第六章 设计洪、枯水径流 工程水文学

据的洪峰流量的数值与经验频率的精度，配线时使曲线尽量靠近
精度较高的点据。另外年代愈久的历史特大洪水加入系列进行进 行频率分析，配线时不宜机械地通过特大洪水点据，在特大洪水
的误差范围内调整，考虑统计参数在地区上的变化规律。
四、适线与Cs的选取：
。当流域面积较大，湖泊率较高的地区CV较小，它比流域面积小、
由各年日平均流量或水位的历时曲线求出指定保证率下 的枯水流量或水位，n年中可得n个保证率下的流量或水 位。将这些流量或水位组成系列再进行频率分析，计算 合适的理论累积频率曲线，由此推求设计频率标准下的 设计枯水流量或水位。
3、保证率频率法 具体步骤如下： ①根据各年日平均流量资料绘制各年日平均流量的历时曲线； ②由给定的保证率，从各年日平均流量历时曲线中查取各年保证 率下的日平均流量； ③将求得的保证率下n个日平均流量组成系列进行频率分析，绘制 经验累积频率点据；
流量的平均值，并绘制此平均值的历时曲线。
3）简化法
在各年中选取几个典型历时（ 5~6 ）个，求出典型历 时的平均流量或水位，然后绘制典型历时的平均值历 时曲线，从而推求设计枯水流量或水位。 在简化法中，通常选用的典型历时有： 15、30、90、
180、270、330天所对应的日平均流量。
3、保证率频率法
a n 1 N a 2 2 ( Q Q ) ( Q Q ) j N i N N 1 n b i b 1 j 1
1 QN
四、适线与Cs的选取： 在适线过程中，应尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群的 中心，可侧重考虑上部和中部的点据配合较好。同时要分析各点
率分析的基本方法推求一定设计频率标准下的设计年最小流量。
若实测资料不连续或较短，则须选取参证站，建立相关方程，由 参证变量插补或延长系列，使其成为一个连续的长系列，然后再 进行频率分析计算。 选用皮尔逊Ⅲ型的密度函数曲线，采用三点法推求理论累积频率 曲线。
2、历时曲线法：
1）综合历时曲线 将各年日平均流量不论年序，直接按大小排序，分组统计大于
当设计断面无流量资料时，又总能找到符合参证条件的参证 站，该参证站除了气候条件、下垫面条件等自然地理条件与 设计站相似，并具有长期的实测资料，可移用参证站流量资 料或水位资料。
4. 校核洪水（非常运行洪水）：允许次要建筑发生破坏，而主要
建筑物仍不得破坏，这一标准下的洪水称为校核洪水或非常运行 洪水。 5.风险率Sk：连续K年内的破坏率。
设计标准确定后，按标准推求的洪水，称为设计洪水
不同时段设 计洪水总量
基本方法
由流量资料推求 由暴雨推求设计洪水
设计 内容
洪峰 流量 设计洪水 过程
资料审查 累积频率 计算及其 合理性检查 由流量 资料推求 设计洪水 设计洪水 过程线推求
特大洪水 处理 插补延长
选样
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设计最高通航水位以“累积频率”作为设计标准，
计算方法同设计洪水计算方法
设计最低通航水位以“保证率”或“保证率频率” 作为设计标准 通航保证率用正常通航历时的百分数表示： 通航保证率＝正常通航日数/全年总日数×100％
降雨量与洪水总量（可简称洪量）之间的相关关系，由此推求设
计洪水。这一方法必须首先由暴雨资料按频率分析法推求一定频 率标准下的设计暴雨，再由产流与汇流原理计算设计洪水。
3）由水文气象条件推求可能产生的最大洪水。首先根据流域的气
象条件，如：温度、润度、风、露点、降水等气象资料从物理成
因出发，推求可能的最大暴雨（简称PMP）然后再经产流、汇流计 算可能最大洪水（简称PMF）。
n
N ( a ) 连续系列内外无特大值 流 量 流 量 N ( b) 连续系列内有特大值
n
年
年
n
N (c)连续系列外有特大值
n
N (d)连续系列内外有特大值
图6-2 可能出现的特大值洪峰流量
§6-3含特大值的不连续系列的设计洪峰 流量的推算
§6-3含特大值的不连续系列的设计洪峰流量 的推算
一、频率密度曲线的线型选取 60 年代以后，统一采用皮尔逊Ⅲ型密度曲线，在我国大多数地区 皮尔逊Ⅲ型密度曲线与经验频率点据配合较好。然而，北方地区 由于自然地理条件的差异可采克里茨基——闵凯里曲线。
最大值法。年最大值法符合随机试验的条件，样本独立性强，目 前在水利工程、防洪工程、取水工程中广泛采用。 取水工程的一级泵房，以百年一遇或千年一遇为设计频率标准
二、设计洪水的选样方法 2、超大值法：
在每一次洪水过程中选取一个最大的洪峰流量，一年可选多个特
大洪水的洪峰流量组成系列。若平均每年选取 a 个洪峰流量，则 n 年内可选取na个洪峰流量资料。 样本的选取可按洪水大小选取样本系列，也可按系列长度选取样 本系列。
历史洪水资料：洪水痕迹的可靠性、上下游痕迹的一致性、推求 洪峰流量方法的合理性（河道粗糙程度、河道断面的演变、发生
的年代）
可靠性、一致性、代表性与独立性。不能把不同类型的洪水数据 混合在一起
二、设计洪水的选样方法 1、年最大值法： 每年选取一个最大洪峰流量作为样本。将各年的最大洪峰流量组
成连续的长系列，进行设计洪水的频率分析。这种选样方法称年
二、含特大值不连续系列的经验累积频率估算
1、连续实测系列经验累积频率的计算：
m Pn n 1
2、特大值经验累积频率计算
PN M N 1
式中：PN——特大值的经验累积频率；
M——等于大于某特大值的累积频数，M=1，2……a
N——考证期的总年数，N=T2-T1+1。
三、含特大值不连续系列统计参数的估算
水（如火电厂），枯水径流的设计频率标准可取到97-99%。
§6-4
二、枯水径流的特征值
枯水径流分析
1、年最小流量：一年中最小的日平均流量。
2 、年正常最小流量：当观察年限 n 趋于无穷时，年最小流量的多
年平均值称为年正常最小流量。 3、月平均最小流量 ：一年中最小的月平均流量。
4、年正常最小月平均流量 ：月平均最小流量的多年平均值 。
四、设计洪峰流量分析
1、设计洪峰流量样本系列 设计洪峰流量的样本系列包括两部分：连续n年的实测系列，考证 期N年内的特大值流量QN。 N=T2-T1+1 式中： N—— 考证期，单位：年，是包括连续系列 n 年在内的系列 总长度。 T2——考证的最后年代；
T1——考证的最早年代；
流 量
流 量
年
年
第六章 设计洪、枯水径流
§6-1
洪水与设计洪水
洪水径流：由暴雨、融雪形成的大量地面径流迅速汇入河槽，从 而引起河槽中流量猛增，水位猛涨，并具有一定危害性的大水 取水工程、排水工程、城市及厂矿排洪工程、堤坝与大坝
枯水径流：地面径流减少，河水主要依靠地下水补给 。
水体流速减小、泥沙淤积严重、取水、灌溉、航运、发电都受到 影响
资料非常少或是缺乏时， 用水文比拟法、 等值线图法、 水力学公式法求
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二、设计洪水的分析方法
1）由实测洪水流量或水位资料推求设计洪水。 首先推求出一定频率标准下的设计洪峰流量或设计洪水总量，然
后选取典型年，根据典型年的流量分配及设计洪峰流量或洪水总
量推求的设计洪水过程线。方法同设计年径流量。
2）由暴雨量资料推求设计洪水。当缺少实测洪水资料时，可建立
§6-4 枯水径流分析
§6-4
一、枯水径流与设计枯水径流
枯水随着降雨量减少，地面径
流减少，河槽容蓄水量枯竭，河水主经依靠地下水补给时的河川
径流称为枯水径流。 通常指保证水厂正常供水的安全率，一般取90~95%。若无坝取
水，枯水径流的设计频率标准将进一步提高。当水厂为发电厂供
等于某流量占总天数（365n）的百分比，保证率为 P m 100 %
365 n
2）平均法与典型年法 根据设计断面历年的统计资料，绘出各年日平均流量的历时曲 线，在每年的日平均流量历时曲线上查出同一历时的流量值，然 后求出同一历时下的算术平均值，并绘此算术平均值的历时曲线 在多年实测逐日平均流量资料中可选取丰、中、枯三个典型年 分别绘制日平均流量的历时曲线，然后求出同一历时下的日平均
④用三点法推求理论累积频率曲线；
⑤求某一设计频率标准下的设计枯水流量。 保证率频率法实质上就是一种频率法
二、缺乏实测资料时的设计枯水流量的推算 1、等值线法
在各地《水文手册》、《水文图集》中绘有年最小流量及其
离差系数的等值线。流域年最小流量和离差系数的等值线查 取方法和设计年径流量相同。
2、水文比拟法
一、洪水与设计洪水 1. 洪水的三要素：洪峰流量（取水工程中的一级泵站、城市防洪、
堤防工程 )、洪水总量( 小型水库的拦蓄能力 ) 、洪水过程线 (中、
大型水库)。 2. 设计频率标准：国家根据建筑物等级、工程重要性制定的允许 破坏率或要求的安全率 3. 设计洪水：一定设计频率标准下，建筑物维持正常运行的洪水。
湖泊率低的要小；干流的CV较支流的小。我国大部分河流的洪峰流 量系列 Cs=2~4CV ，北方河流 CV 较大，可取 Cs=2CV ；南方 CV 小，可取
Cs=4CV ； 在 实 测 资 料 短 缺 的 地 区 ， 当 CV<0.5 时 ， 取 Cs=3~4CV ；
CV>0.5时，取Cs=2~3CV。根据这些地区的经验取值，通过适线，选 出一条适线效果最好的曲线作为洪峰流量的理论累积频率曲线。
三、枯水径流的影响因素
枯水径流的影响因素与河川径流影响因素类似，主要有气象条 件、下垫面等自然地理条件以及人类改造自然活动。
流域内气象条件如温度、降水决定了枯水期的长短。下垫面条
件中水文地质条件决定了流域的储水总量的大小和补给水量。土 壤性质、岩石的地质构造等水文地质条件决定了地下水对河川径 流的补给量。河槽下切深度越大，河流获得地下水的补给范围也 愈大，枯水流量愈大。流域内湖泊、水库、沼泽对径流具有调节