由流量资料推求设计洪水的计算方法
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由流量资料推求设计洪水
二、设计原则
怎样选择水工建筑物旳设计洪水，涉及一种原则 问题，即设计原则。
我国现行原则：
GB50201-94《防洪原则》 SL252-2023 《水利水电工程等级划分及洪水原则》
水利水电工程等别拟定
水利水电工程建筑物级别拟定
水库工程建筑物防洪原则拟定
水利水电工程防洪原则：
正常利用原则—设计洪水：拟定水库旳设计洪水 位、设计泄洪流量等。不超出这种原则旳洪水来临时， 水库枢纽一切工作维持正常状态。
5、考虑特大洪水时统计参数旳拟定
（1）初步估计参数—矩法
假设系列中n-l年旳一般洪水旳均值为
、均方差为σn-l，在假设它们与除去特大洪水后旳N-
a年总旳一般洪水系列旳均值
、均方差
σN-l 相等，即:
旳条件下可导出： 其中：xj—特大洪水；xi—一般洪水。
Cs值： 对于Cv≤0.5旳地域，Cs=(3～4）Cv； 对于0.5<Cv≤1.0旳地域，Cs=(2.5～3.5） Cv： 对于Cv>1.0旳地域，Cs=(2～3）Cv； 另外，还能够采用权函数法来估计Cs。
目前采用年最大值法选样。
年最大值法选样： 即从资料中逐年选用一种最大流量和固定时段旳 最大洪水总量，构成洪峰流量和洪量系列。
固定时段一般采用1、3、5 、7、15、30天。大 流域、调洪能力大旳工程，设计时段能够取得长些； 小流域、调洪能力小旳工程，能够取得短某些。
三、特大洪水旳处理
1. 特大洪水
某站洪峰流量频率曲线
序号
Ⅰ Ⅱ
合计
特大洪峰流量
2520 2200
4720
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
第二章由流量推求设计洪水
考证期
——有历史文献资料可以考证的时期
§2.4 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法
❖ §2.4.1连序和不连序样本系列
连序系列（没有特大洪水值）：大→小排列，无空缺 不连序系列（有特大洪水值）：有空缺
§2.4.2不连序样本系列的经验频率计算
❖计算目的：
估计样本的经验分布，再根据洪水样本点距及
（5）x 、CV、CS对频率曲线的影响
① CV、CS固定，x 改变频率曲线的高低位置 x ↑， 频率曲线位置抬高，且变陡。
x2 x1
（5）x 、CV、CS对频率曲线的影响
② x 、CS固定
CV变大，使频率曲线顺时针旋转
Cv2 Cv1
xx
x CV
则：
x p x (C v 1 ) x (1 pC v)
应用时，根据指定的设计频率p和估计的Cs值查表求 p ，代入
上式即可求得Xp
例：x 800mm，CV=0.5，CS= 1.0 求千年一遇（P=0.1%）的年雨量值。 查表 CS→1，得 =4p.53
x 0 . 1 % x (p C v 1 ) 8 ( 0 4 . 5 0 . 5 3 1 ) =2612mm
Q入Q出W t Q跨 引
§2.2.3 洪水资料的插补展延
❖ 插补展延的目的： 样本容量越大，包含总体分布的信息越多，样本的代
表性越高，当设计站点或断面的洪水资料较少时，就需要 参证本站其他资料、或上下游、干支流其他测站资料或流 域中的暴雨资料，对洪水资料进行插补和展延。
插补展延的方法：
⑴根据上下游测站的洪水特 有实测资料时——相关分析法 征相关关系进行插补展延 无实测资料时——移用法
⑵利用本站峰量关系进行插补展延 洪峰流量→洪水总量；洪水总量→洪峰流量；
——有历史文献资料可以考证的时期
§2.4 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法
❖ §2.4.1连序和不连序样本系列
连序系列（没有特大洪水值）：大→小排列，无空缺 不连序系列（有特大洪水值）：有空缺
§2.4.2不连序样本系列的经验频率计算
❖计算目的：
估计样本的经验分布，再根据洪水样本点距及
（5）x 、CV、CS对频率曲线的影响
① CV、CS固定，x 改变频率曲线的高低位置 x ↑， 频率曲线位置抬高，且变陡。
x2 x1
（5）x 、CV、CS对频率曲线的影响
② x 、CS固定
CV变大，使频率曲线顺时针旋转
Cv2 Cv1
xx
x CV
则：
x p x (C v 1 ) x (1 pC v)
应用时，根据指定的设计频率p和估计的Cs值查表求 p ，代入
上式即可求得Xp
例：x 800mm，CV=0.5，CS= 1.0 求千年一遇（P=0.1%）的年雨量值。 查表 CS→1，得 =4p.53
x 0 . 1 % x (p C v 1 ) 8 ( 0 4 . 5 0 . 5 3 1 ) =2612mm
Q入Q出W t Q跨 引
§2.2.3 洪水资料的插补展延
❖ 插补展延的目的： 样本容量越大，包含总体分布的信息越多，样本的代
表性越高，当设计站点或断面的洪水资料较少时，就需要 参证本站其他资料、或上下游、干支流其他测站资料或流 域中的暴雨资料，对洪水资料进行插补和展延。
插补展延的方法：
⑴根据上下游测站的洪水特 有实测资料时——相关分析法 征相关关系进行插补展延 无实测资料时——移用法
⑵利用本站峰量关系进行插补展延 洪峰流量→洪水总量；洪水总量→洪峰流量；
第七章由流量资料推求设计洪水
1921 1949 1903
统一样本法：
同独立样本法
1949
1832
1903
N2=141
N1=70
1935
n=33
1972
计算分析
调查期N1=70： 独立样本法：
1921年 1949年
1903年
已抽到上面排序
PM 12
2 70 1
0.0282
3 PM13 70 1 0.0423
1867
1852 1832 1921
特大洪水类型
类型：实测特大洪水、历史特大洪水
2、为什么要考虑特大洪水？
在样本系列不长时，一般频率计算方法的成果变动很大。 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。
1、什么是特大洪水？
定义：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，通过历史洪水调查，能知 其数量大小和重现期的洪水。
类型：实测特大洪水、历史特大洪水 注释：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。
防护对象的防洪标准： 下游遭遇这种标准洪水时，通过水库及其它防洪措施
的调蓄，使控制点的洪水不超过河道允许的安全泄量。
水利水电枢纽工程分等指标
水工建筑物级别划分
水工建筑物防洪标准
下游防护对象的防洪标准
六、设计洪水
定义：工程规划设计依据的洪水，或符合防洪标
准的洪水。 为了保证工程安全，规划设计时，以某一标 准的洪水作为防御对象，使建筑的工程遇到不超 过这种标准的洪水时不会被破坏。工程规划设计 中所依据的一定标准的洪水，即为设计洪水。
根据流量推求设计洪水的几种方法的对比
根据流量推求设计洪水的几种方法的对比
发表时间：2013-10-17T09:54:42.547Z 来源：《赤子》2013年5月下总第282期供稿作者：马成禄[导读] 因此，在实际工作中常同时运用上述三种方法，以矩法和三点法计算作为经验适线法的初值计算，从而提高计算的精度。
吴京朱威丁凯森（郑州大学水利与环境学院，河南郑州 450001）摘要：洪水频率计算是水文工作中的一种重要工作，而P—Ⅲ曲线则是洪水频率计算的一种重要方法。
本文主要研究比较几种不同的计算其参数的方法，通过对比分析得出其各方法的优劣。
关键词：设计洪水；P—Ⅲ曲线；矩法；三点法；经验适线法中图分类号：TV122.1 文献标识码：A 文章编号：1671-6035（2013）05-0000-02 洪水是重要的一种水文现象，实际生活中的许多水利工程都需要研究洪水过程推求设计洪水，研究洪水频率为当地指定防洪、防灾策略提供理论支撑，也为洪水的预警、预测提供参考作用[1]，因此研究洪水频率对水文工作有着重大的意义。
一、研究基础。
(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
5
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；
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；
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：
由流量计算的设计洪水
3 由水文气象资料推求可能最大洪水
从物理成因入手，推求可能最大暴雨，然后经产流、汇流计算，得到可能发 生的最大洪水作为设计洪水。
9
第二节 设计洪峰、洪量的计算
现行水文计算方法 把实际连续的洪水过程离散成洪峰流量、各种时段的洪量等洪水特征值， 并以其作为独立随机变量，采用频率计算的方法估计各洪水特征值总体的 概率分布，并由此推求指定频率的洪水特征值，即设计洪峰流量和设计时 段洪水总量。 选一实测洪水过程，按设计特征值控制放大的方法推求设计洪水过程。
2 校核标准（非正常运用标准） 校核洪水起校核作用,当其来临时,其主要建筑物要确保安全,但工程可处在非 常情况下运行,即允许保持较高水位，电站、船闸等正常工作允许遭到破坏。
三、设计洪水三要素
1.设计洪峰流量 Qm（m3/s） 2.设计洪水总量 W（m3） 3.设计洪水过程线：
7
第一节 概 述
四、设计洪水的内容和计算途径 （一）设计洪水的内容 1.设计洪峰流量； 2.不同时段的设计洪水总量； 3.设计洪水过程线 [说明]：工程特点和设计要求不同，需计算的内容和重点也不同。 无调蓄能力的堤防和桥涵工程:只要计算设计洪峰流量； 蓄洪区:主要计算设计洪水总量； 水库工程:需要计算完整的设计洪水过程线； 施工设计:要求计算分期(或分月)的设计洪水。
洪库容相对较大的情况，时段宜取长些。
独立取样：年内各次洪水中，分别独立选取各自的年最大值.即不要求年最 大瞬时洪峰流量和各时段的年最大洪量一定要发生在同一次洪水中 。
12
第二节 设计洪峰、洪量的计算
13
Байду номын сангаас
第二节 设计洪峰、洪量的计算
三、特大洪水的处理 （一）特大洪水 1 特大洪水的定义 比系列中一般洪水大得多的洪水称为特大洪水, 并且通过洪水调查可以确定 其量值大小及其重现期。 资料内特大洪水:发生在实测期间的n年之内;
如何由流量资料推求设计洪水(大流域)
2. 下游地区防洪问题，一般是水库下游河道要求 下游地区防洪问题， 水库下泄流量不超过某一流量值。 水库下泄流量不超过某一流量值。 如何设计防洪库容？ 如何设计防洪库容？ ——防护对象的设计洪水。 防护对象的设计洪水。 防护对象的设计洪水 设计洪水定义：为解决各类防洪问题， 设计洪水定义：为解决各类防洪问题，所提供 的作为规划设计依据的各种设计标准的洪水。 的作为规划设计依据的各种设计标准的洪水。
二、设计洪水的涵义和设计标准
水库防洪设计的依据。 水库防洪设计的依据。
两类水库防洪问题： 两类水库防洪问题： 水库本身安全防洪问题， 1. 水库本身安全防洪问题，是确定在某一特大Q 情况下， ～t情况下，为了不使洪水漫溢坝顶造成毁坝 灾害，所需要的坝顶高程等工程规模数据。 灾害，所需要的坝顶高程等工程规模数据。 如何设计调洪库容和泄洪建筑物？ 如何设计调洪库容和泄洪建筑物？ ——水工建筑物的设计洪水 水工建筑物的设计洪水
三峡工程，正常蓄水位175m，防洪限制水位145m， 三峡工程，正常蓄水位175m，防洪限制水位145m，枯季消 175m 145m 落最低水位155m 100年一遇洪水位166.9m， 155m， 年一遇洪水位166.9m 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 年一遇） 180.4m， （1000年一遇）175m，校核洪水位180.4m，坝顶高程 185m。总库容393 393亿 175m以下），兴利库容 以下），兴利库容165m 185m。总库容393亿m3（175m以下），兴利库容165m3，防 洪库容221.5m 水库库面面积1084km 洪库容221.5m3，水库库面面积1084km2。
为水利水库自身安全和下游防护区的安全 ，还必须设置一定的库容拦蓄洪水。 还必须设置一定的库容拦蓄洪水。 设计洪水——拦洪库容 拦洪库容——设计洪水位； 设计洪水位； 设计洪水 拦洪库容 设计洪水位 校核洪水——调洪库容 调洪库容——校核洪水位 校核洪水位; 校核洪水 调洪库容 校核洪水位 水库泄洪——泄洪建筑物； 泄洪建筑物； 水库泄洪 泄洪建筑物
6-由流量资料推求设计洪水
（2）洪水三要素 一次洪水过程可用3个控制性要素加以描
述，常称为洪水三要素，即
1、洪峰流量 Qm（m3/s），为洪水过程线 的最大流量。
2、洪水总量 W（m3），为一次洪水的 径流总量。
3、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T为洪水历时。
第19页，共48页。
三 洪水资料的插补延长方法
如实测洪水系列较短或实测期内有缺测年份，可用下列几种方法进行 洪水资料的插补延长，以便扩大样本容量，减少抽样误差。 （1）上下游站或邻近流域测站洪水特征值移用
若设计站和参证站流域面积相差不超过3%，且区间无分洪、滞洪设 施时，直接将具有较长洪水资料的参证站洪峰流量和洪水总量直接移用到 设计站。
对调查的历史洪水资料主要审查调查计算的洪峰流量及其发生年份的可靠 性。关于前者，主要审查洪水痕迹是否可靠，上下游痕迹是否一致以及流量推 算是否合理。对于后者，应主要了解确定发生年份的依据是否充分，河流上下 游和邻近流域是否一致等。
第16页，共48页。
二 洪水资料审查
2.洪水资料一致性审查
资料系列的一致性是指资料系列具有同一成因，就是说，组成该系 列的流量资料都是在同样的气候条件、同样的下垫面条件和同一测流断 面条件下获得的。
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；典型洪水的选择及放大方 法 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
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。
6_由流量资料推求设计洪水
式中：x j ――特大洪水， j 1,2,, a ；
,n 。 x i ――一般洪水， i l 1, l 2,
【例 4 】某水文站有 1960 ～ 1995 年的连续实测流量记录，系列年最大洪峰流量之和为 3 3 3 350098m /s，另外调查考证至 1890 年，得三个最大流量为 Q1895=30000m /s、Q1921=35000m /s、 3 Q1991=40000m /s，求此不连续系列的平均值。
WT[（m3/s）h] 1d 1525 1083 3d 2874 1895 7d 3873 2565
六、设计洪水过程线的推求
解：（1）计算洪峰和各时段洪量的放大倍比
K Qm
2610 1.44 1810
K1
K 31
1525 1.41 1083 2874 1525 1.66 1895 1083
【例 2】某水库坝址处有 1954 年至 1984 年实测年最大洪峰流量资料，其中最大的四年洪峰 3 3 3 3 流量依次为：15080m /s，9670m /s，8320m /s 和 7780m /s。此外，调查到 1924 年发生过一 3 次洪峰流量为 16500m /s 的大洪水， 是 1883 年以来最大的一次洪水， 且 1883 年至 1953 年间 3 其余洪水的洪峰流量均在 10000m /s 以下，试考虑特大洪水处理，用用独立样本法和统一样 本法推求上述五项洪峰流量的经验频率。 解：考证期系列长度N=1984-1883+1=102年，实测系列长度n=1984-1954+1=31年 各次洪水经验频率计算表
（七）考虑特大洪水时的统计参数估算
考虑特大洪水时统计参数的确定仍采用目估配线法，参数值的初始值可用矩法进行计 算。对于不连序系列，假设系列中 n-L 年一般洪水的均值为 Qn l 、均方差为 n l 与除去特 大 洪 水 后 的 N-a 年 的 洪 水 系 列 的 均 值 QN a 和 均 方 差 N a 相 等 ， 即 Qn l = QN a 和
由流量推求设计洪水
由流量推求设计洪水
2015.3.16
姓名：学号：班级：
某河流断面1974～2005年的洪峰系列如下表所示。
其中，经考证1996年的洪水是自从1900年以来最大的洪水，另据调查发现，1923年洪峰为8700 m3/s，在1900～1973年间再无超过1923年的洪水。
根据给定资料，采用经验适线法推求设计频率p=1%的洪峰流量。
要求，适线法的初值由矩法估计。
写出具体计算步骤和适线过程。
解：
登陆水文工具集
使用频率智能分析
添加序列，此处第一行1923年数据手动输入进去，其余的可以复制粘贴
填写考证期和考证系列点子数目，考证期为2005-1900+1=106，考证系列点子数目为2（两个特大洪水：1823年和1996年），填写在1996年后面
经验频率计算
确定后画出经验频率曲线
优化曲线，第一次选择的是ABS
结果如下
依题意知，设计频率p=1%的洪峰流量为11571m3/s。
《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。
由流量资料推求水库设计洪水
ＮＯ Ｖ ．， ２ ０１ ３
由 流 量 资 料 推 求 水 库 设 计 洪 水
靳 玉 芹
（ 黑 龙 江 省 绥 滨农 场水 务局 ， 黑 龙 江 绥 滨 １ ５ ６ ２ ０ ３ ）
［ 摘 要］ 由流量 资料推 求设 计 洪峰及 不 同 时段 的设 计 洪量 ， 一般 使 用数 理 统计 方 法 ， 计算 负
图１ 年最 大值 法选 样 示 意 图
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 表总体分 布上 ， 而洪水 的总体
又难 以 获得 。一 般认 为 ， 资 料 年 限越 长 ， 并 能包括 大 、 中、
一
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 ， 有必要 的精 度 ， 而且具备频 率分析所 必需 的一 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 。 资料审查 的内容 和年径 流量 资料 相似 ， 对资料 的可 靠性 、 一致性和代表性进行审查。洪水资料包括实测 和涮
件 。 所 谓 选样 ， 是指从每年 的全部洪水 过程 中， 选 取 那 些
在规划设计各种 水利一 Ｔ 程时， 为 了处 理 好 防 洪 问题 ，
必须选 择一个相应 的洪水标 准会使工程造价 增多而不 经济 ， 但工程却 比较 安全 ； 若此洪水 标 准定得 过小 ， 虽 然工程 造价 降低 ， 但遭 受 洪 水 破 坏 的 风 险 增 大 。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 ， 结 合我 国 国情 ， 在 水 利 水 电工 程 等 级 划 分 及 洪 水 标 准 中 做 了 规 定 ， 作为强制性 国家标准。
由 流 量 资 料 推 求 水 库 设 计 洪 水
靳 玉 芹
（ 黑 龙 江 省 绥 滨农 场水 务局 ， 黑 龙 江 绥 滨 １ ５ ６ ２ ０ ３ ）
［ 摘 要］ 由流量 资料推 求设 计 洪峰及 不 同 时段 的设 计 洪量 ， 一般 使 用数 理 统计 方 法 ， 计算 负
图１ 年最 大值 法选 样 示 意 图
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 表总体分 布上 ， 而洪水 的总体
又难 以 获得 。一 般认 为 ， 资 料 年 限越 长 ， 并 能包括 大 、 中、
一
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 ， 有必要 的精 度 ， 而且具备频 率分析所 必需 的一 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 。 资料审查 的内容 和年径 流量 资料 相似 ， 对资料 的可 靠性 、 一致性和代表性进行审查。洪水资料包括实测 和涮
件 。 所 谓 选样 ， 是指从每年 的全部洪水 过程 中， 选 取 那 些
在规划设计各种 水利一 Ｔ 程时， 为 了处 理 好 防 洪 问题 ，
必须选 择一个相应 的洪水标 准会使工程造价 增多而不 经济 ， 但工程却 比较 安全 ； 若此洪水 标 准定得 过小 ， 虽 然工程 造价 降低 ， 但遭 受 洪 水 破 坏 的 风 险 增 大 。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 ， 结 合我 国 国情 ， 在 水 利 水 电工 程 等 级 划 分 及 洪 水 标 准 中 做 了 规 定 ， 作为强制性 国家标准。
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计标准（山区、丘陵区部分）（试行）》 GB50201-94《防洪标准》
水工建筑物的防洪标准：
正常运用标准——设计洪水：确定水库的设计洪水位、设 计泄洪流量等。不超过这种标准的洪水来临时，水库枢纽一 切工作维持正常状态。
非常运用标准——校核洪水：确定水库的校核洪水位。这 种标准的洪水来临时，水库枢纽的某些正常工作可以暂时破 坏，次要建筑物允许损毁，但主要建筑物必须确保安全。
防护对象的防洪标准：
三、设计洪水计算的基本方法和内容
1.我国推求设计洪水的发展 （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。
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。
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，如何从历年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。
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。
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。
第五章
由流量资料推 求设计洪水
长江三峡水利枢纽
荆江分洪闸
荆江大堤
பைடு நூலகம்
拱坝
岩山渠首工程
历史洪水考证
第六章 由流量资料推求设计洪水
• 第一节 概述
一、问题的提出
在河流上兴建水库，目的在于兴利除害。为 了兴利（灌溉、发电等），需要设置一定的兴 利库容，调节年、月径流，使之符合人们的要 求。
（3）水文气象法
因频率计算缺乏成因概念，如果资料太短， 用于推求稀遇洪水根据就很不足。且近年来， 我国一再出现超标准的特大洪水，设计标准一 再提高。水文气象法从物理成因入手，根据水 文气象要素推求一个特定流域在现代气候条件 下，可能发生的最大洪水作为设计洪水。
2. 设计洪水的内容
设计洪水三要素： 设计洪峰流量、设计洪量、设计洪水过程线
对于桥梁、涵洞、调节性能小的水库，一般可只推求设 计洪峰流量，如葛洲坝电站，其泄洪闸以设计洪峰流量控 制（Qm=110000m3/s)。
对于大型水库，调节性能高，可以洪量控制，即库容大 小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容300.2亿 m3。
一般水库都以峰和量同时控制。
• 第二节 设计洪峰流量及设计洪量的推求
但水库单单有兴利库容是否就行了呢？
为水利水库自身安全和下游防护区的安 全，还必须设置一定的库容拦蓄洪水。
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
Q(m3/s)
Qm
W1
W3 W5
t(d)
T=1天
T=3天
T=5天
在洪水资料审查中，样本的代表性要求 洪水系列长20～30年，并有特大洪水加 入。
那么下面主要讲什么是特大洪水、为什 么要加入特大洪水、加入特大洪水进入 后如何进行处理等问题
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。
设计洪水定义：为解决各类防洪问题，所提供的 作为规划设计依据的各种设计标准的洪水。
如何选择水工建筑物的设计洪水，涉及一个标准问 题，即设计标准。
设计标准定得过高，工程投资增大而不经济，但工 程比较安全；
设计标准定得过低，工程造价降低，但工程遭受破 坏的风险增大。
确定设计标准是一个非常复杂的问题。
我国：SDJ12-78《水利水电枢纽工程等级划分及 设
二、设计洪水的涵义和设计标准
水库防洪设计的依据。
两类水库防洪问题： 1. 水库本身安全防洪问题，是确定在某一特大
Q～t情况下，为了不使洪水漫溢坝顶造成毁坝
灾害，所需要的坝顶高程等工程规模数据。 如何设计调洪库容和泄洪建筑物？ ——水工建筑物的设计洪水
2. 下游地区防洪问题，一般是水库下游河道要求 水库下泄流量不超过某一流量值。 如何设计防洪库容？ ——防护对象的设计洪水。
一、资料审查
“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。
2. 资料一致性的审查与还原
（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。
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。
水工建筑物的防洪标准：
正常运用标准——设计洪水：确定水库的设计洪水位、设 计泄洪流量等。不超过这种标准的洪水来临时，水库枢纽一 切工作维持正常状态。
非常运用标准——校核洪水：确定水库的校核洪水位。这 种标准的洪水来临时，水库枢纽的某些正常工作可以暂时破 坏，次要建筑物允许损毁，但主要建筑物必须确保安全。
防护对象的防洪标准：
三、设计洪水计算的基本方法和内容
1.我国推求设计洪水的发展 （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。
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。
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，如何从历年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。
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。
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。
第五章
由流量资料推 求设计洪水
长江三峡水利枢纽
荆江分洪闸
荆江大堤
பைடு நூலகம்
拱坝
岩山渠首工程
历史洪水考证
第六章 由流量资料推求设计洪水
• 第一节 概述
一、问题的提出
在河流上兴建水库，目的在于兴利除害。为 了兴利（灌溉、发电等），需要设置一定的兴 利库容，调节年、月径流，使之符合人们的要 求。
（3）水文气象法
因频率计算缺乏成因概念，如果资料太短， 用于推求稀遇洪水根据就很不足。且近年来， 我国一再出现超标准的特大洪水，设计标准一 再提高。水文气象法从物理成因入手，根据水 文气象要素推求一个特定流域在现代气候条件 下，可能发生的最大洪水作为设计洪水。
2. 设计洪水的内容
设计洪水三要素： 设计洪峰流量、设计洪量、设计洪水过程线
对于桥梁、涵洞、调节性能小的水库，一般可只推求设 计洪峰流量，如葛洲坝电站，其泄洪闸以设计洪峰流量控 制（Qm=110000m3/s)。
对于大型水库，调节性能高，可以洪量控制，即库容大 小主要由洪水总量决定。如三峡水库，拦洪库容300.2亿 m3。
一般水库都以峰和量同时控制。
• 第二节 设计洪峰流量及设计洪量的推求
但水库单单有兴利库容是否就行了呢？
为水利水库自身安全和下游防护区的安 全，还必须设置一定的库容拦蓄洪水。
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
Q(m3/s)
Qm
W1
W3 W5
t(d)
T=1天
T=3天
T=5天
在洪水资料审查中，样本的代表性要求 洪水系列长20～30年，并有特大洪水加 入。
那么下面主要讲什么是特大洪水、为什 么要加入特大洪水、加入特大洪水进入 后如何进行处理等问题
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。
设计洪水定义：为解决各类防洪问题，所提供的 作为规划设计依据的各种设计标准的洪水。
如何选择水工建筑物的设计洪水，涉及一个标准问 题，即设计标准。
设计标准定得过高，工程投资增大而不经济，但工 程比较安全；
设计标准定得过低，工程造价降低，但工程遭受破 坏的风险增大。
确定设计标准是一个非常复杂的问题。
我国：SDJ12-78《水利水电枢纽工程等级划分及 设
二、设计洪水的涵义和设计标准
水库防洪设计的依据。
两类水库防洪问题： 1. 水库本身安全防洪问题，是确定在某一特大
Q～t情况下，为了不使洪水漫溢坝顶造成毁坝
灾害，所需要的坝顶高程等工程规模数据。 如何设计调洪库容和泄洪建筑物？ ——水工建筑物的设计洪水
2. 下游地区防洪问题，一般是水库下游河道要求 水库下泄流量不超过某一流量值。 如何设计防洪库容？ ——防护对象的设计洪水。
一、资料审查
“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。
2. 资料一致性的审查与还原
（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。
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。