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第四章设计流量的推算

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第四章_灌溉渠道系统

第四章_灌溉渠道系统
应用渠道最小流量可以校核下一级渠道的水位控制条件 和确定修建节制闸的位置等。
一、灌溉渠道流量概述
3．加大流量
渠道的净流量：需要渠道提供的灌溉流量。 渠道的毛流量：计入水量损失后的流量。 设计流量是渠道的毛流量，它是设计渠道断面和渠系建筑 物尺寸的主要依据。
一、灌溉渠道流量概述
2．最小流量
最小流量：在灌溉设计标准条件下，渠积进行计算。
五、渠系建筑物的规划布置
渠系建筑物：各级渠道上的建筑物 1．引水建筑物
引水方式 无坝引水 有坝引水
引水建筑物 渠首进水闸
作用 调节引入干渠的流量
由拦河坝、冲沙闸、 雍高水位，冲刷进水闸前的淤 进水闸等组成的灌 沙，调节干渠的进水流量，满 溉引水枢纽 足灌溉对水位及流量的要求 大坝、进水闸等 水泵站 调节河道流量 提高水位
一、田间工程规划要求和规划原则
2．田间工程规划原则
必须在农业发展规划和水利建设规划的基础上进行； 必须着眼长远、立足当前,全面规划,分期实施,当年增产 必须因地制宜,讲求实效,要有严格的科学态度,注重调查研
究,走群众路线。
要以治水改土为中心,实行山、水、田、林、路综合治理,
创造良好的生态环境,促进农、林、牧、副、渔全面发展。
支渠
三、斗、农渠的规划布置
2. 斗渠的规划布置
斗渠的长度和控制面积随地形变化很大。山区、丘陵地区的 斗渠长度较短，控制面积较小，平原地区的斗渠较长，控制 面积较大。 我国北方平原地区一些大 型自流灌区的斗渠长度一般 为3～5km．控制面积为 3000～5000亩。 斗渠的间距主要根据机耕 要求确定，和农渠的长度相 适应。
二、干、支渠的规划布置形式
1）山区、丘陵区灌区的干、支渠布置 山丘、丘陵区的干渠一般沿灌区上部边缘布置，大体 上和等高线平行，支渠沿两溪间的分水岭布置。 在丘陵地区，如灌区内有主要岗岭横贯中部，干渠可 布置在岗脊上，大体和等高线垂直，干渠比降视地面坡 度而定，支渠自干渠两侧分出，控制岗岭两侧的坡地。

_第四章__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 年径流与多年平均输沙量的计算

第四章 年径流与多年平均输沙量的计算
教学要求： 了解年径流的概念、表示方法、特征、影响因素及计算
任务。
第一节 概 述
一、年径流及其特征 1、定义:在一个年度内，通过河流某一断面的水量，称为该断面以上流 域的年径流量。
2、表示方法： 年径流总量(万m3或亿m3)， 年平均流量(m3／s) 年径流深(mm) 年径流模数[m3 /（s﹒km2）]
资料的代表性好坏，通常可通过其他长系列的参证资料来 作分析推断。如资料的代表性不够好这时就应当尽量应用相 关法插补展延系列，以提高系列的代表性。
第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
二、设计年径流量的计算 计算时段的确定
计算设计年径流量时，一般要求年径流量及一些计算时段的径流 量达到指定的设计保证率。
根据工程 需要确定
水库：以灌溉期作为径流计算时段 水电工程：以枯水期作为径流计算时段
计算时段选定后，根据计算时段，将径流资料按水利年度重新进 行整理，构成新的径流计算系列。
第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
二、设计年径流量的计算 频率计算（适线法）
（一）有较长实测径流资料时 1、计算点绘经验频率点 2、估算统计参数初值 3、适线：
第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
教学内容： 一、年径流资料的审查 二、设计年径流量的计算 三、设计年径流量年内分配的计算
教学要求： 了解年径流资料审查的内容，掌握具有实测径流资料
时设计年径流和设计年径流年内分配的计算方法。
第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
一、年径流资料的审查
日历年度 1—12月 年度 水文年度 以水文现象的循环规律来划分
水利年度 以水库蓄泄周期来划分的
第一节 概 述

设计流量的确定和设计扬程估算

设计流量的确定和设计扬程估算

水泵及水泵站课程设计班级：环工0801学生姓名：学号：指导老师：环境科学与工程学院1.设计流量的确定和设计扬程估算：(1)设计流量考虑到输水干管漏损和净化场本身用水，取自用水系数α=1.05，则近期流量为 Q=1.05×100000/24=4375m3/h=1.215 m3/s远期流量为 Q=1.05×150000/24=6562.5 m3/h=1.823 m3/s(2)设计扬程H1）泵所需静扬程HST通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.66m，则吸水间中最高水面标高为22.5－0.66=21.84m，最低水面标高为19.2－0.66=18.54m.。

所以泵所需静扬程H ST 为：洪水位时，HST=31.6－21.84=9.76m枯水位时，HST=31.6－18.54=13.06m2）输水干管中的水头损失∑h设采用两条DN1000×12钢管并联为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：Q=0.75×6562.5 m3/h=4921.87 m3/h=1.3672 m3/s,差水利计算表得管内流速v=1.76 m3/s,i=0.00331，所以∑h=1.1×0.00331×1800=6.5538m（式中1.1系包括局部损失而加大的系数）。

3）泵站内管路中的水头损失hp粗略估计为2m则泵设计扬程为：枯水位时，Hmax13.06+6.5538+2+2=23.6138m洪水位时，Hmin=9.76+6.5538+2+2=20.3138m2.初选泵和电机近期三台500S22型泵（Q=1620-2340m3/h，N=145KW,Hs=5m），两台工作，一台备用。

远期增加一台同型号泵，三台工作一台备用。

根据500S22型泵的要求选用Y355M-6型异步电动机（185KW）。

第四章由流量资料推求设计洪水

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。

第四章设计洪峰流量与水位计算

第四章设计洪峰流量与水位计算
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
WUHEE
Q(m3/s)
a项特大洪水 M=1,2,...,a
实测期内特大洪水，l项
WUHEE
... ...
0.0141
同独立样本法
PM
2−3
=
3 141 + 1
=
0.0211
1921年
PM
2−4
=
4 141 + 1
=
0.0282
WUHEE
调查期N1=70：
独立样本法：
统一样本法：
1921年 已抽到上面排序
1949年
PM 1−2
=
2 70 +1
=
0.0282
PM1−2 = 0.0282 + (1− 0.0282) × 2 −1 = 0.042 70 −1+1
1867
1852 1832 1921
1921 1949 1903 Nhomakorabea1949
1832
WUHEE
1903
N2=141
1935
N1=70
n=33
1972
调查期N2=141： 1867年
独立样本法：
统一样本法：
PM
2−1
=
1 141 + 1
=
0.0071
1852年 1832年
PM
2−2
=
2 141 + 1
=
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。

设计流量和设计水位


排位，实测系列仍按式(3-6)计算。若在实测系列中出现特大洪
水，当提出特大洪水项后，计算其余各项洪水频率时,其样本容
量n及序号m仍保持不变，即不重新排位。而在调查期N年中的
前a项特大洪水(包括出现在实测系列中的特大洪水)，序位为M

(M＝1，2, 3, …a)的经验频率为： 若某项洪水可以同时在两个连序
例4-l
某站有1941年-1970年的30年实测资料，还调查到自1911年以来 的60年中，发生过于1913年、1917年、1923年、1933年、1939 年、1943年等6次较大的历史洪水，而实测的1956年洪水则为60 年中首位的特大洪水。
此外，还有1926年、1960年两个大早年份。另外从文献资料中 了解到自公元1500年以来的470年中，发生严重水旱灾害的次数 为：特大洪水8年，较大洪水47年，大早年份15年。
三、设计洪水标准 当河道中出现规定的某量级的洪水时，建筑物不破坏， 这级洪水便是该建筑物的设计洪水标准。设计洪水标淮 愈高，建筑物遭洪水破坏的可能性就愈小。
日前，我们利用数理统计原理．将洪水的大小用它出现 的可能性——频率表示。设计洪水标准愈高，该级洪水 流量出现的可能性愈小(洪水频率愈小)．建筑物遭破坏的 可能性愈小，就愈安全。
§4-1 桥涵洪水频率标准
一、洪 水
由于降雨、融雪、融冰等原因，河床内水量剧增， 水位猛涨，这种水文现象叫洪水。
洪水包括洪峰、洪量及其 洪水过程线。
由于影响水文现象的因素(气象、地理、地貌等因素) 非常复杂，一次洪水是众多因素组合的结果．所以各 条河流的洪水不同，同一条河流各次洪水也不相同。
根据《桥渡规范》(TBJ17-86的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004)规 定的公路桥涵洪水频率标准如表4－2所示．

第四章设计年径流量的计算gao

山东农业大学林学院
第一节 河流与流域 三、流域特征 1. 流域地形特征
（1）流域平均高度 （2）流域平均坡度 又称地面平均坡度，是坡地漫流过程 的一个影响因素，在小流域洪水汇流 计算时，是一个重要参数。流域平均 坡度按下式计算： J=(a1J1+ a2J2＋...+ anJn)/A 式中：J——流域平均坡度 Ji——相邻两等高线间的平均坡度 ai——相邻两等高线间的面积，km2 A——流域面积，km2
山东农业大学林学院
第二节 正常径流量的计算
一、基本概念及其特点 1. 年径流量
是指相应于某一设计频率 的年径流量。 —— 设计年径流是水库、塘坝 设计确定有效库容的一个 重要水文依据。
年径流量的多年平均 值称为多年平均径流 量 Q n。
山东农业大学林学院
2. 年径流量的变化特点
3. 设计年径流量 4. 多年平均径流量 5. 正常年径流量
（2）河流横比降： 河流横断面的水面，一般是横 向倾斜或凹凸不平的，这种河 流表面横向的水面倾斜称为横 比降。 山东农业大学林学院
第一节 河流与流域 三、流域特征 1. 流域几何特征
（1）流域面积 ② 测量面积方法：一般可
用求积仪法、数方格法、 权重法等进行测定。
①流域面积：流域分水线和出流 断面所包围的面积称流域面积， 单位为km2。
在气候和下垫面基本稳定的条件下，随着观 测年数的增加，Qn趋向于一个稳定数值，这
个稳定数值称为正常年径流量Q0。
第二节 正常径流量的计算
二、正常年径流量的推算方法(三种)
1.有长期实测资料时正常年径流量的计算 （1）长期实测资料条件 ①实测系列长度：根据我国 河流的特点和资料条件，一 般具有二三十年以上可作为 有长期资料处理。 ②代表性：一般是指在观测 系列中应包含有特大丰水年 ，特小枯水年及大致相同的 丰水年群和枯水年群。

设计洪峰流量与水位计算

目前国内有两种计算特大洪水与一般洪水 经验频率的方法：独立样本法、统一样本法。
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

4.设计流量和设计水位


Cs / CV 3.0 Q0.1%＝7500 m3／s 。两年
后来，在1963年又测得特大洪水Q＝12000 m3/s 。在1964年用全部资料进行计算，结果 是： CV ＝1.5, CS/ CV ＝3;
Q0.1% ＝31000 m3/s 。
这与30000 m3/s相比相差较少，可见计算结 果已趋于稳定。 也就是说，当增大样本容量、即考虑历史洪 水时，可以提高计算成果的可靠性。
Qm＝110000m3/s
1870
n
1992
N
§4-4 有流量资料时设计洪峰流量的计算


若从某水文测站取得n项实测年最大洪峰流量资料， 同时还取得若干个特大洪水的数据，这时可用第三 章介绍的方法推求设计洪峰流量。推算时可以根据 洪水变化规律的特性，选择合适的“理论”频率曲 线。 下面以采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线为例，介绍加入特 大洪水时构成不连序系列的设计洪峰流量计算的特 点及方法步骤。
黄壁庄水库位于石家庄市西北30公里的太行山东麓是滹沱河上一座以防洪为主融灌溉发电城市供水环境供水等于一体的大型水利枢纽工程总库容121亿立方米与上游的岗南水库联合运用总控制流域面积23400平方公里占滹沱河流域面积的95
第四章 设计流量和设计水位
在桥渡水文计算中，需要确定符合一定频 率的设计洪峰流量。由于我国幅员辽阔，各 地水文、气象、地形、地貌、地质和水利设 施等条件差异较大，存在一定的复杂性．一 般应结合各地区的特点，采用多种方法进行 计算，互相验证核对，选用其合理者。不论 采用何种方法进行计算，历史洪水是一项不 应缺少的重要资料，可以用它来弥补实测资 料之不足．提高计算精度。
4月20日黄壁庄水库水情
黄壁庄水库4月20日8时水库水位112.76米，库容 1.04亿立方米(岗南水库6.27亿立方米)，入库流量 30.6立方米每秒，出库流量12.7立方米每秒，降雨 12.6毫米。
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连续系列的经验频率计算： 用维泊尔公式：
m Pm n 1
2. 不连续系列的经验频率的计算

1）独立样本法 2）统一样本法
例4.1

某站自1935年~1972年的38年中，有5年缺测，故实有33年资料。其 中1949年为最大，并考证应从实测系列中抽出作特大值处理。 另外，经考证1903年以来的70年中，有为首的三次大洪水，其顺位

1.为什么要进行特大洪水的处理？ 2.连续系列和不连续系列的经验频率分别如何计算？ 3.连续系列和不连续系列的统计 参数该如何确定？ 4.缺乏水文资料时可采用什么途径来推算设计流量？
2. 流域面积法


3. 水位流量关系法
4. 过程线叠加法
三、洪水特大值的处理方法

特大洪水一般指相当大的洪水，在海森机率格纸上，它们 的频率点与一般洪水的频率点存在显著脱节的现象。

特大洪水具有巨大的不连贯性，在统计计算中，就不能把
这些特大值与其他数值同等对待，而需要进行适当的处理 或调整，称为特大洪水处理。

通过特大值的处理．考虑到特大洪水的影响．可以起到延 长系列的作用。能增强系列的代表性，减少统计参数的抽
样误差．提高计算结果的稳定性和可靠性．

实测期：水文站的观测年限。 调查期和考证期：洪水调查和文献考证的最远年份至实际 调查时的年限。（包括实测期在内）
1. 连续系列的经验频率的计算

列年限比较长，其代表性也强。提高样本代表性应该做到：
1）样本是随机抽自总体 2）样本应该有足够的容量 3）样本相互独立，且于总体有相同的机率分布。通过旁证判断。

3.资料的独立性 4.资料的可靠性
二、资料的插补和延长
利用上下游或邻近流域内的水文站观测资料，进行 插补和延长。


1. 直线相关法
第二节 缺乏流量观测资料推算设计流量

一 大中河流的流量计算 二 小流域的流量计算 多采用推理公式和经验公式

第三节 桥位断面设计流量、设计水位的推算

水文站测流断面，形态断 面（历史洪水调查） 桥位断面
Q1 Q2
A1 Q1 Q2 A 2
n
思考题

Cv
Qj 1 a Qj N a n 2 ( 1) ( 1) 2 il 1 Q N 1 j 1 Q nl

2）三点适线法：与连续系列的统计参数的确定步骤相同
例4.2（课本P64）


作业 用三点适线法计算含有特大洪水的不连续系列的 理论频率曲线方程。
搜集所需的水文资料，认真审查选样，反复校核。
第一节 利用流量观测资料推算设计流量

确定设计流量至少需要20年以上的实测资料，为 了提高计算结果的精度，还应该补充洪水调查资
料和历史文献考证资料。
一、资料的审查

1.资料的一致性
同一系列中的资料必须是同一类型和在同一条件下产生的。

2.资料的代表性 系列中应该包括丰水年和枯水年的流量资料，这样组成的资料系

为1921、1949、1903，并判定在这70年中不会遗漏比1903年更大的
洪水。

同时还调查到比1921年更大的三次洪水，其顺位为1867、1852、
1832年。

试计算各项经验频率 。
独立样本法
统一样本法
独立样本法计算经验频率P
M PM N 1
(M=1.2，~a) (m=1,2,~n)
m Pm n 1
PM M N 1
统一样本法计算经验频率P (M=1.2,~a) (m=l+1, l+2…，n)
ml Pm PMa (1 PMa ) n l 1
3. 不连续系列的统计参数的计算

1）求矩适线法： 矩法公式
Q 1 N a a n ( j 1 Q j i l 1 Qi N nl
第四章 设计流量的推算
第一节 利用流量观测资料推算设计流量 第二节 缺乏流量观测资料推算设计流量 第三节 桥位断面设计流量、设计水位的推算

交通主管部门根据道路的等级及桥梁的重要性规定了 准备设计的桥梁的洪水频率。

推算设计流量不论采用什么方法，都是以水文资料作 为主要依据。水文资料是分析计算的基础，直接影响分 析计算的结果。如果所依据的资料不够正确，则使用任 何精确的方法也不能获得正确的结果。因此我们要广泛