分析单位线，由地表净雨推求地表 径流过程Qs；
（2）地下径流过程简化为等腰三角形， 峰位于地表径流停止点。由地下净雨推求地 下径流过程Qg；
（2）根据典型暴雨过程，经统计得 典型最大6h，24h，72h雨量及位 置分别如下：
最大6h：第9时段 H典，6h =46.7mm 最大24h：第7-10时段 H典，24h
=84.2mm
最大72h: 第1-12时段 H典，72h =141mm
(3)计算各时段历时的放大倍比系数
K1=64/46.7=1.37 K2=(106-64)/(84.2-46.7)=1.12 K3=(178-106)/(141-84.2)=1.27
1．选择典型过程
选择典型洪水的原则： （1）洪水峰高量大: 洪水特性比较接近设计条
件。 （2）洪水的特性具有代表性: 发生季节、地区
组成、洪峰次数、洪水历时、峰量关系、主峰 位置代表流域大洪水一般特性。 （3）洪量集中、洪峰偏后: 洪水过程对工程不 利。
工程水文学(判断)模拟考试题含答案
工程水文学（判断）模拟考试题含答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、五年一遇的设计枯水年，其相应频率为 80% 。
[ ]A、正确B、错误正确答案：A2、施工改造后的河道流量演算中的马斯京根参数 k 值与河道天然情况相同，可以不必重新分析得到。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B3、流域上游修建引水工程后，使下游实测资料的一致性遭到破坏，在资料一致性改正中，一定要将资料修正到工程建成后的同一基础上。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B4、一次暴雨洪水过程中，降雨历时大于净雨历时，净雨历时又大于洪水历时。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B5、一般来说，设计洪水的径流深应小于相应天数的设计暴雨深，洪水的Cv 值应小于相应暴雨的 Cv值。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B6、改进水文测验仪器和测验方法，可以减小水文样本系列的抽样误差。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B7、分期设计洪水是指一年中某个时期所拟定的设计洪水。
[ ]A、正确B、错误8、皮尔逊 III 型频率曲线在频率格纸上是一条规则的 S 型曲线。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B9、同频率放大法计算出来的设计洪水过程线，一般来讲各时段的洪量与典型洪水相应时段洪量的倍比是相同的。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B10、y 倚x 的回归方程与 x 倚 y 的回归方程，两者的回归系数总是相等的。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B11、瞬时单位线的一阶原点矩 m1 与其中的两个参数 n、k 的关系为m1=n/k。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B12、天然河道中的洪水受到水生植物和结冰影响时，水位流量关系点据的分布，总的趋势是偏在稳定的水位流量关系曲线的左边。
（）A、正确B、错误正确答案：B13、枯水流量常采用不足概率 q ，即以大于和等于该径流的概率来表示。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B14、由样本估算总体的参数，总是存在抽样误差，因而计算出的设计值也同样存在抽样误差。
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网络教育学院《工程水文学离线作业》
题目：同频率放大法计算设计洪水过程线
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典型洪水过程线的选取与推求
仅有设计洪峰流量和设计洪水量还难以确定水库的防洪库容和泄水建筑物的
尺寸，这是因为洪峰流量出现的迟早和洪量集中的程度不同，即洪水过程线形状
的不同，会得到不同的设计防洪库容和最大泄量。
因此，设计洪水过程线亦是设计洪水的一个不可缺的重要内容。
设计洪水过
程线指符合某一设计标准的洪水过程线，生产实践中一般采用放大典型洪水过程
线的方法。
思路：先从实测资料中选取一场典型洪水过程，然后按设计洪峰流量、设计
洪量进行放大，即得设计洪水过程线。
选择资料完整精度较高且洪峰流量和洪量接近设计值的实测大洪水过程线；
具代表性，洪水发生季节、洪水的历时、峰量关系、主峰位置、峰型等均能
代表该流域较大洪水特性的实测洪水过程；
选择对工程防洪不利的典型洪水过程线，尽量选择峰高量大的洪水，而且峰
型集中，主峰靠后的过程。
放大方法
同倍比放大法
用同一放大系数放大典型洪水过程线，以求得设计洪水过程线的方法。
该法
的关键是确定以谁为主的放大倍比值，有以下两种方法：
以洪峰流量控制的同倍比放大法( 以峰控制 )
适合于无库容调节的工程设计，如桥梁、涵洞及排水沟及调节性能低的水库等。
以洪量控制的同倍比放大法( 以量控制 )
适合于蓄洪为主的工程设计，如调节性能高的水库，分洪、滞洪区等。
放大倍比按上述方法求到后，以放大倍比乘实测的典型洪水过程线的各纵坐标，
即得设计洪水过程线。
该法简单易行，能较好地保持典型洪水过程的形态。
但该法使得设计洪水过程线的洪峰或洪量的设计频率不一致，这是由于两种
放大倍比不同 (KQm KW )造成的。
如按 KQm放大后的洪水过程线所对应的时段洪量不一定等于设计洪量值。
反之如按 KW放大洪水过程线，其洪峰值不一定为设计
洪峰值。
故为了克服这种矛盾，为使放大后过程线的洪峰和各时段洪量分别等于设计
洪峰和设计洪量，可用下述的同频率放大法。
分时段同频率放大法：该法在放大典型洪水过程线时，洪峰和不同时段（1d, 3d, 7d,）洪量采用不同的倍比，以使得放大后的过程线的洪峰和各时段的洪
量均分别等于设计洪峰和设计洪量值。
对典型洪水过程线的放大
按 KQm放大典型洪水的洪峰流量；
从短时段到长时段次序按相应的放大倍比 KT对典型洪水进行放大。
计算典型过程线的时段洪量时，采用“长包短”的方法进行，即短时段洪量
是在长时段洪量内统计，如典型过程线的洪峰是在一天内选出，而一天洪量是在
三天洪量时间内选出，以求得设计洪水过程线峰高量大。
洪水过程线的修匀
由于各时段放大倍比的不同，则在二个时段的衔接处洪水过程线会出现突变
现象，这是不合理的，故应徒手修匀，使其成为光滑的曲线。
其原则是修匀后的
各时段的设计洪水量和洪峰流量应保持不变，误差不超过 1%。
修匀后的过程线即为
设计洪水过程线，如图所示。
图设计洪水过程线
两种放大方法比较
同倍比放大法
计算简便，放大后设计洪水过程线保持典型洪水过程线的形状不变。
常用于峰
量关系好及多峰型的河流。
“峰比”放大、“量比”放大分别常用于防洪后果主要
由洪峰控制、时段洪量控制的水工建筑物。
同频率放大法
目前大、中型水库规划设计主要采用此法，成果较少受典型不同的影响，放
大后洪水过程线与典型洪水过程线形状可能不一致。
常用于峰量关系不够好、洪
峰形状差别大的河流；适用于有调洪作用的水利工程（如调洪作用大的水库等）；较能适应多种防洪工程的特性，解决控制时段不易确定的困难。
古洪水及其应用
古洪水
洪水发生的时间早于现代系统水文测验和历史( 调查 ) 洪水的古代洪水。
作用
目前洪水频率计算的根本问题是资料过短、代表性不足、难于推估出可靠的稀遇洪水。
古洪水资料可以大大降低洪水频率曲线外延幅度，甚至将外延变为内插。
在取得洪水平流沉积物的基础上，算出古洪水量和发生的年代，用以加入频率计算，大幅度加长了历史洪水和特大洪水的考证期，提高了系列的展延精度，使频率曲线稀遇部分的确定更有把握。
图长江三峡工程有古洪水的洪水频率曲线图
图黄河小浪底工程有古洪水的洪水频率曲线图
2 计算内容
计算资料
按照所给基本资料进行计算，详细写明计算过程。
3
已求得某站千年一遇洪峰流量和 1 天、3 天、7 天洪量分别为： Q m ，p =10245m/s 、
1d ， p
m 3 / s h
3d ， p
=226800 m 3 / s h
7d ， p
m 3 / s h。
选得典
W =114000
、W 、W =348720
型洪水过程线如表。
试按同频率放大法计算千年一遇设计洪水过程
表 典型设计洪水过程线
月 日 时
典型洪水
3
月 日 时
典型洪水 3
Q （ m/s ）
Q （ m/s ）
8
4
8 268 8
7
8 1070
20
375
20
885 5 8 510 8
8 727 20
915
20
576 6 2 1780 9
8 411 8 4900
20
365 14 3150 10
8 312
20
2583
20
236 8 7 2
1860
11 8
230
求 1、3、7d 洪量
按照所给基本资料进行计算，详细写明计算过程和最终结果。
3
解： 典型洪水 洪峰 Q m =4900m/s
1d 洪量： 6 日 2 时至 7 日 2 1d
m 3 / s h
时 W =74718
3d 洪量： 5 日 8 时至 8 日 8 3d
m 3 / s h
时 W =121545
7d 洪量： 4 日 8
7d
m 3
/ s h
时至 11 日 8 时 W =159255
确定洪峰放大倍比
按照所给基本资料进行洪峰放大倍比计算，详细写明计算过程和最终结果。
解：洪峰放大倍比 K Q = Q m ， p / Q m =10245 / 4900=
确定洪量放大倍比
按照所给基本资料进行调节系数计算，详细写明计算过程和最终结果。
解： 1 天洪量放大倍比：
K w1= W1d，p / W 1d=114000 / 74718
=
3 天之内， 1 天之外的洪量放大倍比：
K w3-1=（ W3d，p—W1d，p）/（W3d—W1d）
=（226800—114000 ）/（121545—74718）
=
7 天之内， 3 天之外的洪量放大倍比 ;
K w7-3=（ W7d，p—W3d，p）/（W7d—W3d）
=（348720—226800 ）/（159255—121515）
=
同频率放大法设计洪水过程线计算表
按照上述计算，完成表同频率放大法设计洪水过程线计算表。
表同频率放大法设计洪水过程线计算表
月日时
848
20
58
20
6 2
8
14
20
87 2
878
20
88
20
98
20
108
20
118 典型洪水放大倍比设计洪水过程线修匀后的设计洪水Q（ m3/s ）K Q P（m3/s ）过程线 Q P（m3/s ）
268 866 866
375 1211 1211
510 1647/1229 1440
915 2205 2205
1780 4290/2723 7010
4900 10245/7497 10245
3150 4820 4820
2583 3952 3952
1860 2846/4483 3660
1070 2579 2579
885 2133 2133
727 1752/2348 2050
576 1860 1860
411 1328 1328
365 1179 1179
312 1008 1008
236 762 762
230 743 743。