工程水文学培训课件(ppt 75页)

三峡工程，正常蓄水位175m，防洪限制水位145m，枯季消 落最低水位155m，100年一遇洪水位166.9m，设计洪水位 （1000年一遇）175m，校核洪水位180.4m，坝顶高程 185m。总库容393亿m3（175m以下），兴利库容165m3， 防洪库容221.5m3，水库库面面积1084km2。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
特大洪水确定以后，要分析其在某一代表年限内
的大小序位，以便确定洪水的重现期。
目前我国根据资料来源不同，将与确定特大洪水
代表年限有关的年份分为实测期、调查期和文献考
证期。 实测期：从有实测洪水资料年份开始至今的时期。 调查期：在实地调查到若干可以定量的历史特大
年洪水的重现期为 N＝1992－1153＋1＝840（年）。
Qm＝110000m3/s
1153
1870
n
N
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
（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
第一节 概 述
第一节 概 述
特大洪水处理
资料审查 年最大值法选样 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
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
步骤：1）资料审查 2）选样 3）频率计算 4）成果合理性分析
一、洪水资料审查
洪水的时期。 文献考证期：从具有连续可靠文献记载历史特大
洪水的时期。调查期以前的文献考证期内的历史洪 水，一般只能确定洪水大小等级和发生次数，不能 定量。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
（2）特大洪水重现期 重现期是指某随机变量的取值在长时期内平
均多少年出现一次，又称多少年一遇。 要准确地定出特大洪水的重现期是相当困难
洪峰流量Qm＝110000m3/s。
若此洪水为1870年 以来最大。则
N＝1992－1870＋
1＝123（年）
Qm＝11
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
又经调查，在四川忠县长江北岸2km处的选溪山洞 中调查到宋绍兴23年（南宋赵构年号）即1153年发生 过一次大洪水。该洪水小于1870年洪水，通过调查还 可以肯定自1153年以来1870年洪水为最大，则1870
设计洪水——拦洪库容——设计洪水位；
校核洪水——调洪库容——校核洪水位;
水库泄洪——泄洪建筑物；
死水位Z死和死库容V死；正常蓄水位Z蓄和兴利库容V兴 ； 防洪限制水位Z限和结合库容V结；防洪高水位Z防和防洪库容V防； 设计洪水位Z设和拦洪库容V拦；校核洪水位Z校与调洪库容V调； 水库总库容：V总= V死+ V兴 + V调 - V结
将1956年洪水做特大洪水处理，但不加历史特大洪
水，Q0.1%=19700m3/s；
再 加 入 历 史 特 大 洪 水 （ 1794 、 1853 、 1917 、
1939 ） ， Q0.1%=22600m3/s ； 1963 年 又 发 生 了 一 次特大洪水Q=12000m3/s，加入并做特大洪水处理， Q0.1%=23300m3/s。
2、利用洪峰、洪量关系插补和展延 利用本站或邻站（上下游站或邻近流域站）同次洪水
的洪峰和洪量的相关关系，或洪峰流量相关关系进行插补 和展延。
3、利用本流域暴雨径流关系插补和展延径流系列。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
四、特大洪水的处理 1、概述 （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。
“三性”审查： 可靠性、一致性、代表性
1.资料可靠性的审查与改正
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。 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。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
2、考虑特大洪水时经验频率的估算 加入特大洪水后，资料系列的特征：
（1）连序系列和不连序系列：
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。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
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
2. 资料一致性的审查与还原
所谓洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的流域产 流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。
如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还原到 原先天然状态的基础上，以保证抽样的随机性（减少 人为的干扰），和能与历史资料组成一个具有一致性 的系列。
例如上游建了比较大的水库，则应把建库后的资料通 过水库调洪计算，修正为未建库条件下的洪水。
防护对象的防洪标准：
第一节 概 述
推求设计洪水采用3种方法： （1）历史最大洪水加成法
以历史上发生过的最大洪水再加上一个安全值作为设 计洪水。 缺点：
① 对未来洪水超过历史最大洪水的可能性考虑不足， 降低了工程的安全程度；
② 对大小不同，重要性不同的工程采用同一个标准， 显然不合理。
如葛洲坝工程，选用1788年洪水Qm=8600m3/s作 为设计洪水，选用1870年洪水Qm=110000m3/s作 为校核洪水。
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。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
特大洪水加入系列后，样本成为不连序系列， 其经验频率和统计参数的计算与连序系列不同。 这样就要研究有特大洪水时的经验频率和统计参 数的计算方法，称为特大洪水处理。
第一节 概 述
（2）频率计算法 以符合某一频率的洪水作为设计洪水，如百
年一遇、千年一遇等。 此法将洪水作为随机事件，根据概率理论由
已发生的洪水来推估未来可能发生的符合某一 频率标准的洪水作为设计洪水。
此法克服了历史加成法存在的缺点，根据工 程的重要性和工程规模选择不同的标准，适用 面较宽，在我国水利、电力、交通设计中应用 广泛。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
3. 资料代表性的审查与插补延长
当洪水资料的频率分布能近似反映洪水的总体分布时， 则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表性。实际 工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于20～30年， 并有特大洪水加入。
当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补充历 史特大洪水，使之满足代表性的要求。插补延长主要 是采用相关分析的方法。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
二、样本选取
1、选样的原则 应满足独立、随机选样的要求。成因不同的洪水不可
作为同一样本的选取。 2、洪峰流量的选样
目前采用年最大值法选样：即从资料中逐年选取一个 最大流量和固定时段的最大洪水总量，组成洪峰流量 和洪量系列。 3、洪量的选样
固定时段一般采用1、3、5 、7、15、30天。大流 域，调洪能力大的工程，设计时段可以取得长些；小 流域、调洪能力小的工程，可以取得短一些。
第一节 概 述
洪水三要素： 洪水过程线、洪峰、洪量
洪峰Qm（m3/s），为洪水过程线的最大流量。 洪水总量 W（m3），为洪水的径流总量，从起涨
点A上涨，到达峰顶B后流量逐渐减小，到达C点退 水结束，流量过程线ABC下的面积就是洪水总量
W。 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，称为洪水历时。
QN
QN
实测期
实测期
历史调查期
历史调查期
资料内特大洪水
资料外特大洪水 （历史特大洪水）
一K般N QN / Q 时2 ，QN可以考虑作为特大洪水处理。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
2）为什么要考虑特大洪水？ 目前我们所掌握的样本系列不长，系列愈短，
抽样误差愈大，若用于推求千年一遇、万年一遇的 稀遇洪水，根据就很不足。
如果能调查到N年（N＞＞n）中的特大洪水， 就相当于把n年资料展延到了N年，提高了系列的
代表性，使计算结果更合理、准确、稳定。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
【例】：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算：
1955年设计，资料n=18年， Q0.1%=12600m3/s； 1956年发生特大洪水Q=13100m3/s，直接加入资 料 系 列 （ n=19 ） ， 未 做 特 大 洪 水 处 理 ， Q0.1%=25900m3/s；
的，目前，一般是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－调查期发生年份＋1
② 从调查考证的最远年份至今为最大：
N＝设计年份－文献考证期最远年份＋1
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
【例】：1992年在长江重庆～宜昌河段进行洪 水调查。了解到同治九年（1870年）川江发生 特大洪水，沿江调查到石刻91处，推算得宜昌
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
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
特大洪水处理的关键：特大洪水大小、重现 期的确定、经验频率的计算。
实测特大洪水：通过资料观测得到。 历史特大洪水：通过洪水痕迹，查水位流量关 系获得。
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
例 如 某 站 1940—1982 年 有 实 测 洪 水 资 料 。 其 中 1963年洪水最大，1940年次大；另调查到自1903 年 以 来 ， 为 首 的 三 次 大 洪 水 的 排 位 为 1921 年 、 1963年、1903年，且在此80年间不会漏掉比1903 年更大的洪水。另通过文献考证，1903年以前还有 三次大于1921年的洪水，其排位为1867年、1852 年、1832年，但小于1921年的洪水，则无法查清。 该站的洪峰流量即为不连序系列。