设计洪水的分析计算PPT课件

X N
1 N
a j 1
X Nj
N a nl
n Xi
il 1
CVN
1 XN
1 a
N
1
j 1
X Nj X N
2
N a nl
n il 1
Xi
X
N
2
CSN 根据 CSN / CVN 比值按经验估算
第31页/共110页
二、频率计算推求设计洪峰流量
5. 设计洪水频率计算的适线
步骤：1）计算经验频率，绘经验频率点
表5-8 某站洪峰流量系列经验频率分析计算
洪水性质
特大洪水
洪水资料
年份
1921 1949 1903 1949
洪峰流量（m3/s） 8540 7620 7150
排位情况
排位时期 序号
1903~1982年(N=80年)
1
2
3
-
独立取样
计算公式
式(5-1)
分别排位
(方法1)
经验频率(%) 1.23 2.47 3.7
n项 连序系列
序号 第23页/共110页
N项 不连序系列
序号
二、频率计算推求设计洪峰流量
某河历史洪水调查考证情况
Z (m)
Z 1810
Z 1888 Z 1935
Z 1960
调查考证年数：
（首项特大洪水重现期）
N= 1960 – 1810 + 1
= 151
1800
1840 1880 1920 1960 t (a)
统一样本法 Qm
特大洪水的经验频率为：
PM
M N 1
M=1,2,…，a；
特大洪水 一般洪水
一般洪水的经验频率为:
0
wenku.baidu.coma-l
l
p
n-l
Pm a 1 a m l N 1 N 1 nl 1
n N
m=l+1,l+2,…，n；
统一样本法频率计算示意
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二、频率计算推求设计洪峰流量
1962
661
5
1800
19.2 1976
406
19
705
73.1
1963
1560
6
1560
23.1 1977
926
20
661
76.9
1964
815
7
1475
26.9 1978
1800
21
639
80.8
1965
2510
8
1450
30.8 1979
780
22
615
84.6
1966
705
9
1380
34.6 1980
下游防护对象设计洪水
潮白河向阳闸
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一、洪水与设计洪水
2. 设计洪水三要素
设计洪峰流量 Qm（m3/s） ——设计洪水的最大流量。
设计洪水总量 W（m3） ——洪水起涨至落平的径流总量，即
图上流量过程线ABC与时间轴包围的面 积。
设计洪水过程线 Q ~ t
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二、设计标准
③ 14 15
Qm由大到小 排队 （m3/s）
④
875
850
经验频率 P(%)
⑤ 53.8 57.7
1959
1475
2
2510
7.70 1973
850
16
815
61.5
1960
984
3
2300
11.5 1974
1380
17
780
65.4
1961
1100
4
2050
15.4 1975
3300
18
720
69.2
第14页/共110页
本节内容提要
内容：
一、洪水资料的选样与审查
二、频率计算推求设计洪峰流量
三、设计洪水过程线推求
练习题
要求：
掌握洪峰与洪量的选样，掌握考虑特大洪水加 入实测资料系列时设计洪峰流量的计算方法，掌握 同频率法放大洪水过程线。
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一、洪水资料的选样与审查
1. 洪水资料的选样 1）什么是选样？
实例分析
[例 5-2]：某流域拟建中型水库一座。经分析确定水库枢纽本身永久水
工建筑物正常运用洪水标准(设计标准)p=1%，非常运用洪水标准(校核 标准)p=0.1%。该工程坝址位置有25年实测洪水资料(1958~1982)，经选 样审查后洪峰流量资料列入表5-9第②栏，为了提高资料代表性，曾多 次进行洪水调查，得知1900年发生特大洪水，洪峰流量为3750m3/s，考 证期为80年，试推求p=1%、p=0.1%的设计洪峰流量。
1. 防洪标准
担任防洪任务的水工建筑物，应具备的防御 洪水能力的洪水标准。常用重现期表示。
2. 选定防洪标准的原则
统一 防洪安全
经济
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二、设计标准
《水利水电工程等级划分》
注：1.水库总库容指水库最高水位以下的静库容； 2.治涝面积和灌溉面积均指设计面积。
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二、设计标准
[例 5-1]：某站1938-1982共45年洪水资料，其中1949年洪水比一般洪水大
得多，应从实测系列中提出作特大值处理。另外通过调查历史洪水资料，得知 本站自1903年以来的80年间有两次特大洪水，分别发生在1921年和1903年。 经分析考证，可以确定80年以来没有遗漏比1903年更大的洪水，洪水资料见 下表，试用两种方法分析计算各次洪水的经验频率，并进行比较。
1
m
n
a 1
m l
1800 1840 1880 1920 1960 t (a)
N 1 N 1 nl 1
n=26
N1=810510
1840 1880
1920 1960 t (a)
n=26
N=151
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二、频率计算推求设计洪峰流量
4. 洪水统计参数的计算
假定： X nl X N a ; snl sN a
本节内容提要
内容： 一、洪水与设计洪水 二、设计标准 三、设计洪水计算的内容和途径 练习题
要求： 熟悉洪水与设计洪水的概念，了解设计标
准以及推求设计洪水的途径。
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一、洪水与设计洪水
1. 设计洪水的定义
洪水： 由于流域内降雨或溶雪，大量径流汇入河道，导致
流量激增，水位上涨的一种水文现象。
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二、频率计算推求设计洪峰流量
1. 特大洪水及其重要性 ？ 什么叫特大洪水
比一般洪水大得多的稀遇洪水。
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二、频率计算推求设计洪峰流量
长江历史特大洪水石刻
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二、频率计算推求设计洪峰流量
？ 为什么要考虑特大洪水
尽量取得较为久远和 可靠的历史洪水资料，可 以延长洪水资料系列，提 高系列的代表性，使频率 计算的成果更加合理、准 确。
1
3 801
21 45 1 1
100% 5.84%
第29页/共110页
加强练习
试分析确定以下四个洪水位的经验频率。
Z (m)
Z (m)
Z 1810
Z 1810
Z 1888 Z 1935
Z 1960
Z 1888
Z 1960
独统立一样本法：
Z 1935
PPMM
MM NN1 1
Pm
a
Pm
文献考证期
调查期 实测期 n=26
N=151
第24页/共110页
实测系列年数： n= 1960 – 1935 + 1
= 26
二、频率计算推求设计洪峰流量
3. 经验频率计算
思想: 将特大洪水的经验频率与一般洪水的经验频率 分别计算
假设: 调查及实测(包括空位)的总年数为N年， 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。
解：(1)分析已知资料，将1975年洪水从实测系列中抽出作为特大
值处理，故l=1，a=2，N=80，n=25。
(2)经验频率按独立样本法列表计算。
(3)计算统计参数初始值
Qm
1 N
a
Qj
j 1
N a nl
n
Qi
il 1
1 7050 80
80 2 26590
251
1168(m3
/ s)
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615
23
510
88.5
1967
1000
10
1100
38.5 1981
2050
24
479
92.3
1968
479
11
1000
42.3 1982
875
25
406
96.2
1969
1450
12
984
1970
510
13
926
46.2
合计
33640
50.0
7050 26590
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实例分析
解：(3)
方法: 独立样本法 统一样本法
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二、频率计算推求设计洪峰流量
独立样本法
特大洪水的经验频率为：
PM
M N 1
M=1,2,…，a；
一般洪水的经验频率为:
Pm m n 1
m=1,2,…，n；
Qm
特大洪水
一般洪水
0
a
n
p
N
独立样本法频率计算示意
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二、频率计算推求设计洪峰流量
《永久性水工建筑物级别》
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三、设计洪水计算的内容和途径
1. 内容 2. 途径
设计洪峰流量 Qm 设计洪量 W 设计洪水过程线 Q ~ t
有资料
由流量资料推求 由暴雨资料推求 由水文气象资料推求
无资料 地区等值线插值法 经验公式法
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练习题
1.一次洪水中，涨水期历时比落水期历时（___B_） A.长 B.短 C.一样长 D.不能肯定
2）计算统计参数 X ,CVN ,CSN 3）调整参数，使理论频率曲线与经验点配合最佳 4）由最佳拟合曲线求得计算所需参数
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二、频率计算推求设计洪峰流量
注意: 1）尽量照顾点群趋势，使曲线通过点群中央
2）使曲线尽量靠近精度较高的点 3）对于特大洪水，在误差范围内调整，使曲线不脱离点群太远
97.8
实例分析
解：(1)独立样本法
特大洪水
p1921
1 100% 80 1
1.23%
p1949
2 100% 80 1
2.47%
p1903
3 100% 80 1
3.70%
一般洪水
p1940
2 100% 45 1
4.35%
(2)统一样本法 特大洪水
计算同独立样本法
一般洪水
p1940
3
80
1
设计洪水： 在进行水利水电工程设计时，为了建筑物本身的安
全和防护区的安全，必须按照某种标准的洪水进行设 计，这种作为水工建筑物设计依据的洪水称为设计洪 水。
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一、洪水与设计洪水
十三陵水库
水库设计洪水
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一、洪水与设计洪水
堤防设计洪水
长江荆江大堤
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一、洪水与设计洪水
第21页/共110页
二、频率计算推求设计洪峰流量
？ 什么是特大洪水处理
Qm
研究有特大洪水加 入水文序列时的频率计 算方法
n
t (a)
N
第22页/共110页
二、频率计算推求设计洪峰流量
2. 连序系列与不连序系列
连序系列: 实测的短系列(n年)
不连序系列:包括历史洪水的长系列(N年)
Qm
Qm
缺项
-
统一取样 统一排位 (方法2)
计算公式 经验频率(%)
式(5-1)
1.23 2.47 3.7
-
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一般洪水
1940 1979 …
5020 4740
1938~1982年(n=45)
2
3
…
式(5-2)
4.35 6.52 …
式(5-3)
5.84 7.98 …
1981 2580
45 97.8
表5-9 经验频率曲线计算成果
年份
① 1900 1958
洪峰流量 Qm（m3/s）
② 3750 639
序号 M、m
③ 一 二
Qm由大到小排队 （m3/s）
④ 3750 3300
经验频率 p(%)
⑤ 1.23 2.46
年份
① 1971 1972
洪峰流量 Qm（m3/s）
② 2300 720
序号M、m
5. 选择水库防洪标准是依据（___C_）。 A.集水面积的大小 B.大坝的高度 C.国家规范
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Ch5 设计洪水的分析计算
§5.2 由流量资料推求设计洪水
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上节内容回顾
1、什么叫设计洪水？ 2、设计洪水的三要素有哪些？ 3、推求设计洪水的主要方法有哪些？ 4、由流量资料推求设计洪水的基本程序是什么？
在现有的洪水记录中选取若干个洪峰流量 或某一历时的洪量组成样本 , 作为频率计算的依 据。
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一、洪水资料的选样与审 查
2）选样方法——年最大值法 每年只选一个最大洪峰流量或某一历时的最
大洪量。
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一、洪水资料的选样与审 查
2. 洪水资料的审查 1）资料可靠性的审查与改正 2）资料一致性的审查与还原 3）资料代表性的审查与插补延长
2.设计洪水是指（__A__）
A.符合设计标准要求的洪水 B.设计断面的最大洪水
C.任一频率的洪水
D.历史最大洪水
3. 大坝的设计洪水标准比下游防护对象的防洪标准（___A_）。 A.高 B.低 C.一样 D.不能肯定
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练习题
4.设计洪水三个要素是（__D__） A.设计洪水标准、设计洪峰流量、设计洪水历时 B.洪峰流量、洪水总量和洪水过程线 C.设计洪峰流量、1天洪量、三天洪量 D.设计洪峰流量、设计洪水总量、设计洪水过程线
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二、频率计算推求设计洪峰流量
6. 计算成果的合理性分析
误差来源： 1）实测资料误差
2）计算误差 3）计算方法不完善
合理性分析方法：
1）从上下游及干支流洪水的关系上进行分析 2）从邻近河流洪水统计参数及设计值的地区分布进行分析 3）将稀遇的设计值与国内外河流大洪水记录进行比较
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CV
1 Qm
1 N
1
a
(Q j
j 1
Qm )2
N a nl
n
(Qi
il 1
Qm )2
1 1168