水文学 设计洪峰流量与水位
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。
桥涵设计流量及水位推算_OK
• Cv,Cs确定方法——假定Cv,Cs，使下式成立
Ki Kpi pi Cv 1
(11-5)
Ki
Mi M
Mi
Qi F
• 由 M,Cv,Cs 可确定Qp
5
11-2 按洪水调查资料推算
• 缺乏实测资料时 • 直接假定Cv,Cs，使下式成立
Q1 Q2 Q3
p1Cv 1 p2Cv 1 p3Cv 1
H24.p ——24h设计降雨量
21
11-3 按暴雨资料推算设计流量
• 水流域暴雨洪峰流量计算方法
• 推理公式有关参数计算公式 • Ψ 计算公式（推导）
22
11-3 按暴雨资料推算设计流量
• 按推理公式计算 Qm 方法
• 各类时间最大平均强度
it
A tn
At n
i
A
n
A
n
itc
A tcn
Atcn
• Ψ 解算公式
n,
f
n 0
n
4n
4
4n
A24 p
n
n,
f
n 0
A24 p
(1
n)n1n
3n
(1n)(4n)
(11 28) (11 28)
27
11-3 按暴雨资料推算设计流量
• Qm解算方法
• 数解法——见图11-7框图
28
11-3 按暴雨资料推算设计流量
• 图解法——由图11-6可得Ψ
ψx 0.918
上述结果中，图解法误差较大，数解法比较准确，因此应尽量采 用数解法确定，本例取ψx 0.926
32
11-3 按暴雨资料推算设计流量
•
33
11-3 按暴雨资料推算设计流量
(完整版)第二节设计洪峰流量及设计洪量的推求
第二节设计洪峰流量及设计洪量的推求由流量资料推求设计洪峰及不同时段的设计洪量，可以使用数理统计方法，计算符合设计标准的数值，一般称为洪水频率计算。
一、资料审查在应用资料之前，首先要对原始水文资料进行审查，洪水资料必须可靠，具有必要的精度，而且，具备频率分析所必须的某些统计特性，例如洪水系列中各项洪水相互独立，且服从同一分布等。
除在第三章谈到审查资料的可靠性之外，还要审查资料的一致性和代表性。
为使洪水资料具有一致性，要在调查观测期中，洪水形成条件相同，当使用的洪水资料受人类活动如修建水工建筑物、整治河道等的影响有明显变化时，应进行还原计算，使洪水资料换算到天然状态的基础上。
洪水资料的代表性，反映在样本系列能否代表总体的统计特性，而洪水的总体又难获得。
一般认为，资料年限较长，并能包括大、中、小等各种洪水年份，则代表性较好。
此可见，通过古洪水研究，历史洪水调查，考证历史文献和系列插补延长等增加洪水列的信息量方法，是提高洪水系列代表性的基本途径。
根据我国现有水文观测资料情况，SL44—93规定坝址或其上下游具有较长期的实测水资料(一般需要30年以上)，并有历史洪水调查和考证资料时，可用频率分析法计算计洪水。
二、样本选取河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历时的流量变化过程，如何从历洪水系列资料中选取表征洪水特征值的样本，是洪水频率计算的首要问题。
根据SL44—93规定，应采用年最大值原则选取洪水系列，即从资料中逐年选取一个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。
固定时段一般采用l、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一些；小流域、调洪能力小的工程，可以取得短一些。
在设计时段以内，还必须确定一些控制时段，即洪水过程对工程调洪后果起控制作用的时段，这些控制时段洪量应具有相同的设计频率。
同一年内所选取的控制时段洪量，可发生在同一次洪水中，也可不发生在同一次洪水中，关键是选取其最大值。
水文学设计洪水计算
灌溉 面积 (104 亩)
150 150 ~ 50 50 ~ 5 5 ~ 0.5
0.5
GB50201-94《防洪标准》，1995年1月1日起实施
水电站装 机容量 (104KW)
120 120 ~ 30 30 ~ 5
5~1 1
其次根据工程的等级、作用和重要性确定建筑物 的级别（1～5）：
工程等别
重大城镇 重大工业区 >500 重要城市 重要工业区 100~500
1~0.33 2~1
100~300 50~100
中等城市 中等工业区 2~100
5~2
20~50
一般城市 一般工业区 5~10
10~5
10~20
第二类防洪标准:
按水利水电工程的等级确定设计洪水：
首先根据工程规模、效益和在国民经济中的重要性， 确定水利水电枢纽工程等级（如下表所示）：
设计洪水有二个待解决的问题：
1) 按什么标准（设计标准）来选择设计洪水； 2) 确定标准后，如何确定设计洪水的三要素。
对于第一个问题： 设计标准：
一般按工程规模、工程重要性及社会经济 等综合因素，来确定不同的频率洪水作为设计 标准。
1） 防洪设计标准
防洪设计标准：
▲ 第一类：为保障防护对象免除一定洪水 灾害的防洪标准；
2）推求设计洪水的途径：
有以下四种方法： 由流量资料推求设计洪水; 由暴雨资料推求设计洪水; 由水文气象资料推求设计洪水; 利用暴雨等值线图和一些简化公式 估算设计洪水
10. 3. 1 由流量资料推求设计洪水
当设计流域具有一定数量(n30)的实测洪水 资料时，可采用该法推求设计洪水，其推求的思 路和步骤大体与推求设计年径流类似：
洪水资料的审查，以保证资料的可靠性、 一致性和代表性；
工程水文学课程设计
拟在某河上修筑蓄水工程。
坝址断面水文站内有 1960-2022 年的洪水流量观测资料，如表 1 所 示。
历史洪水洪峰流量调查资料如下： 1878 年为Q =14720m 3/s, 1901 年为Q =22100m 3/s ，为 1901m m年以来的最大洪峰流量， 1942 年为 8400m 3/s 。
1878- 1900 年间其他洪水未能查清。
分析选定的典型 洪水过程如表 2 所示。
表 1 实测历年洪水资料统计表表 2 典型洪水过程14 15 16 17 18 20 24根据以上资料推求百年一遇设计洪水的洪峰流量和洪水过程线。
1960920011030018723019849812115840211570 1961 8500 100020 183600 1985 3248 38830 70148 1962 7512 90110 152990 1986 8421 97810 178650 1963 6524 13048 139820 1987 3264 38650 70024 1964 2100 25200 45360 1988 5671 68500 40326 1965 6325 76216 138620 1989 5421 65420 115980 1966 5412 58340 116800 1990 6487 76840 140020 1967 5486 65600 118490 1991 9120 105420 189683 1968 2400 28560 51840 1992 8845 103110 191020 1969 3241 39000 68950 1993 6124 73450 132180 1970 6245 74230 135620 1994 2456 29400 52850 1971 980 10264 21152 1995 3210 37920 68936 1972 1600 18250 35310 1996 8451 101220 182540 1973 3245 37932 70005 1997 6243 74102 133980 1974 6328 12350 136420 1998 8515 102150 183682 1975 3261 39950 70420 1999 6278 75300 135800 1976 2369 27450 51124 2000 3164 36890 67842 1977 1620 18430 34820 2001 2489 28960 54160 1978 2458 27856 52852 2002 1189 14260 25640 1979 1540 17580 33240 2003 6120 72340 129806 1980 1200 13420 25860 2004 4832 58010 103740 1981 5412 64520 116583 2005 1006 12042 21560 1982 3214 38500 68490 2022 3216 39480 686544890 5634 6572 6310 6150 5648 52604890 4560 4235 3980 3674 3325 30003980 3420 3146 2653 3130 3582 42001240 1652 2430 2880 3832 4430 41000 4 8 12 13 14 1618 20 244 8 10 124 810 12 14 18 249781、分别选取洪峰流量和时段洪量组成计算样本，计算相应频率，绘制P-Ⅲ频率曲线；2、根据P-Ⅲ频率曲线推求设计洪峰流量和时段洪量；3、频率计算成果合理性检查；4、计算放大倍比；5、推求设计洪水过程线。
设计洪峰流量与水位计算
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；
2、按典型放大
（1）同倍比放大
1）按洪峰控制的放大倍比：K Q
Q mP Q mD
2）按洪量控制的放大倍比：K Wt
WtP 。
注意： 1. 用峰控制还是用量控制，要看峰、量哪
个其主要作用； 2. 设计洪水过程线的峰或量偏离设计值。
“以峰控制”，则洪峰等于设计值，洪 量不一定等于设计值；“以量控制”， 则时段洪量等于设计值，而洪峰不一定 等于设计值。
P 1-PMa
PM
M N 1
P mP M a(1P M)anm l l1
上述两种方法，我国目前都在使用 。一般说，独立样本法把特大洪水与实 测一般洪水视为相互独立，这在理论上 有些不合理，但比较简单。在特大洪水 排位可能有错漏时，因不互相影响，这 方面讲则是比较合适的。当特大洪水排 位比较准确时，理论上说，用统一样本 法更好一些。
为宜； 2. 对于放大后过程线的不连续现象，可徒
手修匀，修匀后仍应保持洪峰和各时段 洪量等于设计值。
四、计算成果的合理性检验 （1）检查洪峰、各时段洪量的统计参数与历时
之间的关系； 历时增长，均值增大，Cv、Cs一般减小。
QW 7d
5d 3d
P
(2)根据上下游、干支流及邻近地区各河流洪水 频率分析成果进行比较。
1867
1852 1832 1921
桥涵水文 第四章 设计洪水流量
7 0.76 0.66 0.63 0.20 0.18 0.17 0.15 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.03 0.05 0.06 0.08 0.09 0.09 0.14 0.14 0.23 0.33 0.39
2016/4/26
设计洪水流量
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
19000 17000
Qm (m3/s)
15000 13000 11000 9000 7000 5000 3000 1000 0.01 0.1 0.5 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99 99.9 99.99
P (%)
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设计洪水流量
桥涵水文
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
水也加入样本，得千年一遇设计洪峰流量Qm=23500m3/s。这次计算的洪峰流量
只变化了4%，显然设计值已趋于稳定。
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设计洪水流量
桥涵水文
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
特大值处理时，目前国内有独立样本法和统一样本法两种方法。 资料条件：设有a年特大洪峰流量资料Qmi（i＝1，2，…，a），其中可能 有ℓ项实测大洪水；n年实测洪峰流量资料Qmj（j＝ℓ＋1，ℓ＋2，…，n）。 假设： N —— 历史调查期年数； n —— 实测系列的年数； ℓ—— 为n年中的特大洪水项数； a —— 为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 —— 为实测系列在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。
第三讲_设计洪水流量
桥涵水文
习题作业
1.
2. 在长江南岸深丘区，桥位上游流域面积为250Km2，计算其桥位断面
Q5%的流量。
桥涵水文
4.3 推理公式和经验公式
公路沿线跨越的小河、溪流、沟壑等都是属于小流域。
小流域洪水暴涨暴落，历时短，很少能留下明显的痕迹，往 往又不会引起人们的注意，难以调查到较为可靠的历史洪水 资料，且一般没有水文站的观测资料。实际工作中小流域河 流上的桥梁和涵洞及路基排水系统的设计，一般由暴雨资料
与经验频率点群偏离较大，即两者配合不是很好，因此必须采用某种方法 来确定合适的统计参数，使两者拟合最好。 通过调整统计参数CS、CV，选择一条与经验频率曲线点群拟合最好的 理论频率曲线，这种方法叫适线法。
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
一、适线法的步骤
1. 将审核过的水文资料按递减顺序排列，计算各随机变量的经验频率
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
对于不连续的年最大流量系列，其统计参数的最后确 定，仍是应用适线法最适宜。以上计算的均值和变差系数
，作为初试值。适线法的基本步骤与连续系列相同。
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
[例4-1-3]某一级公路拟建一座大桥。桥位上游附近的一个水文站，
全国水文分区Cv值表
全国水文分区CS／Cv经验关系表
桥涵水文
4.2 根据地区经验公式推算设计流量
全国水文分区流量计算参数表
桥涵水文
4.2 根据地区经验公式推算设计流量
一、全国水文分区流量计算参数表
桥涵水文
4.2 根据地区经验公式推算设计流量
二、全国水文分区Cv值表
桥涵水文
水文学设计洪水计算
概述： 水利工程的防洪问题可归纳为二类：
水利工程下游地区的防洪问题 水工建筑物本身的安全防洪问题
设计洪水 (Flood design)
上述的二个问题都需要对有关河段/地点按指 定标准选择出将来水利工程运行期间可能发生的 一次洪水，作为设计的依据。这种用以设计水利 工程所依据的各种标准的洪水的总称为设计洪水。 设计洪水包括设计洪峰流量、设计洪量和设计洪 水过程，常称为设计洪水三要素。
非常运用的洪水标准用以确定水利水电工 程的校核洪水位，这种标准的洪水称为校核洪 水。
实例
北京密云水库：
设计洪水标准：P=1/1000，Q =15,200 m3/s 校核洪水标准：P=1/10,000， Q =216,00 m3/s
三峡工程：
设计洪水标准：P=1/1000，Q =98,800 m3/s 校核洪水标准：P=1/10,000， Q =113,000 m3/s
① 连续系列的经验频率计算 按前述的方法计算：
m Pm n 1
式中， Pm : 大于或等于某一变量的经验频率; m : 变量由大到小排列的序号; n : 连序系列中的总项数。
② 不连续系列的经验频率计算
分别处理法
将实测系列与含特大值的系列看作从总体中 抽出的二个随机ห้องสมุดไป่ตู้序样本，各项分别在各个系列
3） 洪水资料的延展
洪峰洪量频率计算一般要求系列容量n30 ,否
则必须进行系列的插补以及尽可能地利用历史洪 水和暴雨资料展延系列，以增加洪水系列的信息 量以提高代表性，减少频率分析的抽样误差。
利用上下游测站或邻近的测站流量资料进 行插补延长；
❖ 利用本站洪峰和洪量的关系进行展延；
利用本流域暴雨资料插补延长。
文献考证期：
03 设计洪水流量
、CS、Pi查表计算确定理论频率曲线的纵坐标，
绘制理论频率曲线。
4. 观察理论频率曲线与经验频率曲线的符合程度，反复调整统计参数
，直到两者符合得最好为止，即可确定统计参数 Q 、CV和CS的采用值 及采用的理论频率曲线。
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
汇流过程：坡面出现汇流后，从流域各处汇集到流域出 口断面的过程。
汇流时间τ（h）：从流域最远点流到出口断面的时间
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4.3 推理公式和经验公式
一、基本概念
暴雨强度公式：暴雨强度、历时及累积频率三者关系的数学模型
i＝f(t，P)，称为暴雨强度公式。它用以反映实测点雨量资料的暴雨特性
年连续20年的年最大流量资料；又通过洪水调查和文献考证，得到1784 而需要进行调查和考证。 年、1880年、1949年和1955年连续系列前四次特大洪水；1975年在实测 实测期、调查期、文献考证期 期内也出现过一次特大洪水。
文献考证期
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4.2 根据地区经验公式推算设计流量
二、全国水文分区Cv值表
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4.2 根据地区经验公式推算设计流量
三、全国水文分区CS／Cv 值表
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公路沿线跨越的小河、溪流、沟壑等都是属于小流域。
CH5-工程水文学河道工程设计水位及流量推求
与设计洪水 有关的概念
1．洪水过程特征要素
洪峰流量 洪水过程总量
洪水历时
设计洪峰流量 Qm（m3/s）:为设计洪水过程线的最大流 量。 设计洪水总量 W（m3）:为设计洪水的径流总量，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。
设计洪水过程线: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。
如此洪水为1870年以来为最大，则N=1992-1870+1＝123 （年）。这么大的洪水平均123年就发生一次，可能性不大。
Qm＝110000m3/s
1870
N
n
1992
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年洪水的重现 期为 N＝1992-1153+1＝840（年）。
由此可见加入特大洪水有助于提高样本的代表性和设计洪水的可靠 性。但应注意的是，年代越久，由于河流演变等原因，推算的洪峰流量 可能存在较大误差，必须尽可能的从多方面考察、论证。
4.2 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： 如何处理不 连续系列？
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
[例]1992年长江重庆～宜昌河段洪水调查 同治九年（1870年）川江发生特大洪水，沿江调查到石刻 91处，推算得宜昌洪峰流量Qm＝110000m3/s。
第4章 设计洪峰流量与水位
1 a [ Q j （N a） 实测一般洪水的平均值] N j 1 1 a 1 n [ Q j （N a） Qi ] N j 1 n l i l 1 1 CV Qm
i a 1 2 i l 1 [ (Q j Qm ) (N a) N 1 j 1 nl
在调查期N1年内特大洪水频率：
N1年内，除去为首的 l 2 项大洪水以外（ l 2项大洪水的频 率已在考证期中计算），第M1位洪水的经验频率：
p M 1 p( M 2 a2 ) (1 p( M 2 a2 ) )( M 1 l2 ) N1 l 2 1
(M1=l2+1, l 2+2,……a1 。例 l 2=1)，调查期内有的特大洪水在考 证期内排得上号的，在考证期范围已经算过，不再另算。 调查期 N1 年内为首的大洪水： a1 个， 例 a1 =3； 同时也是实测期n 年之内发生的大洪水：l个， 例 l=1。
如果要根据例4-1的资料，求某设计频率对应的 设计流量，则需用适线法推求洪峰流量理论频率 曲线与设计值。
(4)考虑特大洪水时统计参数的确定
参数值的初估可用 矩法 或 三点法。
当用矩法时，考虑特大洪水和 系列不连续影响，空缺部分按 一般洪水填补，分布情况与实 测的一般洪水相似 。
Qm
1 ( 特大洪水 （a个） 其它年的洪水) N
3、在实测期33年内，除去为 首的1个大洪水以，计算其它32 个洪水的频率，与调查期最后 一个的频率有关。
p m p( M1 a1 ) ml (1 p( M1 a1 ) )( ) n l 1
例4-1，只求了频率，没有画经验频率曲线，也 没有配理论频率曲线（没有求总体的统计参数） 。
水文学第4章 设计洪峰流量与水位
一般洪水(n项中除去l 项特大值)的经验频率：
m pm n 1 m l 1, l 2,...... n
m为一般洪水在n中的排序。
即考证期、调查期、实测期单独应用公式计算。
考证期、调查期、实测期 特大洪水 用以下公式计算：
M pM N 1 M 1,2,...... a
M为特大洪大在 N中 的排序。
设计洪水的内容，随服务对象的不同而有所不同。 洪峰流量和洪水位: 桥梁、涵洞、堤防等排洪工程； 蓄水池洪水总量： 蓄水能力很强的水库。 蓄洪、泄流都有重要作用的，则需推求设计洪峰、洪量和洪水 过程线，称洪水三要素。
4．1．2 洪水的设计标准
洪水设计标准的确定，是一个关系到政治、经济、技 术、风险和安全的极其复杂的问题。
§4.5.3 有暴雨资料推求设计洪水
1 2 3
推求设计暴雨； 推求设计净雨； 推求设计洪水。
4．3．1
计算设计暴雨
设计暴雨：研究成果表明，比较大的洪水，大体上 可认为某一频率的暴雨形成同一频率的洪水。 1． 设计暴雨量的计算 （1）流域暴雨资料的充分时： 将 流域面雨量（平均雨量）作为研究对象。 1） 求各年各次大暴雨的各种历时的面雨量；
pM 2
M2 N2 1
在调查期N1年内，除去为首的 l 2 项大洪水以外（ l 2项 大洪水的频率已在考证期中计算），第M1位洪水的经验频 率：
p M 1 p ( M 2 a2 ) (1 p ( M 2 a2 ) )( M 1 l2 ) N1 l 2 1
(M1=l2+1, l 2+2,……a1) 例 l 2=1 调查期 N1 年内为首的大洪水： a1 个， 例 a1 =3； 同时也是实测期n 年之内发生的大洪水：l个， 例 l=1。
《工程水文学》(第4版)第8章 由流量资料推求设计洪水
三、洪水资料的分析处理
1、洪水样本的选取
河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历时的流量变化，如何从 历年洪水系列资料（包括实测洪水资料和调查的历史洪水资料）中选取表征洪水 特征值的样本，是洪水频率计算的首要问题。
年最大值法选样示意图
实测洪水：n年 洪水系列有两类：洪峰流量与不同时段 洪水总量 洪峰系列：年最大值法，即从收集的洪 水系列资料中逐年选取一个最大瞬时洪 峰流量组成洪峰流量系列。 洪量系列：固定时段年最大值法，即从 收集的洪水系列资料中逐年选取固定时 段最大洪量组成洪水总量系列。 固定时段T：1、3、5、7、15、30d 。
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。
别
设计
山区、丘陵区
校核
混凝土坝、浆砌石坝及 其他水工建筑物
土坝、堆石坝
平原区、滨海区
设计
校核
1 1000~500
5000~2000
可能最大洪水（PMF） 或10000~5000
300~100
2000~1000
2
500~100
2000~1000
5000~2000
100~50 1000~300
3
100~50
设计时根据建筑物的级别选定不同频率作为防洪标准。设计永久性建筑物所 采用的洪水标准，分为正常运用和非常运用两种情况，分别称为设计标准和校核 标准。
水文学考试复习题和答案
水文学复习考试题一、选择题1、使水资源具有可再生性的原因,是由于自然界的所引起( b )a、径流b、水循环c、蒸发d、降水2、自然界中，在海陆间的水循环称为（c ）a、内陆水循环b、小循环c、大循环d、水文循环3、时段的长短对水量平衡计算没有影响，对吗？答：不对。
时段越长，水量平衡方程中的蓄水变量相对其他各项将愈小，当时段很长时，甚至可以忽略不及，如多年平均水量平衡那样。
4、从空气的动力抬升作用看，降水可分为哪四种类型？答：一般可分为地形雨、对流雨、锋面雨、台风雨四种类型。
5、流域围湖造田和填湖造田，将使流域蒸发( b )a、增加b、减少c、不变d、难以肯定6、同一地区的多年平均雨量山区的往往大于平原的，而多年平均蒸发量则往往相反，为什么？答:山脉对气流有地抬升作用，与平原区相比，更有利于降水的形成，因此，在同一气候区内，山区的降雨量往往大于平原。
山区地势高，气温比平原低，山坡陡峭，雨水不易滞留，土壤常常不如平原的湿润，故蒸发量往往比平原的小。
7、下渗率总是( d )a、等于下渗能力b、大于下渗能力c、小于下渗能力d、小于、等于下渗能力8、某流域（闭合流域）上有一场暴雨洪水，其净雨量将（ c ）a、等于其相应的降雨量b、大于其相应的径流量c、等于其相应的径流量d、小于其相应的径流1、水文现象中，大洪水出现机会比中、小洪水出现机会小，其频率密度曲线为（C）。
a、负偏；b、对称；c、正偏；d、双曲函数曲线。
２、百年一遇洪水，是指（b）。
a、大于等于这样的洪水每隔100年必然会出现一次；b、大于等于这样的洪水平均100年可能出现一次；c、小于等于这样的洪水正好每隔100年出现一次；d、小于等于这样的洪水平均100年可能出现一次；３、正态频率曲线绘在频率格纸上为一条（a）。
a、直线；b、S型曲线；c、对称的铃型曲线；d、不对称的铃型曲线。
４、减少抽样误差的途径是（ a ）。
a、增大样本容量；b、提高观测精度；c、改进测验仪器；d、提高资料的一致性5 、相关系数r的取值范围是（c）。
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(2)连序样本和不连序样本
特大洪水： 比一般洪水大得多；无定 量限制；重现期需考证。
调查、考证 到的历史洪水一 般就是 特大洪水。
某站 ：n年内有连续的实测记录，其中Q3是实测资料内 特大洪水。
考证、调查到 N年 中有3次特大洪水Ql、Q2及Q4，则在 N年中，只有n+3次洪峰流量值，称 N 年样本为 不连序样 本，资料在排序上有空位。
特大洪水处理： 不连序样本其经验频
率及统计参数的计算。
(3) 考虑特大洪水时 经验频率的计算
考虑特大洪水后 采用将 特大洪水的经 验频率 与 一般洪水的经验频率 分别 计算的方法。
1)与水文条件相似的参证站比较
例如：甲、乙站在 同一条河流上 或在 同一水文分区 内，而且所 控制的集水面积相差不多。
设 甲站 只有1961～1990年30年的资料； 而 乙站 有1876～1990年共115年的资料。
把乙站(参证站)115年的洪峰资料 当作是总体系列，配线得统计 参数；
再求乙站1961～1990年资料 (样本系列) 的统计参数； 如果两者的结果很相近，则参证站1961～1990年的资料有代表 性，即该样本可以代表总体。
由于甲站与乙站水文条件相似，故可推断甲站1961～1990年 的洪峰资料也有代表性。
2)与本区域较长的雨量资料对照
若该流域内或附近有一个观测时间很长的雨量站， 则可作为参证站（也应判别本站系列的代表性）。
对于代表性不好的洪峰系列，应该设法加以展延。
A．把 同一条河流上下游站 或 邻近河流测站的与设计站 同 一次洪峰建立相关关系。
m为一般洪水在n中的排序。
即考证期、调查期、实测期单独应用公式计算。
考证期、调查期、实测期 特大洪水 用以下公式计算：
pM
M N 1
M 1,2,.....a.
M为特大洪大在 N中 的排序。
实测期 一般洪水 用以下公式计算：
m pm n 1 m l 1,l 2,.....n.
m为一般洪水在n中的排序。
考证及实测(包括空位)的总年数： N 2 年
调查及实测(包括空位)的总年数： N 1 年
连续实测期 ：
n年
特大洪水：
a 次 (例： a=4)
实测特大洪水； l 次 （例： l =1）
历史特大洪水： a-l次（例： a-l =4-1=3）
目前国内有两种 考虑特大洪水的经验 频率计算方法。
1) 独立样本法
设计洪水的内容，随服务对象的不同而有所不同。
洪峰流量和洪水位: 桥梁、涵洞、堤防等排洪工程； 蓄水池洪水总量： 蓄水能力很强的水库。
蓄洪、泄流都有重要作用的，则需推求设计洪峰、洪量和洪水 过程线，称洪水三要素。
4．1．2 洪水的设计标准
洪水设计标准的确定，是一个关系到政治、经济、技 术、风险和安全的极其复杂的问题。
B．如果 设计流域内的面雨量记录较长，可用 产、汇流计算的 方法由暴雨资料来插补延长洪峰流量资料。
用上述方法确定资料的代表性，往往要求参证变量的年数很长；
实际工作中为保证系列有足够的代表性，规定连续系列长度应 不少于30年，同时必须有一定数量的历史洪水调查资料。（历史洪
水的调查年限可达百年甚至数千年。）
2．选 样
我国则规定采用年最大值法，即从 n 年 资料中 每年选一个最大的洪峰流量，组 成 n 年样本系列。
3．洪峰流量频率计算——特大洪水处理
(1)问题的提出
如果利用历史文献和调查的方法来确定出历史上很早以 前发生过的特大洪水，即可把样本资料系列年数增加到调 查期的长度，从而使资料的代表性大大提高。
4．1．3 设计洪水的计算途径
(1)由流量资料推求：当设计断面有足够的实测流量资料；
(2)由暴雨资料推求：当设计断面流量资料不足，但有比较好的雨 量资料，可根据径流形成原理，由设计暴雨推求设计净雨，再由设 计净雨推求设计洪水；
(3)地区综合法推求：当设计流域(主要是小流域)缺乏降雨径流资 料时，可根据水文地区变化规律，采用该类方法推求设计洪水。
例： l =1，即从第2项开始
两公式其实相同，但考证期、调查期的频率计算只能
计算特大洪水的频率，其它年份的洪水频率无法计算，实测 期每年的洪水频率都能计算。
2）统一样本法
把 特大洪水 和 实测一般洪水系列 共同组成一个不连 序系列，作为总体的一个统一样本，空缺部分按一般洪水填 补（分布情况与实测的一般洪水相似），从而形成 N2 年的 连续系列。
发现问题，应进一步审查会同原整编单位和作必要的修改。
(2)资料一致性审查 一个统计系列只能由同一成因的资料所组成。
如测流断面上游修建了引水工程，则工程建成前后下游水文站 所测得的实测资料的一致性就被破坏。
由于上游分洪、决堤等影响到下游站的洪水。 对于前后不一致的资料，应还原为同一性质的系列。
(3)资料代表性审查： 样本资料 的 统计特性 能否很好地反映总 体的统计特性。
多种途径计算，相互比较，充分论证，合理采用。
§4，2 由流量资料推求设计洪水
采用 由流量资料推求设计洪水时，其计算程序：
①洪水资料审查 以取得具有可靠性、一致性和代表性的资料；
②选样 从每年洪水中选取符合要求的洪峰流量，组成各种统计系列；
③频率计算，推求设计洪峰流量
或推求洪水总量。（蓄水能力很强的水库） ④选择典型洪水过程线 根据设计洪峰和设计流量进行放大，推求设计洪水 过程线。（蓄洪、泻洪都重要的工程）
4．2．1 设计洪峰流量的推求
1．资料审查
(1)资料可靠性审查：鉴定资料的可靠程度，对观测、调查、考 证资料逐一检查。
①特别审查观测和整编质量较差的年份，如建国前及“文革” 期间的资料。
②注意了解水尺位置、零点高程、水准基面的变动情况； ③汛期是否有观测中断的情况； ④测流断面有否冲淤变化； ⑤水位流量关系曲线的延长是否合理等。
把包括 历史洪水的长系 列(N年) 和 实测的短系列(n 年) 看做是从总体中随机抽取 的 两个独立样本。
特大洪水(包括系列内的特大值)的经验频率：
pM
M N 1
M 1,2,.....a.
式中， M为特大洪大在 Байду номын сангаас中 的排序。
一般洪水(n项中除去l 项特大值)的经验频率：
pm
m n 1
m l 1,l 2,.....n.