设计洪水的概念
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
水文水利计算考试重点
.设计洪水：指水文水电工程设计所依据的设计标准的洪水，包括洪峰总量，洪水总量和洪水过程线.径流：降雨或融雪形成的，沿着流域的不同路径流入河流，湖泊和海洋的海洋的水流.重现期：某水文变量重复出现的平均周期。
（频率P=90%，其对应的重现期为T=5年）.PMP(可能最大暴雨)现代气候条件下一定历时的理论最大降水量,流域降水物理上限.露点：保持气压及水汽含量不变，降温使水汽刚达到饱和时的温度称露点温度，简称露点。
(历史最大持续露点为12小时).代表性露点：由某一或某些地点、在特定时间的地面露点来反映代表性将水量。
.水文比拟法：就是以流域间的相似性为基础，将相似流域的水文资料移用至研究流域的一种简便方法。
.饱和水汽压：一定体积空气中能容纳的水汽量是有限度的，若空气中水汽含量达到限度，空气就呈饱和状态，即饱和空气，饱和空气的水汽压就是饱和水汽压.相对湿度：大气中实际水汽压与当时温度下的饱和水汽压之比..水库特征水位：水库工程为完成不同时期不同任务和各种水文情况下,需控制达到或允许消落的各种库水位.库容：水库某一水位以下或两水位之间的蓄水容积。
表征水库规模的主要指标。
通常均指坝前水位水平面以下的静库容。
死库容：指死水位以下的水库容积。
兴利库容：亦称调节库容，指正常蓄水位至死水位之间的水库容积。
防洪库容：指防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积。
调洪库容：指校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积。
重叠库容：指正常蓄水位至防洪限制水位之间的水库容积。
这部分库容既可用于防洪，也可用于兴利。
防洪库容与兴利库容完全重叠时，正常蓄水位即为防洪高水位。
防洪库容与兴利库容完全分开时，正常蓄水位即为防洪限制水位。
总库容：校核洪水位以下的水库容积。
它是划分水库等级的主要依据之一。
.设计洪水位：当发生设计洪水时,河道指定断面或水库坝前达到的最高水位.正常洪水位（蓄水位）：水库在正常运行情况下所蓄到的最高水位.死水位：水库在正常运用情况下，允许消落到的最低水位，称死水位，又称设计低水位.可能最大洪水(PMF)：是为保证重要水利枢纽安全的一种不采用频率概念的设计洪水。
6 设计洪水解析
设计标准
校核标准
设计洪水
校核洪水
该类防洪设计标准确保 水工建筑物自身安全
该类防洪设计标准确保下 游防护对象安全
三 水工建筑物的等级与防洪标准
防洪标准[重现期（年）] 水工建 筑物级 别 山区、丘陵区 校核 设计 混凝土坝、浆砌石坝及其 他水工建筑物 5000~2000 2000~1000 1000~500 设计 土坝、堆石坝 可能最大洪水（PMF） 或10000~5000 5000~2000 2000~1000 300~100 100~50 50~20 2000~1000 1000~300 300~100 校核 平原区、滨海区
第六章 由流量资料推求设计洪水
研究内容：防洪标准及其选择；洪峰、洪量样本系列的选样； 资料的三性审查；特大洪水的处理； 研究目的：研究由流量资料推求设计洪水，以解决水库、堤 防、桥涵等工程设计洪水的计算问题 学习要求：了解防洪标准的选择；洪水选样；熟悉特大洪水 的处理、成果的合理性分析；掌握由流量资料推求设计洪水 的基本步骤
次洪水过程示意图
第一节 概述
二 设计洪水
在河流上修建各类水利工程在防洪方面可发挥很大作用。但水利工程本 身却直接承受洪水威胁，一旦洪水漫溢或工程溃决，将对下游生命财产安全 造成严重威胁。因此，在进行水利工程规划设计中，必须选择一个相应的设 计洪水作为依据，使建筑工程在建成运行期间遇到不超过这种标准的洪水时 不会被破坏。 （1）设计洪水定义：水利工程规划、设计中所指定的满足各种设计标准的 洪水。 （2）防洪设计标准，简称设计标准：如何选择对设计的水工建筑物较为合 适的洪水作为依据，涉及一个标准问题，称为设计标准。 标准越高，越是稀遇，设计的工程就越安全，被洪水破坏的风险就越 小，但耗资也大；反之，标准越低，耗资越少，但安全程度也随之降低，承 受的风险加大。因此，防洪设计标准既关系到防洪保护区人民生命和经济建 设的安全，也关系到工程投资的经济效益，必须根据国家各有关部门制定的 规范慎重对待。合理分析计算设计洪水是水利工程规划设计中首先要解决的 问题。
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。
小流域设计洪水的计算
一、小流域设计洪水的意义
二、小流域设计洪水的概念 水土保持工作一般是在小
流域上进行的。水土保持
工程的规划设计、测流建
（1）小流域集水面积: 水文计算 筑物的设计都需要研究工
通常不超过200-300km2。水保上 指的小流域，一般在30km2以下，
程所在地点河流的水文态
最多不超过50km2。
山东农业大学林学院
1. 净雨
山东农业大学林学院
5.产流历时（tc）
山东农业大学林学院
第二节 水科院推理公式法
三、水科院推理公式法的有关公式
1全面汇流 (tc ) 2部分汇流 t c
Qm
0.278
Sp
n
F
tc
[(1 n)
Sp
1
]
n
Qm
0.278
Sp
n
F
tc
[(1 n) S p
1
]
势，计算设计洪水。
（2）设计洪水: 指符合一定设计标准的洪水，包括洪峰流 量、洪水总量和洪水过程线三个要素。洪峰流量即一次洪水流
量的最大值，用Qm表示。洪水总量为一次洪水流过程的总水量。
山东农业大学林学院
第一节 小流域设计洪水特点 一、小流域设计洪水的意义 二、小流域设计洪水的概念
（3）小流域设计标准: 推求设计洪水时，首先确定标 准。设计标准是指水工建筑物本身防洪安全的标准。 它是水利水保工程规划设计的一个重要指标。
山东农业大学林学院
第二节 水科院推理公式法 四、水科院推理公式法的计算步骤
（一）设计暴雨计算 2.暴雨特性参数（ n 、 Sp）确定
山东农业大学林学院
山东农业大学林学院
分期设计洪水
第三章分期设计洪水3.1 分期设计洪水的定义与目的分期设计洪水是指指年内不同季节或时期，如丰水期、平水期、枯水期、或其他指定时期的设计洪水。
在水库调度运用、施工期防洪设计或其他需要时，要求计算分期的设计洪水。
河流洪水（流量）随季节、时间变化的过程是自然界中的一种复杂现象，在这种复杂现象的背后隐藏特定规律性。
它在一定原则下则显而易见，把满足这种原则的特定规律性洪水的年内时间段作为一个洪水分期。
众所周知，在一年的不同时期，洪水成因不同，产生的洪水量级也不同，因此，对汛期进行合理分期，进而制定水库汛限水位，使水库在不增加防洪风险的前提下增加水库的防洪与兴利效益，有利于水库的洪水资源化调度和水库兴利效益的发挥。
3.2 洪水分期的原则洪水分期的划分原则，既要考虑工程设计中不同季节对防洪安全和分期蓄水的要求。
又要使分期基本符合暴雨和洪水的季节性变化及成因特点。
（1）同一个分期内，洪水量级一般相近，洪峰外包值无太大差异。
（2）前后两个分期洪水量级应有明显差异。
（3）分期起终日期界定，应使所选的洪水样本不跨期，避免分割天然洪水过程。
（4）一般分期不宜短于一个月。
3.3统计方法--洪水分期研究我国水利部门进行汛期分期工作时，多采用定性概念并部分结合统计分析（如统计发生频次散布图等）的途径来进行，分期结果往往是一个比较粗略的区间。
传统洪水分期采用统计学方法，为了便于分析，从历年洪水资料中，将历年各次洪水以洪峰发生日期或某一历时最大洪量的中间日期为横坐标，以相应洪水的峰量数值为纵坐标，点绘洪水年内分布图，并描绘平顺的外包线。
从统计意义上来说，一年中一定时期内，洪水的发生有比较相似的机制，即一定量的样本点矩较集中分布在某一时间段。
然后，根据这种特性和洪水分期的原则进行洪水分期定量划分洪水分期的时间段。
采用西宁市水文站1953-1970年月平均流量资料，点绘洪水年内分布图，1953-1970年西宁市各旬平均流量散布图西宁市水文站多年平均年月降水日数表实测资料各月降水日数（天）年降水日数年份年数一二三四五六七八九十十一十二1952-1970 19 2 2 3 6 12 12 15 14 13 8 3 2 92西宁站多年的平均降水量为355.0毫米，降水量年内分配不均，连续最大5个月降水出现在5～9月，降水量占全年降水量的70%以上；1～2月、11～12月降水最小，仅占全年降水量的1.5%左右，年内降水量最多的月份一般出现在7、8月，月降水量各占全年的43.2%，1月、12月降水量最少仅占全年降水量的0.25%和0.24%。
设计洪水名词解释
设计洪水名词解释
洪水：
一、定义
洪水是指一种肆虐的大水流，这种水流可能是由于雨水比正常更多或者水源迅速涨潮等原因而引起。
洪水会继而带来各种影响，包括造成金融损失、用水供应障碍以及人员伤亡等，对个人及社会都具有毁灭性影响。
二、特征
1.大水量：洪水把大量的雨水带入流域，通常比正常更多，超过河流的承载力；
2.快速涨潮：在短时间内，洪水会催生极大的湍流和水位，尤其是在山区；
3.持久：在一定的范围内，洪水可以持续很久，甚至长期的对当地的社会造成影响。
三、类型
1.洪涝：洪涝指的是由于降雨量增大或者水源迅速涨潮等原因而引起的
大水流，其主要的的特点是洪水的快速涨潮；
2.内涝：内涝是指雨水未能及时进入地下后形成的局部湖泊，造成某片地区出现高水位，利用内涝能够改善当地灌溉情况，让植物更好地生长。
3.洪峰：洪峰指的是水位极高的短时期洪水，其特点是水位快速升起，期间经过谷底，水位很快下降；
4.洪潮：洪潮是指海水由于风的作用，出现的短期涨幅很大的情况，一般洪潮会发生在一定的海洋地区。
四、防御措施
1.加强观测：加强对气象、河流、地下水及海水等信息的观测，及时发现洪水危险，制定防洪预案；
2.除淤：把河流中的淤积物清除掉，减少河床堵塞，使河流走更宽阔；
3.防渐涝：在溪流河道中加固排涝渠道，尤其是在低洼而易淹没的地方，确保雨水能够及时排放；
4.及时报警：观察和报警要及时有效，在洪水出现的第一时间，要及时向社会发出洪水警报。
分期设计洪水
第三章分期设计洪水3.1 分期设计洪水的定义与目的分期设计洪水是指指年内不同季节或时期，如丰水期、平水期、枯水期、或其他指定时期的设计洪水。
在水库调度运用、施工期防洪设计或其他需要时，要求计算分期的设计洪水。
河流洪水（流量）随季节、时间变化的过程是自然界中的一种复杂现象，在这种复杂现象的背后隐藏特定规律性。
它在一定原则下则显而易见，把满足这种原则的特定规律性洪水的年内时间段作为一个洪水分期。
众所周知，在一年的不同时期，洪水成因不同，产生的洪水量级也不同，因此，对汛期进行合理分期，进而制定水库汛限水位，使水库在不增加防洪风险的前提下增加水库的防洪与兴利效益，有利于水库的洪水资源化调度和水库兴利效益的发挥。
3.2 洪水分期的原则洪水分期的划分原则，既要考虑工程设计中不同季节对防洪安全和分期蓄水的要求。
又要使分期基本符合暴雨和洪水的季节性变化及成因特点。
（1）同一个分期内，洪水量级一般相近，洪峰外包值无太大差异。
（2）前后两个分期洪水量级应有明显差异。
（3）分期起终日期界定，应使所选的洪水样本不跨期，避免分割天然洪水过程。
（4）一般分期不宜短于一个月。
3.3统计方法--洪水分期研究我国水利部门进行汛期分期工作时，多采用定性概念并部分结合统计分析（如统计发生频次散布图等）的途径来进行，分期结果往往是一个比较粗略的区间。
传统洪水分期采用统计学方法，为了便于分析，从历年洪水资料中，将历年各次洪水以洪峰发生日期或某一历时最大洪量的中间日期为横坐标，以相应洪水的峰量数值为纵坐标，点绘洪水年内分布图，并描绘平顺的外包线。
从统计意义上来说，一年中一定时期内，洪水的发生有比较相似的机制，即一定量的样本点矩较集中分布在某一时间段。
然后，根据这种特性和洪水分期的原则进行洪水分期定量划分洪水分期的时间段。
采用西宁市水文站1953-1970年月平均流量资料，点绘洪水年内分布图，1968 上 20.6 21.2 28.6 21.2 65.6 22.4 80.9 42.4 72.2 50.2 23.4 16.3 中 21.6 20.9 53.6 29.5 43.5 18.7 39.423.1 72.1 44.7 18.7 14.4 下 23.8 23.1 2962.4 29.3 14.9 23.428.6 54.2 30.2 17.1 11.8 1969 上 10.9 9.76 20.6 7.94 22.2 7.17 23.3 33.2 1835.514.3 8.78 中 10.7 9.91 14.5 7.72 36.2 9.81 16.526.2 21.8 24.5 16.3 8.2 下 10.6 1311.4 9.55 37.5 13.8 15.927.9 38.8 20.2 9.65 7.29 1970 上 6.32 8.69 88.21 7.68 63.6 46.8 12 81 51.7 39.6 30.4 12.5 中 6.83 7.97 8.38 15.1 65.3 50.7 5.53146 3546.514.9 12 下 7.49 7.77 8.97 39.8 36.5 13.5 31.5 87.542.3 43.813.4 9.461953-1970年西宁市各旬平均流量散布图西宁市水文站多年平均年月降水日数表 实测资料 各月降水日数（天）年降水日数年份年数 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二1952-1970 19 2 2 3 6 12 12 15 14 13 8 3 2 92西宁站多年的平均降水量为355.0毫米，降水量年内分配不均，连续最大5个月降水出现在5～9月，降水量占全年降水量的70%以上；1～2月、11～12月降水最小，仅占全年降水量的1.5%左右，年内降水量最多的月份一般出现在7、8月，月降水量各占全年的43.2%，1月、12月降水量最少仅占全年降水量的0.25%和0.24%。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
设计洪水的概念
洪水的大小及其发生时间是随机的，所以，防洪也只能达到一定的限度，期望在不
超过某特定洪水条件下的安全，而不能保证任何极值洪水条件下的安全。
防洪限度一般
相对于洪水发生的频率或重现期而言，即防御指定频率的洪水，称为防洪标准。
由于洪
水的概率意义，工程的防洪设计准确地讲是在降低洪水损失的风险。
不同频率的洪水大小不同。
防洪措施要与防洪标准相适应，因此，无论是工程措施
还是非工程措施，其首要的问题就是要推求指定频率的洪水。
设计洪水的推求
由于设计洪水必须具有频率的意义．推求设计洪水就是估计指定频率的洪水值，所以数理统计、频率分析法是推求设计洪水的重要方法。
根据水文信息资料的不同，设计
洪水的推求途径可归纳如下。
(1)由流量资料推求
当工程所在河段附近有K期水文站，具有较K时期（一般要求30年以上）的洪水
流量观测资料，并有历史洪水调查和考证资料时，可对洪水资料进行统计、频率分析，
求得符合一定标准的洪水特征值。
这是最主要的设计洪水推求方法。
对于桥涵、路基、
堤防及调节性能小的水库等，设计洪水一般可只推求设计洪峰流量。
(2)由暴雨资料推求
工程所在流域及邻近地区有较K期的实测暴雨资料（30年以上），并有实测大暴
雨，以及对应暴雨的洪水观测资料，可进行产汇流分析计算，用频率分析法计算设计暴雨，再由产、汇流模型转化为同频率的设计洪水。
这是一种洪水成因与统计分析相结合
的方法。
由于雨量测站多，测量方便，暴雨资料往往比洪水流量资料系列K，而且具有
较好的地区一致性。
(3)由地区综合分析法推求
如果工程所在流域暴雨及洪水资料十分短缺，可利用邻近地区的实测资料或调查资
料进行地区综合分析，得山经验公式，或制成地区图表及手册，供无资料流域查算设计
暴雨，再转换成设计洪水。
水文特性具有地区性差异，这一点必须给予重视，所以，地
区综合分析法被广泛应用于小流域地区设计洪水的推求。
(4)可能最大暴雨及可能最大洪水法
如果工程所在流域及邻近地区缺乏暴雨、洪水资料，但有水文气象观测资料时，可
用水文气象法计算可能最大暴雨，再推求可能最大洪水。
这种途径得到的可能最大洪水
通常作为重要工程的校核洪水。
设计洪水推求途径的选择没有定量标准，取决于哪类资料更丰富，哪个系列更K。
为了使推算的结果更可靠，有的规范规定：可同时采用多种途径推算，并通过分析比较
各种结果的可靠性，来决定设计洪水值的选用。
上述各种推求设计洪水的途径，都是以已发生的水文现象和观测到的资料为依据。
资料的可靠性、代表性对于推求结果有重要影响，因此，在利用资料进行设计洪水值估
算之前，做好洪水资料的选样、审查、样本系列展延等是非常必要的
由暴雨资料推求设计洪水
河流洪水形成的因素有融冰、融雪、强降雨或暴雨等，我国大部分地区的河流洪水
主要由暴雨形成。
当暴雨观测资料较多时，由暴雨资料推求设计洪水也是一种估算设计洪水的途径，而且对于以下情况尤为重要。
①流域的洪峰流量资料短缺。
②人类活动影响改变了流域下垫面条件。
③小流域地区，缺乏洪水流量观测资料，但有地区水文经验图表可以利用。
由暴雨资料推求设计洪水是指将暴雨频率转换成相应的洪水频率，从而推求山工程
需要的设计洪水值。
由暴雨资料推求设计洪水的主要内容有暴雨频率分析或设计暴雨的计算和由设计暴雨形成设计洪水的计算。
这里需要解决以下3方面的问题：第一，暴雨和洪水的频率关系；第二，进行暴雨频率分析，求得频率曲线的方法；第三，将暴雨转换成洪水的方法。
上述第一个问题，对于暴雨频率与洪水频率的关系处理，有一个基本假定：即洪水与暴雨同频率。
在由暴雨资料推求设计洪水时，是将某频率的暴雨量值转换成同频率的洪水值。
也就是说，对于比较大的洪水，一般认为，有某频卒的一场降雨，将形成同频率的一次洪水。
第二个问题，暴雨频率分析方法，仍然是数理统计法，根据资料样本频率估计总体频率，但对不同性质的样本资料需要采用具体的处理。
第三个问题，关于由暴雨转换成洪水的方法，实质就是降雨产生径流（称为产流）和径流形成洪水（称为汇流）的原理。