第二章由流量推求设计洪水

工程水文水力学思考题和计算题一、思考问答1、水文现象是一种自然现象，它具有什么特性，各用什么方法研究？答：1）成因分析法: 根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、预测水文情势的方法。

如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。

2）数理统计法：根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文情势预测、预报的方法。

如设计年径流计算、设计洪水计算、地区经验公式等。

水文计算常常是二种方法综合使用，相辅相成，例如由暴雨资料推求设计洪水，就是先由数理统计法求设计暴雨，再按成因分析法将设计暴雨转化为设计洪水。

此外，当没有水文资料时，可以根据水文现象的变化在地区分布上呈现的一定规律（水文现象在各流域、各地区的分布规律）来研究短缺和无资料地区的水文特征值。

2、何谓水量平衡？试叙闭合流域水量平衡方程在实际工作中的应用和意义。

答：对任一地区、任一时段进入的水量与输出的水量之差，必等于其蓄水量的变化量，这就是水量平衡原理，是水文计算中始终要遵循的一项基本原理。

依此，可得任一地区、任一时段的水量平衡方程。

对一闭合流域：设P 为某一特定时段的降雨量，E 为该时段内的蒸发量，R 为该时段该流域的径流量，则有：P=R+EC+△U △U为该时段流域内的蓄水量，△U=U1+U 2。

对于多年平均情况，△U ＝0，则闭合流域多年平均水量平衡方程变为：影响水资源的因素十分复杂，水资源的许多有关问题，难于由有关的成因因素直接计算求解，而运用水量平衡关系，往往可以使问题得到解决。

因此，水量平衡原理在水文分析计算和水资源规划的分析计算中有广泛的应用。

如利用水量平衡式可以用已知的水文要素推求另外的未知要素。

例如：某闭合流域的多年平均降雨量，多年平均径流深R=420mm，试求多年平均蒸发量。

-＝600mm。

3、何谓年径流？它的表示方法和度量单位是什么？径流深度、径流总量、平均流量、径流模数的概念及相互关系。

答：一个年度内在河槽里流动的水流叫做年径流。

.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。

1、 展延年径流系列的关键是选取参证变量，简述参证变量应具备的条件？ 答：（1）参证变量与设计变量在成因上有密切的联系；（2）参证变量与设计变量有一段相当长的平行观测资料，以便建立相关关系；（3）参证变量必须具有长期的实测资料，以便展延设计站系列使之符合代表性的要求。

2、 何为前期影响雨量？如何计算？计算中应注意哪些问题？答：前期影响雨量a P 是反映本次降雨之前流域土壤干湿程度的一种指标，因此对本次降雨的产流量将产生重要影响。

a P 一般按下式计算：,1t ,=K ()a ta t t P P P 且 ,1a t m P W其计算步骤如下： （1）确定流域蓄水容量m W ；（2）由蒸发资料和m W 确定土壤含水量消退系数t K ；（3）由降雨P 、m W 和t K 按上式计算,1a t P3、 试述设计洪水推求的途径及其适用条件？答：（1）由流量资料推求设计洪水。

当设计断面有足够的实测流量资料时，可用水文统计原理直接由流量系列推求设计洪水。

（2）由暴雨资料推求设计洪水。

当设计断面流量资料不足，但是有比较好的雨量资料时，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）地区综合法推求设计洪水。

当设计流域缺乏降雨-径流资料时，可根据水文地区变化规律采用该办法推求设计洪水。

4、工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段有何作用？答：（1）规划设计阶段。

为规划设计工程位置、规模提供设计洪水、设计年径流等水文数据；（2）施工阶段。

为施工设计提供设计水文数据，为指导现场施工，提供施工水文预报；（3）运行管理阶段。

提供各类水文预报成果，确保工程安全和发挥最大效益。

同时还需不断进行水文复核，提供新的情况下的设计水文数据。

5、现行水文频率计算配线法的实质是什么？简述配线法的方法步骤？实质：认为样本的经验分布反应了总体分布的一部分，因此可用配线法推求总体分布。

方法步骤：（1）将实测资料由大到小排列，计算各项的经验频率，在频率格纸上点绘经验点距（纵坐标为变量的取值，横坐标为对应的经验频率）（2）选定水文频率分布线（一般选择皮尔逊Ⅲ型）（3）先采用矩法和其他方法估计出频率曲线参数得初估值X、vC，而s C凭经验初选为vC的某一倍数；（4）根据拟定的X、vC和s C，查书上附表，计算p x值。

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。

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。

项目一：年径流的分析与计算一、填空题1．年径流是指。

2．影响年径流量的因素有和。

3．对同一条河流而言，一般年径流流量系列均值从上游到下游是，变差系数值从上游到下游是。

4．流域的大小对年径流的影响主要通过流域的而影响年径流的变化。

5．为了保证设计年径流计算成果的精度和合理性，必须审查年径流资料的、、。

6．代表性是指。

7.参证变量的选择必须考虑应满足的条件是。

8．偏态系数反映的是。

9．某一年的年径流量与多年平均的年径流量之比称为。

二、问答题1．年径流分析计算的任务是什么？2．三个水文统计参数的含义及其对频率曲线的影响（画图表示）。

3．推求设计年径流量的年内分配时，应遵循什么原则选择代表年？4．简述具有长期实测资料情况下，用设计代表年法推求年内分配的方法步骤？5．缺乏实测资料时，怎样推求设计年径流量？6．日历年度、水文年度、水利年度的涵义各是什么？三、计算题1．某水库坝址集水面积为212500kmF=，流域多年平均年降雨量为mmH1100=，坝址处多年平均流量为smQ/1003=。

要求计算多年平均径流量W、径流深R、蒸发量E、径流模数M、径流系数α。

2．已知某河流某断面的多年平均流量为100m3/s C V=0.20，C S=0.40。

（1）计算十年一遇设计枯水年的年径流量。

（2）计算百年一遇设计丰水年的年径流量。

3．某以发电为主的工程，已求得设计断面处年径流量的统计参数为s m Q /0.503 ，Cv=0.35，C s =2C v 。

要求计算：①设计枯水年（P=90%）和设计平水年（P=50%）的设计年径流量；②根据表1中所列资料选用设计枯水代表年，推求设计年径流量的年内分配；③根据设计平水年年内分配百分比（见表2），推求设计平水年年径流量的年内分配。

3年份月平均流量年平均5678910111212341978~1979 29.7 13.2 60.8 62.7 39.6 59.5 44.2 21.8 10.0 7.8 22.6 17.4 1991~1992 62.8 15.8 7.8 54.4 92.5 6.8 14.9 12.7 13.0 2.0 1.5 52.7 设计枯水年月份(月) 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 全年 平水代表年(%) 4.2 2.3 12.0 18.0 15.7 8.3 10.0 7.6 6.4 4.2 5.3 6.0100 设计平水年(m 3/s)4．已知某站历年（1990~2001）径流资料，见表3。

项目二：设计洪水计算由流量资料推求设计洪水一、填空题1．洪水的三要素是指、、。

2．防洪设计标准分为两类，一类是、另一类是。

3．目前计算设计洪水的基本途径有三种，它们分别是、、。

4．在设计洪水计算中，洪峰及各时段洪量采用不同倍比，使放大后的典型洪水过程线的洪峰及各历时的洪量分别等于设计洪峰和设计洪量值，此种放大方法称为。

5．在洪水峰、量频率计算中，洪峰流量的选样采用、时段洪量的选样采用。

6．连序样本是指。

不连序样本是指。

7．对于同一流域，一般情况下洪峰及洪量系列的C V值都比暴雨系列的C V值，这主要是洪水受＿和影响的结果。

二、问答题1．什么是特大洪水？特大洪水在频率计算中的意义是什么？2．对特大洪水进行处理时，洪水经验频率计算的方法有哪两种？分别是如何进行计算的？3．洪水频率计算的合理性分析应从几个方面进行考虑？4．采用典型洪水过程线放大的方法推求设计洪水过程线，典型洪水过程线的选择原则是什么？5．采用典型洪水过程线放大的方法推求设计洪水过程线的两种放大方法是什么？分别是如何计算的？6．在洪水峰、量频率计算工作中，为了提高资料系列的可靠性、一致性和代表性，一般要进行下列各项工作，试在下表的相应栏中用“+”表明该项措施起作用，用“-”表明该项措施不起作用。

三、计算题1．某水库坝址断面处有1958年至1995年的年最大洪峰流量资料，其中最大的三年洪峰流量分别为 7500 m3/s、 4900 m3/s和 3800 m3/s。

由洪水调查知道，自1835年到1957年间，发生过一次特大洪水，洪峰流量为 9700 m3/s ，并且可以肯定，调查期内没有漏掉 6000 m3/s 以上的洪水，试计算各次洪水的经验频率，并说明理由。

2．某水文站根据实测洪水和历史调查洪水资料，已经绘制出洪峰流量经验频率曲线，现从经验频率曲线上读取三点（2080，5%）、（760，50%）、（296，95%），试按三点法计算这一洪水系列的统计参数。

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。