设计洪水流量
_第四章__设计洪水流量
二、选择： 年最大值法——每年只选一个最大值 1. 洪峰 Qm：Q1、Q2……Qm……Qn 2. 洪量WTm： 连续24h年最大洪量系列W1天1 、W1天2……W1天m……W1
天n
连续3d年最大洪量系列W3天1、W3天2……W3天m……W3天n 连续7d年最大洪量系列W7天1、W7天2……W7天m……W7天 ………………… n
l
一定频率时段平均降雨强度
i=
l l l
Sp tn
从降雨量推算净雨量，有两种方法： 一种方法是降雨量乘以折减系数，即洪峰径流系 数； 另一种方法是从降雨量中减去损失雨量，损失雨 量可用损失参数表示。
推理公式一
Qp = K ⋅ H 0 ⋅ F
l l l
l
Q p——频率为P的流量；
K ——单位换算系数0.278； 的平均净雨强度( mm / h)； H 0——频率为 P(%) 2 F ——流域面积 (km ) 该公式关键是平均净雨强度的确定
Cv的无偏估计量： C v =
n n −1
∑ ( K i − 1)
i =1
n
2
n
=
∑ ( K i − 1) 2
i =1
n
n −1
Cs 的无偏估计量： C s = (n − 1n n − 2) i =1 )(
2
∑ ( K i − 1)
nC v3
n
2
≈
∑ ( K i − 1) 3
i =1
n
(n − 3)C v3
在图4-1-1中点击“皮尔逊Ⅲ型曲”按钮 → 点击“水 文资料输入”，输入年最大流量系列表 → 选“流量连 续性系列”按钮 → 点击“计算 、 ，Cv ”
水文资料输入和计算
第四章 设计洪水流量
M PM N 1
式中，M = 1，2，…，a
(4 1)
最后一项的经验频率： x
PMa a N 1
一般洪水的经验频率为: 剩下 N – a 项的频率范 围为：1- PMa ，而实际
PMa 100 P(%)
只知 n – l 项。先将 n –l 项在 0 ~ 1 内计算经验频率：
ml nl 1 (0 ~ 1)
从当时 调查研究的1960年出发，试计算上述四次洪
水经验频率。
解：
N 1960 1810 1 151 n 1960 1935 1 26 a 3, l 1
(a ) (a )
（1）独立样本法
1 P1960 0.66% 151 1 2 P1810 1.32% 151 1 3 P1888 1.97% 151 1
（2）连序系列和不连序系列
连序系列（ complete n-year series ）：即从大到小排
位，序号是顺位连续排列的系列。如：实测系列
不连序系列（ incomplete N-year series ）：特大洪水 加入系列后称为不连序系列，即从大到小排位，序号 不连续，其中一部分属于漏项、缺项位，其经验频率 和统计参数计算与连序系列不同。
大中桥 1/100 小 桥 1/100 1/100 1/100
涵洞及小型 排水构造物
路 基
注：二级公路的特大桥及三、四级公路的大桥，在水势猛急、河 床易于冲刷的情况下，可提高一级洪水频率验算基础冲刷深度。
铁路桥涵设计洪水频率 铁路 等级
Ⅰ、Ⅱ 设计洪水频率 检算洪水频率
特大桥（或大桥）属于技术 复杂、修复困难者或重要者
=123 (a)，这么大的洪水平均123年就发生一次，可能
第四章由流量资料推求设计洪水
第二节 设计洪峰流量及设计洪量的推求
资料审查 年最大值法选样 特大洪水处理 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
一、资料审查 1、可靠性 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。而且洪水系列中 各项洪水相互独立，且服从同一分布等。 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。
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； 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
1153
1870
n
1992
N
说明确定特大洪水的重现期具有相当大的 不稳定性。要准确地确定重现期就要追溯到更 远的年代，但追溯的年代愈远，河道情况与当 前差别越大，记载愈不详尽，计算精度亦愈差。 一般地，以明、清两代六百年为宜。
（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
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。
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。
《设计洪水流量》课件 (2)
3 黄河控制工程
黄河控制工程是我国四大水利枢纽工程之一，设计洪水流量达到每秒17008立方米。
总结和未来展望
总结
设计洪水流量是一项非常重要的工作，它对人们的生产生活和社会经济发展都产生着重大的 影响。
展望
未来，我们需要继续加强洪涝灾害的点位监测和预测，进一步完善洪水流量的计算方法和标 准，以提高我国的抗洪减灾能力。
1
美国标准
2
《建筑设计洪水标准》
3
模拟方法
4
运用计算机模拟洪水过程，以求解出设 计洪水流量。
中国标准
《地面自然径流设计洪水计算规范》
统计方法
利用历史洪水资料，通过计方法估算 洪水流量。
洪峰流量和设计洪水流量的区别
洪峰流量
洪峰流量是在特定时间内达到的最大流量。
设计洪水流量
设计洪水流量是指在不同概率的发生频率下，流域 内的实际形成的洪水所对应的流量大小。
设计洪水流量的背景和意义
历史背景
洪水是流域内常见的天灾之一， 对人类和社会经济生产造成了重 大影响。
重要性
合理设计洪水流量对于抗洪救灾 和社会经济发展都具有非常重要 的意义。
挑战
最近几年由于气候变化以及人类 活动，洪涝灾害的发生频率与伤 害程度逐渐增大，设计洪水流量 的挑战也越来越大。
常见的设计标准和方法
流域特征和流域面积的影响
流域特征
流域地形、气候、地质条件等都 会影响洪水流量的大小。
流域面积
流域面积大小对洪水流量的计算 也有较大的影响。
降雨量
降雨量也是影响洪水流量的关键 因素，特别是极端降雨事件。
设计洪水流量的案例分析
桥梁设计水文计算
一、设计洪水流量计算1、已知资料该桥上游流域面积2.607KM2，桥址以上干流长度2.40KM（见地形图附后），河道干流坡降0.03464，该河道上游为山区，下游则为丘陵区。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SK252-2000，该河道应按20年一遇洪水设计。
2、根据水文图集，该流域多年平均降雨量682毫米，多年平均24小时降雨量120毫米，最大年降雨1466毫米。
流域特性参数K=L/J1/3×F2/5=2.40/0.250×1.467=6.571Cv=0.62。
3、20年一遇KP=2.24，H24均=120mm，20年一遇H24均=120×2.24=268.8，根据q m-H24-K曲线查得q m=14.0M3/S,二十年一遇的最大洪峰流量Q=q m×F=14.0×2.40=33.6M3/S,4、50年一遇KP=2.83，50年一遇H24均=2.83×120=339.6，Qm=23.5M3/S五十年一遇的最大洪峰流量Q=23.5×2.40=56.4M3/S,二、桥孔的宽度确定按无底坎宽顶堰计算桥孔过水能力，按水深1.2米，进行计算宽度BB=Q/1.5H3/2=33.8/1.5×1.23/2=20.0米设计过水断面宽30-1.2×2=27.6米。
50年一遇校核水深H=[56.4÷(1.5×27.6)]2/3=1.59米。
三、冲刷计算1、一般冲刷按以下公式计算h p=(AQ S/UL j Ed1/6)3/5h max/h cp式中h p桥下河槽一般冲刷后最大水深（m）Q s设计流量为56.4m3/sL j桥孔净长27.6mh max计算断面下河槽的最大水深=1.8mh cp计算断面桥下河槽的平均水深=1.2md河床泥砂的平均粒径d=3mmμ压缩系数μ=0.850E与汛期含砂量有关的参数E=0.66A为单宽流量集中系数A=(B1/2/H)0.15=(91/2/1.2)0.15=1.15h p=(AQ S/UL j Ed1/6)3/5h max/h cp=[1.15×56.4/(0.850×27.6×0.66×31/6)]3/5×1.8/1.2=3.17(m)2、局部冲刷采用公式：V=V z=Ed1/6Hp2/3=0.66×31/6×3.172/3=1.71(m/s)V0=(h p/d)0.14[29d+0.000000605(10+h p)/d0.72]1/2=(3.17/0.003)0.14×[29×0.003+0.000000605×（10+3.17）、0.0030.72]1/2=0.78（m/s）1V=0.75(d/h p)0.1(V0/Kξ)=0.75×(0.003/3.17)0.1×(0.78/0.98)=0.30(m/s)Kξ为墩型系数。
(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。
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 (%)
2016/4/26
设计洪水流量
桥涵水文
10
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。
2016/4/26
设计洪水流量
桥涵水文
13
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。
小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)
a、地区水文手册中的Sp等值线图插取; b、由式（8-2）知：Sp=Pt,p· tn-1 ∵ P24,p已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p· 24n2 -1
WUHEE
n
F
未知参数：Sp、n、F 、 、τ。 1. Sp、n、F 的计算
流域面积F可从地形图上量出； n 由地区n值分区图查出； Sp查等值线图或由暴雨公式可求，即：
由式（8-1）it , P
SP tn
知：Sp=Pt,p· tn-1 ∴ Sp=P24,p· 24n2-1
∵ P24,P已知（t=24h）
L 1/ 3 1/ 4 J F 或
L J 1/ 3
在建立m~θ关系时,分下面几种情况: 1 按下垫面条件定线 2 按区域条件定线 3 考虑设计洪水大小定线 50年一遇以上洪水： m=0.5θ0.23
WUHEE
P139
小流域4类下垫面条件下相应的m值。见表8-1。
WUHEE
三、设计洪峰流量计算方法——试算法 1. 、Cv、Cs、n1、n2
WUHEE
Sp tc (1 n) u 22.6h
1 n
WUHEE
WUHEE
8.4
计算洪峰流量的地区经验公式
暴雨特性（强度、历时）
洪峰影响因素
流域几何形特征（河长、比降、集水面积）
地质地貌特征（植被、土壤、地质）
一、单因素公式
以流域面积F作为洪峰流量的主要影响因子，建立二者间 的关系，其形式为：
Pt utc hR c P P
由暴雨公式有： u=(1-n)Sp/tcn=(1-n)itc 。 代入上式得：
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
什么是设计洪水流量
什么是设计洪水流量
洪水流量泛指汛期洪水的流量，那么大家知道什么是设计洪水流量吗?
什么是设计洪水流量?汛期时洪水的流量开始逐渐增加，经过洪峰流量后又逐渐减少。
其值一般大于年平均流量而又小于洪峰流量。
洪水设计流量根据历年的流量资料经过PⅢ适线法计算而来。
水利水电工程的设计中，需要根据这个工程的规模，确定他的防洪标准。
在设计报告里需要对坝(闸)址的流量资料进行统计，最后确定设计频率洪水的大小，同时也要确定施工期洪水的大小，你说的导流设计流量，就是施工期设计流量，它要根据施工期的时间(几月至几月，是否跨越汛期等)和设计标准来确定。
我国在解放前对桥涵的设计洪水(包括流量与水位)并无一定
标准，桥涵勘测设计时，往往只考在历史上近期发生过的人们知道的最大洪水井口之作为设计依据，这样调査所知的历史长短不一，因而设计洪水标准也就有高有低，并且往往是偏低的居多。
解放后，采用
了统一设计洪水频率标准的概念，并明确在规范中，援用至今。
防洪水工建筑物设计时，选用过于大的洪水作为设计依据，虽然安全，但不经济;若选择的洪水偏小，投资虽然减少，但不安全或达不到预期的防洪要求。
因此，需权衡安全和经济两个方面，为工程的防洪能力规定一个恰当的限度，即防洪设计标准。
符合此标准的洪水即为设计洪水。
防洪设计标准一般用洪水出现的概率或重现期表示。
个别工程和有些地区的防洪规划，也有以防御某次大洪水作为防洪设计标准的。
设计洪水流量PPT精选文档
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按具Байду номын сангаас情 况确定
按具体情 况确定
注：二级公路的特大桥及三、四级公路的大桥，在水势猛急、河 床易于冲刷的情况下，可提高一级洪水频率验算基础冲刷深度7。
铁路桥涵设计洪水频率
铁路 等级
设计洪水频率 桥梁 涵洞
Ⅰ、Ⅱ 1/100 1/50
Ⅲ
12
2、资料的审查
（1）资料可靠性的审查与改正 资料的可靠性是指资料的正确与否，要从流量
资料的测验方法、水位流量关系、整编精度和水量 平衡等方面进行检查。
13
（2）资料一致性的审查与还原 资料系列的一致性是指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。因气候条件变化缓慢，故 主要从人类活动影响和下垫面的改变来审查。若不 能满足一致性要求，则需进行一致改正。
4
4.1.2 设计洪水标准
（Design Criterion of Flood）
设计标准由国家统一制定。桥涵工程依据：交通 部颁布的《公路工程技术标准》（JTJ001-97）和《公 路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）。
首先根据《公路工程技术标准》确定公路的等级 和桥梁的大小，然后按照《公路工程水文勘测设计规 范》，确定设计洪水频率（或重现期），最后推求相 应于该频率的设计流量，以及相应的设计水位、设计 流速和过水断面面积。
14
（3）资料代表性的审查与插补延长
洪水系列的代表性，是指该洪水样本的频率分布 与其总体概率分布的接近程度，如接近程度较高，则 系列的代表性较好，频率分析成果的精度较高，反之 较低。
平原区水闸设计洪水流量的计算方法
平原区水闸设计洪水流量的计算方法
在平原区设计水闸，确定洪水流量是非常重要的，计算洪水流量的方法包括直接观测法、统计分析法、水力学计算法和格林公式法等。
1、直接观测法：通过同一区域发生的洪水灾害，根据洪水特性流量变化规律，直接观测采集洪水流量；
2、统计分析法：利用小流量试验，统计分析改善区站台统计资料，用回归分析法分析汇流曲线；
3、水力学计算法：根据洪水特性，确定水项参数和水深面，利用水文水力学计算公式或计算机软件计算出洪水流量；
4、格林公式法：根据洪水的归类标准和洪水的发展规律，采用格林公式，可以计算出控制水位和有效水位之间的洪水流量。
上述4种方法任选其一或其结合，可以根据洪水流量实际情况，准确地计算出水闸洪水流量。
优点是快速准确，结合实际情况更具有可靠性；缺点是依赖人工的观测和等分析，需要一定的经过耗费。
总而言之，计算洪水流量应根据实际情况灵活运用合适的方法，准确地计算出洪水流量，以便设计适当的水闸。
4.4 设计洪水流量
4.4.5 洪水资料选样
1. 洪水资料的选样 1）什么是选样？ 什么是选样？
在现有的洪水记录中选取若干个洪峰流量 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 或某一历时的洪量组成样本 , 作为频率计算的 洪量组成样本 依据。 依据。
4.4.5 洪水资料选样
2）选样方法——年最大值法 选样方法——年最大值法 每年只选一个最大洪峰流量 每年只选一个最大洪峰流量或某一历时的 最大洪峰流量或某一历时的 最大洪量。 最大洪量。
即图上流量过程线ABC与时间轴包围的 与时间轴包围的 即图上流量过程线 面积。 面积。
设计洪水过程线 Q ~ t
4.4.2 推求设计洪水的内容和方法
设计洪峰流量 Qm
1. 内容
设计洪量 W 设计洪水过程线 Q ~ t 由流量资料推求 流量资料推求 暴雨资料推求 由暴雨资料推求 由水文气象资料推求 地区等值线插值法 经验公式法
2）计算统计参数 X , CVN , C SN 3）调整参数，使理论频率曲线与经验点配合最佳 调整参数， 4）由最佳拟合曲线求得计算所需参数
4.4.8 设计洪峰流量的计算
注意: 尽量照顾点群趋势， 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 对于特大洪水，在误差范围内调整，
1903~1982年(N=80年) 年 年 1 2 式(5-1) 2.47 式(5-1) 2.47 3.7 3.7 3 -
1938~1982年(n=45) 年 2 3 式(5-2) 4.35 6.52 式(5-3) 5.84 7.98 … 97.8 … 97.8 … 45
实例分析
解：(1)独立样本法 独立样本法
桥梁涵洞设计洪峰流量计算(形态调查法)
桥梁涵洞设计洪峰流量计算（形态调查法）本项目为小桥，按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015，设计洪水频率采用1/25，拟采用1孔13米跨板桥，桥高3米左右，桥下净空0.5米，采用形态调查法计算设计洪水频率1/25的天然河面洪峰流量和修建1孔13米板桥后桥孔过水流量和能力。
一、调查资料通过测量河床断面（见后附图）、河床比降，向当地村民、寨老调查历史水位标高、冲洪线等，得出1/25洪水频率时的水洪位标高约为1152.200m，2011年发生的“6.06”洪水频率＞1/100，其概率远小于1/25，不作为本次设计参考依据。
河床位于山区土质小卵石河段，糙率系数取0.04，测量河床比降J=4.81%。
二、未修建桥梁时糙率：n=0.041/25时洪水断面积：A=12.61m2湿周：X=19.3洪水比降：J=4.81%（取河床比降）水力半径：R=A/X=12.61/19.3=0.6533采用曼宁公式：河段流速：V=1/nR2/3J1/2＝1/0.04*(0.6533) 2/34.81%1/2=4.13m/s。
洪峰流量：Q=A V=12.61*4.13=52.08m3/s。
三、修建单孔13米板桥后，桥孔最大设计流量糙率：n=0.04桥孔设计过水断面：A=22.21m2湿周：X=13.675（12.2+（1.4+1.55）/2）洪水比降：J=4.81%水力半径：R=A/X=22.21/13.675=1.534采用曼宁公式：桥下设计流速V=1/nR2/3J1/2＝1/0.04*(1.624) 2/34.81%1/2=7.575m/s。
桥下设计洪峰流量Q=A V=22.21*7.292=168.24m3/s。
四、修建单孔13米板桥后，桥孔1/25洪水频率设计流量糙率：n=0.04桥孔设计过水断面：A=10.69m2湿周：X=13.33洪水比降：J=4.81%水力半径：R=A/X=10.69/13.33=0.802采用曼宁公式：桥下设计流速V=1/nR2/3J1/2＝1/0.04*(0.802) 2/34.81%1/2=4.732m/s。
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。
桥涵水文设计洪水流量
审查计算结果 可以参照地区经验值审查。
确定统计参数，绘制理论频率曲线（用适线法）
计算设计流量：利用选定的统计参数计算
第一节 根据流量观测资料推算设计流量 例3－1－3
五 利用年最大流量系列推算设计流量 课堂习题 金沙江某站，有1939-1978年44年的实测资料。并且自1860年以来历史文献对洪早灾害记载详细，通过多次调查和考证，认定1860年以来特大洪水年有 (按大小顺序排列)1924年、1860年、1892年、1905年、1928年、1966年(实测系列中提出1966年作为特大洪水处理)共6年，其中1924年，1860年洪痕有刻字，其余年份洪痕高程有记载，通过再三调查考证确认1860年以来120年内不会漏掉象1966年的洪水。并且考证认为1924、1860年洪水可以延长到1644年以来的洪水进行考证。所以这两年洪水的重现期给予336-120年的范围。推求一级公路大桥对应的设计流量。
第三章 设计洪水流量
推求设计流量的方法汇总：
地区性公式、暴雨径流的推理公式
相关分析 延长水文资料 适用于桥位附近资料较少，但相邻地区或河段有较多资料情况。
水文统计法
第三章 设计洪水流量
第三章 设计洪水流量
推求设计流量的方法汇总： 水文统计法 地区性公式、暴雨径流的推理公式 相关分析 应通过多种途径、采用不同方法，尽量搜集可能搜集到的一切水文资料，应用不同的方法分析推求设计洪水流量。采用不同方法得到的同一桥梁的设计流量大小可能不同，可经对比分析论证后，选用一个合理数值。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
特大洪水
序号
年份
洪峰流量
1
1924
36900
2
讲义《工程水文学》大学教材课件-由流量资料推求设计洪水(附例题)
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
第一节
概
述
二、水工建筑物的等级和防洪标准
表6.1
水利水电工程分等指标
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
工程 工 程规 总库容 防护城镇及
等别
模
（108m³） 工矿企业的 保护农田 治涝面积 灌溉面积 供水对象 装机容量
（104亩） （104亩） （104亩） 重要性 （104kw）
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
第一节
概
述
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
第一节
概
述
一、设计洪水
1. 设计洪水概念
空位，由大到小是不连序的
历史调查期
历史调查期
第二节
设计洪峰、洪量的计算
1. 特大洪水序列
历史特大洪水：通过洪水痕迹，查水位流量关系获得；实测特大洪
水：通过资料观测得到
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
➢
确定特大洪水重现期实例
[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。
如此洪水为1870年以来为最大，则N=1992-1870+1＝123（年）。
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l=1
N=(1982-1784）+1=199
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
[例4-1-3]
2、经验频率计算
（1）前5项特大值经验频率计算
1 0.005 0.5% 199 1 2 P2 0.010 1.0% 199 1 3 P3 0.015 1.5% 199 1 4 P4 0.020 2.0% 199 1 5 P5 0.025 2.5% 199 1 P1
设 计 洪 水 流 量
第四章 设计洪水流量
设计洪水流量：对应于某一设计洪水频率的洪峰流量，简 称设计流量。
设计洪水位：桥位设计计算断面上通过设计流量相应的水
位，简称设计水位。
设计流速：设计流量通过时桥位断面的河槽平均流速。
因此，应根据工程实际情况，按国家颁发的有关规范选定 合适的设计标准，依此推算设计洪水。 《公路工程技术标准》（JTJ001）
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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。
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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，
按年最大值法所得的实测洪峰流量，若依年序排列，可有三种类型：
QN——特大值；
不连续系列
n——实测期
N——调查或考证的年数，包括实测期n年，首项最大值的重现期 a——特大值的总个数
l——实测年内的特大值个数
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
1、不连续系列的经验频率计算
（1）不连续系列中前a项特大洪水的经验频率计算，按数学期望公式：
PM M N 1
PM——不连续N年系列前M项的经验频率； M——特大洪水由大到小的排位序号，M=1，2，…，a； N——调查或考证的年数，包括实测期n年，首项特大洪水的重现期
N=T2-T1+1
T2——实测连续系列最近的年份； T1——调查考证到最近的年份。
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
1、不连续系列的经验频率计算
（2）实测n年系列普通洪水经验频率的计算：
方法一：
Pm m n 1
Pm——连续n年系列中第m项的经验频率； m——由大到小排位的顺序号，若实测期中无特大洪水，则m=1，2， …，n；若有l项特大洪水，则m=l+1，l+2，…，n 方法二：
Pm a a ml (1 ) N 1 N 1 n l 1
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
调查期
实测期
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
二、资料中特大值的处理（特大洪水处理）
PM M N 1
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
[例4-1-3]
2、经验频率计算
（2）实测连续系列经验频率计算 第一项：m=l+1=1+1=2
P2 2 0.0952 9.52% 20 1
Pm m n 1
P2
第二项：m=l+2=1+2=3
P3
a a ml 5 5 2 1 (1 ) (1 ) 0.02875 2.88% N 1 N 1 n l 1 199 1 199 1 20 1 1
，并点绘于概率格纸上。 2. 计算统计参数CV，假定CS=m· CV，在我国一般取m=2～4。 3. 确定线型，根据
Q
、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 及采用的理论频率曲线。
能搜集到14年断续的流量观测资料，经插补和延长，获得1963年至1982
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 年、1880年、1949年和1955年连续系列前四次特大洪水；1975年在实测
期内也出现过一次特大洪水。以上洪水资料列于4-1-2第2栏。
1、参数计算
不连续系列特大值项数： 实测期： 实测期内特大值个数： 调查考证期： a=5 n=20
3 0.1428 14.28% 20 1
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第四章 设计洪水流量
桥涵水文
第四章 设计洪水流量
水文统计法 相关分析 地区经验公式
资料多，中等以上流域
资料较少 无水文站观测资料
经验公式或推理公式
小流域
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第四章 设计洪水流量
1 3 第一节 根据流量观测资料推算设计流量
2
第二节 根据地区经验公式推算设计流量
3
第三节 推理公式和经验公式
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。
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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，计算各随机变量的流量水位推算
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
累计频率 实测资料 统计参数 理论频率曲线 经验频率曲线
但是，由于洪水观测年限与总体相比差之甚远，经验频率点群分布并
不是一条光滑的连续曲线；而由三个参数确定的皮尔逊Ⅲ型理论频率曲线
，抽样误差也比较大，从而使由计算参数得到的皮尔逊Ⅲ理论频率曲线，
Q
、CV和CS的采用值
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4.1 根据流量观测资料推算设计流量
二、资料中特大值的处理（特大洪水处理）
[例3-1-3]某一级公路拟建一座大桥。桥位上游附近的一个水文站， 特大洪水：历史上曾经发生过的，或近期观测到的，比其它一般洪 能搜集到14年断续的流量观测资料，经插补和延长，获得1963年至1982 水大得多的稀遇洪水。它的重现期不能仅根据实测系列的长度来确定，